Таксономическое описание вида растения
Обновлено: 19.09.2024
Многие систематики все высшие растения подразделяют на 8 отделов: риниофиты, мохообразные, плауновидные, псилотовые, хвощевидные, или членистые, папоротниковидные, или папоротники, голосеменные, цветковые, или покрытосеменные, растения.
2-СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ КАТЕГОРИИ И НОМЕНКЛАТУРА
Таксономическая единица - это конкретная, реально существующая группа определенного ранга. Систематические границы сейчас принято называть таксонами (taxon, во множественном числе taxa). Каждое растение принадлежит к серии таксонов последовательно соподчиненных рангов.
Иерархия таксонов и правила наименования растений (номенклатура) регулируются обязательным для всех ботаников Международным кодексом ботанической номенклатуры. Это исключительно важный документ, вносить изменения в который правомочны только международные ботанические конгрессы.
Согласно кодексу, принята следующая система таксономических категорий (в нисходящем порядке):
Триба (колено) - Tribus
Основные ранги таксонов - вид, род, семейство, класс, отдел. Следовательно, каждое растение должно обязательно принадлежать к определенному виду, роду, семейству, классу, отделу (растительное царство - Regnum vegetabile - подразумевается само собой). В случае необходимости, если система группы очень сложна, можно использовать категории "подотдел", "подкласс", "подпорядок" и т.д. вплоть до "подформы". Иногда используют такие категории, как "надкласс", "надпорядок" или добавляют дополнительные категории, если только это не вносит путаницу или ошибку, но при всех обстоятельствах соотносительный порядок перечисленных выше рангов не может быть изменен.
Кроме рода, вида и внутривидовых категорий таксоны рангом до семейства несут специальные окончания, прибавляемые к основе: название семейства оканчивается на асеае, подсемейства - oideae, трибы - еае и подтрибы – inae.
Таксонам рангом выше семейства рекомендуется давать названия со следующими окончаниями: отдел - phyta, подотдел - phytina, класс - opsida (у водорослей - phyceae), подкласс - idae (у водорослей - phycidae), порядок - ales, подпорядок - ineae. Это очень удобно, поскольку по окончании названия можно сразу судить о ранге группы.
Номенклатура - это особый, важный и очень сложный раздел систематики. Международный кодекс ботанической номенклатуры основан на следующих
принципы:
1. Ботаническая номенклатура независима от зоологической (зоологи имеют свой Международный кодекс зоологической номенклатуры, а микробиологи - Международный кодекс номенклатуры бактерий). Кодекс применяется к названиям таксонов, определяемых как растения (включая грибы), независимо от того, рассматривались ли эти таксоны первоначально как растения или нет.
2. Принцип типификации: применение названий таксонов определяется при помощи номенклатурных типов. Номенклатурный тип вида - это гербарный экземпляр (или в некоторых случаях изображение), с которым связывается название. Если вид разделяется на два или больше видов, то старое название сохраняется за той его частью, к которой принадлежит этот типовой образец, а другие виды должны получить новые эпитеты. Номенклатурный тип рода - определенный вид: например, для рода дудник (Angelica L.) - Angelica sylvestris L., а для рода солонечник (Galatella Cass.) - Galatella punctata (Waldst. et vit.) Nees.
Номенклатурный тип таксонов более высокого ранга до семейства включительно - определенный род, от которого производится название семейства: семейство маковые (Papaveraceae), тип мак (Papaver L.); семейство кладофоровые (Clalophoraceae Wille), тип кладофора (Cladophora Kützing). По отношению к семействам, правда, сделано 2 исключения: признаются правильными и законными старые и прочно укоренившиеся для них названия, но разрешается использовать альтернативные названия, произведенные от названия типового рода:
К названиям таксонов рангом выше семейства принцип типификации не применяется, если только не типифицируются автоматически как основанные на родовом названии (род Lilium - семейство Liliaceae - порядок Liliales - подкласс Liliidae, класс - Liliopsida).
3. Принцип приоритета: номенклатура таксонов основывается на приоритете в обнародовании. При этом время действия принципа приоритета ограничено, и для большинства групп точкой отсчета выбрано 1 мая 1753 г., когда был опубликован важнейший труд К. Линнея "Species plantarum" ("Виды растений") с последовательно примененными наряду с полиноминалами "тривиальными" названиями. Вся долиннеевская номенклатура и даже послелиннеевская, но в которой не применяются строго биноминальные названия, не считаются научной и не рассматриваются Международным кодексом ботанической номенклатуры.
4. Принцип уникальности: каждый таксон с определенными границами, положением и рангом может иметь только одно название - наиболее раннее и соответствующее правилам Кодекса.
5. Принцип универсальности: научные названия таксонов рассматриваются как латинские независимо от их происхождения и подчиняются правилам латинской грамматики. Названия растений на живых языках - русском, английском, китайском и др. - не считаются научными, и никаких правил, регламентирующих их создание и применение, не существует.
В основе классификации лежали, по всей вероятности, представления о пользе растений.
Таким образом, хронологически систематика зародилась, по-видимому, первой среди ботанических дисциплин. Но в эту отдаленную пору говорить о ней как о науке, конечно, нельзя. Зачатки естественных наук следует искать у народов, располагавших письменностью.
Колыбелью философии и естественных наук обычно считают Древнюю Грецию - замечательный интеллектуальный центр античного мира. Но, конечно, культура Эллады возникла не на пустом месте. Она испытала сильное влияние более древних цивилизаций и унаследовала от них богатый запас знаний о растениях, в особенности сельскохозяйственных, пищевых, лекарственных и декоративных.
Начало развитию естественных наук в целом положили труды величайшего философа древности Аристотеля (385-322 гг. до н.э.). Титул же "отца ботаники" принадлежит его ученику, другу и последователю Теофрасту (Феофрасту) (370-285 гг. до н.э.). Он был, по-видимому, первым, кто специально наблюдал растения - их строение, жизненные отправления, характер распространения, изменчивость, воздействие на растения климата и почвы. Теофраст попытался в своих трудах обобщить все доступные ему сведения о растениях и, располагая богатым собственным опытом, высказал много оригинальных и верных суждений.
Теофраст знал и описал до 500 видов растений. У него можно видеть зачатки представлений о том, что впоследствии получило статус родов, видов, разновидностей. Многие названия, которые использовал Теофраст, впоследствии прочно вошли в ботаническую номенклатуру. В ряде случаев его названия прямо отражают представления о сходстве растений и являют собой отдаленные прообразы бинарной номенклатуры.
Теофрасту принадлежит и первая в западной цивилизации классификация растительного царства. Он делит все растения на 4 основные группы: деревья, кустарники, полукустарники и травы. В их пределах используются подчиненные группы: различаются растения культурные и дикорастущие, наземные и водные, вечнозеленые и с опадающей листвой, цветущие и нецветущие, морские и пресноводные и т.д. С современной точки зрения эта система может показаться наивной, но с учетом исторической ретроспективы создание ее следует считать большой заслугой Теофраста. Выделенные им 4 группы жизненных форм фигурируют и в современной науке, хотя и не как руководящий признак в классификации. Но самое важное, что Теофраст уже использовал иерархический принцип, т.е. постепенное объединение растений в группы последовательно все более высокого ранга, хотя, конечно, осознанного представления о таксономических категориях в ту пору еще не было.
Иерархичность - важнейшее свойство биологических систем. Иерархические группировки как бы уменьшают разнообразие и делают органический мир доступным для обозрения и изучения.
римский натуралист и писатель Плиний Старший (23-79 гг. н.э.), трагически погибший при извержении Везувия. Его перу принадлежит грандиозная 39-томная энциклопедия - "Естественная история" ("Historia naturalis"), в которой растениям уделено много внимания и описано либо упомянуто около 1000 видов и форм. Хотя труд Плиния имеет в целом компилятивный характер, в нем много также и оригинальных наблюдений. Плиний едва ли не впервые пытается разобраться в синонимике, в частности сопоставляет греческие названия с латинскими. В отношении классификации он в основном следует Теофрасту, но менее последователен и строг.
Если Теофраста мы считаем основателем "общей ботаники", то прикладная, а точнее, медицинская ботаника берет начало с работы древнеримского врача и ученого, грека по рождению, Диоскорида (I в. н.э.) - "Materia medica". Диоскорид описал порядка 600 лекарственных растений и, главное, снабдил описания иллюстрациями, что очень облегчало определение. Этот труд на протяжении полутора тысячелетий оставался в Европе главным источником сведений о лекарственных растениях, а Диоскорид считался непререкаемым авторитетом в этой области.
В силу многих объективных причин - феодальной раздробленности, бесконечных междоусобных распрей и войн, упадка городской культуры и особенно тяжелого пресса религии - длительный период средневековья был неблагоприятен для развития естественных наук. По выражению английского ученого Дж. Хатчинсона, после Плиния "более 14 веков ботаника не имела истории". Конечно, это не совсем верно, накопление эмпирических знаний продолжалось, но какие-либо естественнонаучные обобщения были невозможны, а конкретные знания, добытые опытом, переплетались с мистикой, фантазией, приноравливались к требованиям религии и не становились всеобщим достоянием человечества. Переписывались сохранившиеся, по счастью, сочинения Теофраста, Плиния, Диоскорида: считалось, что в них сосредоточены все необходимые сведения о растениях. Хранителями знаний оставались некоторые монастыри с их собраниями древних манускриптов. Не случайно самое значительное ботаническое сочинение за все время средневековья - 7 книг о растениях - вышло из-под пера магистра ордена доминиканцев Альберта фон Больштедта, известного как Альберт Великий (1193-1280). Следуя Аристотелю и Теофрасту, он относил растения к существам одушевленным, но с примитивной душой
Резко расширили представление о богатстве и разнообразии растительного царства великие географические открытия. Прогресс описательной ботаники в этом время связан, кроме того, еще с тремя обстоятельствами. Во-первых, в XIV в. в Италии возникли первые ботанические сады - первоначально "медицинские", предназначенные для разведения лекарственных растений; появилась возможность многократно исследовать и переисследовать живые растения. Во-вторых, к началу XVI столетия относится применение гербаризации как метода документации и длительного сохранения образцов для повторного и, если потребуется, многократного изучения. В-третьих, распространение в XV в. книгопечатного дела и совершенствование техники гравировки сделало возможным появление особого типа ботанических сочинений - так называемых травников с описаниями и изображениями растений.
Первые травники О. Брунфельса (1530-1536), И. Бока (1539), Л. Фукса (1543), К. Геснера (1544), Р. Додонеуса (1554), П. Маттиоли (1562), М. Лобелиуса (1576), Я. Табернемонтануса (1588) не содержали какой-либо системы, но обычно описания в них располагались по внешнему сходству растений, так что разные виды клевера, например, оказывались рядом благодаря тройчатым листьям и соцветиям-головкам, а среди зонтичных можно было встретить василистник (многократно рассеченные листья и иногда щитковидные соцветия), валериану (тоже напоминающее зонтик щитковидное соцветие из мелких цветков), адоксу, тысячелистник и др.
Эту эпоху часто называют эрой отцов ботаники - тех, что положил начало собиранию, описанию и изображению растений. Она же известна и как "описательный период" в истории систематики. На рубеже XVI-XVII вв. ее завершают превосходные сочинения К. Клюзиуса (1525-1609) и особенно швейцарского ботаника К. Баугина (1560-1624), труд которого "Pinax theatri botanici" (1623), имел особенно большое значение для последующего развития систематики. Баугин осуществил грандиозный синтез, дав обзор почти всей существовавшей к тому времени ботанической литературы. Он анализирует около 6000 "видов" растений и критически сводит огромное количество накопившихся синонимов. Для удобства расположения материала Баугин делит свой труд на 12 глав ("книг"), а каждую "книгу" - на секции. Это еще не классификация растений, но нечто уже близкое к ней. Баугин прокладывает путь последующим классификаторам, тем более что в его построениях тоже прослеживается хорошо осознанный иерархический принцип.
К концу XVI столетия ботаника настолько изнемогала под бременем быстро растущего груза фактов, что уже не могла продолжать развиваться как просто описательная отрасль знания. Требовались новые подходы к обозрению и оценке разнообразия. И в практическом, и в философском плане важнейшей задачей стала разработка классификации растений, которая позволяла бы ориентироваться в их многообразии. Как отклик на эту потребность появились первые системы растительного царства. Они были, конечно, искусственными, и иными быть не могли. Ботаника вообще рассматривалась как "часть науки о природе, с помощью которой искуснейшим образом и с наименьшими усилиями познаются и удерживаются в памяти растения" (Бургав), - другие задачи перед ней не ставились. Системы были в той или иной степени иерархическими, но иерархия выстраивалась интуитивно, поскольку еще не было разработано понятие о таксономических категориях и не существовало четкого представления о рангах таксонов. Разные ботаники по своему вкусу совершенно произвольно выбирали для объединения растений в группы различные отдельно взятые признаки. Значение признаков оценивалось субъективно. Поэтому есть системы, в которых на первом плане - строение венчика, есть построенные прежде всего на признаках плодов и семян, есть такие, где используется в первую очередь строение чашечки, и т.д. Почти всегда эти особенности цветка и плода так или иначе сочетаются с "жизненными формами" в духе Теофраста. Позднее Линней называл таких систематиков соответственно короллистами, фруктистами, калицистами, а тех, кто исходил из внешнего облика растений, - физиогномистами.
Период искусственных систем открывает итальянский ботаник А. Чезальпино (1519-1603). В его главном сочинении "16 книг о растениях" (1583) изложена принципиально новая система, основанная на дедуктивном подходе Аристотеля, т.е. на разбиении множества по пути от общего к частному, и на знании огромного фактического материала из области морфологии растений.
В начале 19 в. ботаника была главным образом описательной наукой. Ученые занимались описанием признаков растений и группированием организмов в соответствии с этими признаками. Это упорядочивание организмов в (иерархические) группы на основе их сходства или различия называется классификация , а процесс расположения – классифицирование. Продукт классификации – система. Выделяют три основных типа классификаций: Искусственные (artificial) – в большинстве своем ранние классификационные системы, основанные на нескольких удобных признаках, и удобстве для использования (например, Линней). Естественные (natural) – основанные на комплексах признаков, стремящиеся отразить естественные взаимоотношения между организмами или таксонами. Филогенетические – использующие все известные критерии для интерпретации филогении (эволюции) таксона.
Термин таксономия был введен швейцарским ботаником de Candolle (1813) и обозначал теорию классификации растений. Позже термин стал более широко использоваться для методов и принципов классификации любых групп организмов. Например, Ч. Дарвином (1859) термины таксономия и систематика рассматривались как синонимы. И в настоящее время некоторыми ботаниками таксономия и систематика рассматриваются как синонимы, некоторыми различаются.
Классификация – расположение объектов (организмов, видов и т.д.) на основе общих свойств, группирование организмов в иерархической системе. Таксономия – теоретическая основа классификации, правила, на основании которых таксоны располагаются в системе. Таксономические ключ и – метод анализа, основанный на признаках, полученных при классификации, однако необходимо помнить, что сами ключи не являются классификационными системами.
После того как группы организмов были классифицированы, этим группам должны быть даны названия. Выбор названия групп организмов и правила выбора этих имен называется номенклатурой. Номенклатура регламентируется Кодексом ботанической номенклатуры.
Рассмотрим еще несколько терминов: Определение (идентификация) – отнесение индивидуального образца к уже классифицированной и названной группе (организма – к виду, вида – к роду и т.д.). В том случае если организм ранее не был классифицирован (отнесен к известной группе организмов), организм описывается, ему в соответствии с правилами номенклатуры дается имя, а затем он относится к какой–либо уже известной группе.
Описание – перечисление признаков (как правило, морфологических) организмов или групп организмов. Диагноз – короткое сравнительное описание, подчеркивающее те признаки, которые отделяют таксон от его близких родственников того же ранга, дается, как правило, при описании новых видов (родов и т.д.). В диагнозе, в соответствии с правилами, указывается родство (affinity) и взаимоотношения (relationships) – некоторая степень предполагаемой генетической или эволюционной близости, как правило, выражающаяся в морфологическом сходстве.
Концепция вида
Систематика выработала систему понятий и терминов, свой язык, служащий для классификации организмов. Как любая система, используемая для классификации, эта система иерархическая, то есть состоит из ряда соподчиненных единиц. Для обозначения систематических единиц любого ранга в систематике используется принятый на Международном Ботаническом Конгрессе в 1950 году термин " таксон " (taxon).
Уровни иерархии
Оранжевым выделены главные ранги таксонов
Таксон – объект исследования систематики. Как и вид, таксон является одновременно категорией (рангом или уровнем в иерархической классификации) и определенной группой организмов. Таксоны – обособившиеся в процессе эволюции, иерархические надиндивидуальные уровни биоты (части биоты), характеризующиеся некоторой устойчивостью во времени и пространстве до наступления критического для каждого конкретного таксона периода в его истории. Любой таксон (в том числе вид) характеризуется суммой морфофизиологических признаков и определенным ареалом.
Что же такое вид? Хочу оговориться сразу, наука до сих пор не пришла к единому мнению и споры по поводу того, что же такое вид, до сих пор весьма горячи. Рассмотрим наиболее общепринятые представления.
Во–первых, вид – фундаментальная категория в таксономической иерархии, т.к. каждый специалист независимо от его специализации имеет дело с видами, любая другая таксономическая категория определена и описана на основе вида. Так род – группа видов, подвид – часть вида.
Во–вторых, вид – основная структурная единица в системе живых организмов, качественно обособленная форма живого вещества, основная единица эволюционного процесса. В зависимости от принимаемой концепции, определяемая как “наименьшая природная популяция, постоянно отделенная от любой другой посредством определенной прерывности в серии или биотипы” (du Rietz, 1930) (типологический вид). Совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенный ареал, обладающих рядом общих морфо– и физиологических признаков и типов взаимоотношений с абиотической и биотической средой; и – отделенных от других таких же групп особей практически полным отсутствием гибридных форм (биологический вид).
Основные концепции вида – номиналистическая, таксономическая (эссенциалистическая или типологическая), биологическая и филогенетическая.
Номиналистическая концепция вида
Один из аспектов проблемы вида – объективная реальность вида как такового. Многие таксономисты полагают, что виды реальны, другие сомневаются в этом (McNeill, 1981). Для того, что бы разобраться в этом вопросе, необходимо разграничить вид–категорию, и вид–таксон. Как категория, вид – созданная человеком абстракция (как любые другие философские категории: материя и т.д.), не относящаяся к конкретному организму; как таксоны – некоторая группа организмов. Позже мы вернемся к определению таксона и вида. Реальны они, или существуют только в человеческом сознании?
Таксономическая, эссенциалистическая, или типологическая концепция вида
Обратимся к истории. Философия Платона касалась кроме всего прочего и организации всех вещей и содержала концепцию eidos . Все объекты считались отражениями eidos – некой сущности.
Биологическая концепция вида
Биологический вид – по наиболее общему из определений, совокупность особей (индивидов) обладающих общими биологическими признаками, способностью к скрещиванию и производству плодовитого потомства, формирующих популяционную систему, которая имеет общий ареал и общую эволюционную судьбу.
Основа биологической концепции вида – критерий скрещиваемости , в соответствии с которой вид – это группа особей, репродуктивно изолированная от других таких групп. Биологическая концепция вида представлена, в свою очередь, двумя концепциями: концепцией одномерного и многомерного видов.
Концепция одномерного вида рассматривает взаимоотношение двух популяций, сосуществующих друг с другом, не смешивающихся в одном и том же месте и в одно и то же время, то есть симпатрические и синхронные популяции. Симпатрические популяции имеют резкие разрывы, отражающие обособленность видов. То есть, в отличие от типологической концепции, в концепции одномерного вида, виды разделяются на основе морфологических отличий, отражающих репродуктивную изоляцию данного вида от других.
В концепции многомерного вида (или концепции скрещивающихся популяций) вид рассматривается как группа популяций, фактически или потенциально скрещивающихся друг с другом. Данная концепция рассматривает пространственно разобщенные, или аллопатрические, популяции. Разобщенные в пространстве и времени популяции могут значительно отличаться друг от друга, хотя они и не изолированы репродуктивно. В данном случае мы имеем дело с видом, который представлен многими различными аллопатрическими популяциями.
Попытки представить биологическую концепцию как более естественную по сравнению с типологической так же потерпели неудачу. Причиной этому послужили:
Недостаток данных. Очень часто систематик затрудняется дать ответ, является ли его выборка отдельным видом или только пространственно–генетической группировкой внутри изменчивой популяции.
Бесполое размножение. Для видов, размножающихся бесполым путем или партеногенетически, неприменим критерий скрещиваемости. В данной группе организмов предлагают вернуться к морфологическому виду. Поскольку степень генетического различия ответственна как за репродуктивную изоляцию, так и за морфологические различия, такому подходу дается и некоторое биологическое оправдание.
Незавершенность видообразования. Существуют популяции, которые находятся на различных этапах формирования нового вида. Возникают ситуации, которые Э. Майр делит на шесть групп.
1. Эволюционная непрерывность в пространстве и времени. В данном случае существует репродуктивная изоляция географически удаленных популяций, хотя они и связаны непрерывным рядом скрещивающихся популяций. 2. Возникновение репродуктивной изоляции без эквивалентных морфологических изменений. Такие случаи, связанные с образованием так называемых видов–двойников, создают большие трудности практического характера. 3. Возникновение морфологических различий без репродуктивной изоляции. 4. Репродуктивная изоляция, основанная на биотопической разобщенности. 5. Неполнота изолирующих механизмов. Изолирующие механизмы – это биологические свойства индивидуумов, которые препятствуют скрещиванию между действительно или потенциально симпатрическими популяциями. Существует большое число разнообразных изолирующих механизмов, в основе которых лежат особенности строения, поведения и т.д. Изолирующие механизмы создаются постепенно и до определенного уровня обратимы. 6. Достижение разными локальными популяциями различных уровней видообразования.
Эти шесть типов явлений, описанных выше, представляют собой следствие постепенности обычного процесса видообразования. Во многих из описанных случаев установление видового статуса для данной популяции – задача трудная или вовсе невыполнимая.
Филогенетическая концепция вида
Филогенетическая концепция вида основывается на положениях кладистики или филогенетической систематики (учение о происхождении одних видов организма от других). Исторической основой филогенетической систематики является нумерическая систематика, классифицирующая организмы на основе матрицы максимально возможного количества признаков. В отличие от таксономической систематики, использующей информативные или хорошие признаки, филогенетическая систематика использует все доступные признаки (Total evidence).
Кладизм – теория, согласно которой организмы получают ранг и классифицируются в соответствии с родственными (сестринскими) отношениями. Современная кладистика пытается определить такие таксоны, которые являлись бы монофилетичными, то есть имеющими общее происхождение, с прослеживающейся привязкой к общему предку и включающими всех потомков этого общего предка. Кладистика – один из вариантов построения родословного древа органического мира, базируемого на степени родства. Полученные таким методом родословные благодаря эмбриологическим, цитологическим и другим исследованиям в целом достаточно объективно отражают уровни эволюции и степень родства групп.
На картинках слева и внизу: Примеры и матрицы филогенетических деревьев
В кладистике объекты группируются по синапоморфному сходству (совместное обладание эволюционно продвинутым признаком). Классификация отождествляется с филогенией (генеалогическом древе). Система представляется как иерархия дихотомического деления групп, которые должны быть строго монофилитическими (произошедшими от единого предка).
Категории иные, чем вид
Как уже мы уже отмечали, при принятии политипического вида, вид подразделяется на целый ряд более мелких категорий подвидов – эколого–географических рас. В этом случае наименьшей таксономической единицей будет считаться не вид, а подвид . Вариация – совокупность особей одного вида, характеризующаяся определенными наследуемыми признаками, но не показывающая ясной географической или экологической приуроченности. Формами называют, как правило, группы, имеющие частные морфологические различия (как правило, один признак).
Виды объединяются в роды, как правило, на основании морфологического сходства. Род может политипным, если содержит много видов, олиготипным, содержащим небольшое количество видов, и монотипным, содержащим один вид. Примером политипных родов могут быть роды Begonia или Poa , монотипных – род Ginkgo, который имеет только один реликтовый вид G. biloba.
Следующая таксономическая категория – семейство (familia). Семейство – это наименьшая категория из высших таксонов, которая объединяет в себя группы родов (или один род, если семейство монотипное). Название семейства дается присуждением основному роду окончание – aceae . Например, Asteraceae – сложноцветные, Chenopodiacaea – маревые, Bromeliaceae – бромелиевые.
Далее следует – порядок (ordo). Название порядка образуется с окончанием – ales . Порядок объединяет группы родственных семейств, тем самым, позволяя упорядочить семейства. Примерами порядков можно назвать Malvales – мальвовые, Asterales – астровые, Myrtales – миртовые.
За порядком следует класс (classis). Классы – это очень крупные таксономические категории, поэтому их немного. Названия классов высших растений образуются окончанием – opsida . Например, у покрытосеменных выделяют два класса: Magnoliopsida – двудольные, и Liliopsida – однодольные.
Классы объединены в отделы (divisionis), с окончанием – phyta . Например, Magnoliophyta – цветковые или покрытосеменные.
Далее классы объединены в подцарства с окончанием – bionta ( Embryobionta – высшие растения).
Самая высшая категория – царство - Plantae , то есть растения.
 | Как это не покажется странным, но, несмотря на длительную историю развития систематики, общепринятых и устоявшихся определений для большинства таксономических категорий не существует , как не существует и устоявшего способа определения границ большинства таксонов. В большинстве случаев придание ранга тому или иному таксону зависит исключительно от воззрений систематика, изучающего ту или иную группу. На наш взгляд ближе всего к объективному выделению границ таксона подошли ученые, следующие филогенетической концепции таксона. Однако и в этом случае остается место для субъективных взглядов. |
Концепция признака. Типы признаков
Наряду с терминами признак и состояние признака употребляются такие термины как атрибут, качества, особенности, описательные термины, характерные признаки.
При построении дихотомических ключей используются пары контрастных утверждений об особенностях определяемого организма. Эти противопоставления являются также состояниями признака.
Существуют множество подходов к классификации признаков. Stuessy (1990) выделяет следующие группы признаков: о бщие признаки, филетические (филогенетические или эволюционные), кладистические и фенетические.
Различают общие и частные признаки. Общие – присущие всем видам, частные – частные, лишь для отдельных его типов. Типы общих признаков различаются в соответствии с организацией состояний, вариабельностью признаков и состояний признаков, специальному использованию.
К.М. Завадский предлагает считать общими признаками вида следующие признаки: Численность (вид включает множество особей, уровень численности входит в качественную характеристику); Тип организации – вид обладает единой наследственной основой. Генотипическое единство вида проявляется в специфичности системы ДНК–РНК–белки, в сходстве типа обменных реакций, процессов морфогенеза, внутреннего и внешнего строения, в сходстве внутривидовых отношений в популяции. Вид – относительно однородное (изоморфное) образование и как тип организации выступает в качестве особой единицы. Воспроизведение – вид – самостоятельно воспроизводящееся в природе образование. Дискретность – вид – биологическая отдельность. Экологическая определенность – вид приспособлен к условиям существования и конкурентноспособен. Он занимает определенное место в экологических системах и выступает как отдельное звено в круговороте веществ и взаимосвязи живого с живым. Географическая определенность – вид расселен в природе на определенной территории. Многообразие форм – вид дифференцирован и обладает внутренней структурой. Историчность, устойчивость. Целостность – вид не представляет собой простой суммы особей, это племенная общность, объединенная внутренними связями.
Различают качественные и количественные признаки . Количественные – признаки, которые могут быть измерены и ли подсчитаны, состояние количественного признака выражается числом (длина листа, число железок на ед. площади и др.). Качественные признаки описывают форму, вид и выражены обычно описательными терминами (форма листа, окраска лепестков околоцветника и т.д.). На первый взгляд различия между качественными и количественными признаками очевидны. Однако один и тот же признак может быть выражен числом и описательными терминами (например, форма листа). В связи с этим выделяют меристические признаки – количественные признаки, которые могут быть выражены только числом (число тычинок в цветке).
Макропризнаки и микропризнаки (phaneritic, cryptic) – различаются соотношением размеров и способом получения признаков (SEM, TEM).
В зависимости от степени вариабельности признака выделяют invariant – признаки, имеющие только одно состояние (четыре ноги у млекопитающих) и variant – имеющие два и более состояний. Именно такие признаки являются таксономическими, на их основании строятся дихотомические ключи. Стабильные и варьирующие (фиксированные и пластичные). Стабильные признаки в пределах одного таксона являются инвариантными. Термин пластичные , как правило, относят к признакам, определяемым условиями окружающей среды.
Признаки, применяемые для разделения таксонов различных уровней, называют видовыми, родовыми и т.д. признаками.
Анализ и синтез - две грани таксономии. С одной стороны, различные таксоны, вовлеченные в исследование, должны быть разделены и определены, с другой стороны, они должны быть обобщены в высшие категории. Признаки, используемые для определения, характеристики и разделения, называются аналитическими , для обобщения на высоких иерархических уровнях – синтетическими . Диагностические или ключевые признаки служат для определения и разделения.
Филогенетические и онтогенетические признаки. Признаки, отражающие филогению групп (1), онтогенез групп (2).
К эволюционным признакам относятся также регрессивные, адаптивные и нонадаптивные признаки.
Кладистические признаки. Вытекают из кладистического подхода к классификации, которая пытается определить разветвляющиеся последовательности эволюции и основать классификацию на них. Примитивные – продвинутые, специализированные– не специализированные, апоморфные– плезиоморфные, плезиотипические – апотипические. Общие продвинутые признаки – синапоморфные, общие примитивные – синплезиоморфные. Аутапоморфные – продвинутые, встречающиеся только в одной эволюционной линии.
Наука о распределении организмов на группы по степени родства называется, систематикой, а место того или иного организма в системе — классификацией.
Основателем систематики является К. Линней. Все растения относятся к одному царству. Царство растений делится на 2 подцарства: низшие и высшие растения.
К низшим растениям относятся водоросли. Некоторые из них имеют простое одноклеточное строение. Другие, хотя и являются многоклеточными, не имеют корней, стеблей и листьев.
Признаки высших растений
Большинство высших растений имеют ткани и органы. Вегетативные органы — корни, стебли и листья — выполняют функции питания и взаимодействия с окружающей средой. Генеративные органы (цветки) служат для полового размножения.
Моховидные, плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные растения размножаются спорами. Голосеменные и покрытосеменные растения размножаются семенами. Семена покрыты плотной оболочкой и содержат запасы питательных веществ и многоклеточный зародыш.
Хотя растения и разделяются па высшие и низшие, все они относятся к царству растений. Клетки низших и высших растений схожи по строению и жизнедеятельности. Все они способны к фотосинтезу при наличии хлорофилла.
Систематика растений
При изучении растений сходные друг с другом виды объединяют в роды, роды — в семейства, семейства — в порядки, порядки — в классы, классы — в отделы, отделы — в царство (рис.1,2):
Рис.1 Основные систематические категории растений
Таким образом, систематика — ото наука о степени родства организмов. Принадлежащие к определенной группе растения произошли от общих предков. У родов один общий вид — предок. Эти группы образовывались постепенно, в течение длительного времени, в результате приспособления к различным внешним условиям.
Вид — наименьшая единица в систематике, он объединяет растения, схожие по 4 признакам: 1) общее строение; 2) сходные экологические условия и общая территория обитания (ареал); 3) схожесть жизненных процессов, например скорость роста; 4) скрещиваемость и способность давать потомство.
К самой распространенной на земле группе растений относятся покрытосеменные, или цветковые. По строению семян, стеблей и листьев они подразделяются на два класса: однодольные и двудольные. Например, всем известный картофель (паслен клубненосный) относится к роду паслен, семейству пасленовых, порядку норичниковых, классу двудольных, отделу покрытосеменных. Вид лук репчатый относится к роду лук, семейству луковых, порядку лилейных, классу однодольных, отделу покрытосеменных растений.
Систематика и классификация животных.
Как и всем живым организмам, растениям свойственны такие процессы, как обмен веществ, питание, дыхание, размножение, рост и развитие, раздражимость. Им ; характерны все виды размножения. При классификации растения делят на группы. Самая большая единица царства — подцарство. Основными считаются следующие: вид —> род —> семейство —> порядок —> класс —> отдел —> царство.
Вид — наименьшая единица системы. При определении вида растения учитывается множество факторов: общее строение; сходные экологические условия и общий ареал; схожесть жизненных процессов; скрещиваемость и качество потомства.
Таксономические единицы (категории) – единицы биологической систематики.
Выстроены по степени сходства между организмами, отражающего степень эволюционного родства. Таксон – группа живых объектов, имеющих примерно одинаковую степень сходства. Чем меньше степень сходства, тем менее очевидно существование таксона.
Вычленяем по эволюционной степени родства, сходство по молекулярно-генетическим особенностям, вычленяем таксономические ранги – иерархия таксономических рангов, организмы относимые к одному виду характеризуются большим кол-вом свойств, относимые к царствам имеют мало сходств.
Выделяем по степени эв-ого родства, по молекулярно-генетическим особенностям. Выделяют следующие таксономические ранги: вид → род → семейство → отряд (порядок) → класс → тип (отдел) → царство. Сейчас систематика стремится к безранговой системе.
Вид — это группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды.
Род. Группа наиболее близких видов.
Семейство. Группа наиболее близких родов.
Отряд (порядок). Группа наиболее близких семейств.
Класс. Группа наиболее близких отрядов (порядков).
Тип (отдел). Группа наиболее близких классов.
Царство. Группа наиболее близких типов (отделов).
Однако современная таксономия стремится к безранговой сис-ме, т.е. положение будет указываться графически.
Автотрофность – это способность, но растения также могут поглощать органику. Хищные растения едят животных ради минеральных веществ. У микоплазм CW вторично утрачена. Пелликула – под мембраной, CW – над. Наличие CW отображает пассивную экологическую стратегию, стратегию пережидания.
| Царство | Наличие внутриклеточных отсеков | Тип питания | Наличие/отсутствие клеточной стенки | Клеточная дифференцировка |
| Бактерии и актиномицеты | Нет | Авто, гетеро | Есть (муреин) | Нет |
| Растения | Есть | Авто | Есть (целлюлоза) | Есть |
| Животные | Есть | Гетеро | Нет | Есть |
| Грибы | Есть | Гетеро | Есть (хитин) | Нет |
| Простейшие (протисты) – одноклеточные эукариоты, не знают куда отнести. | Есть | Авто, гетеро | Есть/нет (касается экологической стратегии) | Нет |
Таксономические (систематические) единицы
В любой классификации имеются более крупные и более мелкие группы растений, которые связаны между собой. Крупные группы подразделяются на более мелкие; а мелкие, наоборот, можно объединить в более крупные группы.
Эти систематические группы, или единицы, называются таксоны.
Основной таксономической (систематической) единицей является – вид – Species. Виды возникли в результате длительной эволюции растений и каждый вид имеет на земле определенную область естественного распространения – ареал. Особи одного вида имеют общие морфофизиологические, биохимические признаки, способны к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство (т.е. генетически совместимые).
Каждый вид относится к какому-либо роду. Род — Genus – более крупная таксономическая единица, включает в себя группу близких видов, у которых имеется много общих признаков, например, в строении и расположении цветков, плодов и семян.
Но имеются и отличительные признаки: опушение листьев, окраска венчика, форма или расчленение листовой пластинки и т.д.
Следующей более крупной таксономической единицей является семейство — Familia, в которое объединяются близкие и родственные между собой роды. Их сродство заключается как в строении генеративных органов (цветки, плоды), так и в строении вегетативных органов (листьев, стеблей и т.д.).
В окончание семейства добавляют суффикс – aceae. Например, семейство лютиковые – Ranunculaceae, розоцветные – Rosaceae.
Сходные семейства объединяются в более крупную группу – порядок – Ordo. Порядки объединяются в классы — Classis, а классы объединяются в отделы — Divisio или типы.
Отделы составляют царство — Regnum.
При необходимости могут использоваться и промежуточные таксономические единицы, например, подвид (subspeaes), подрод (subgenus), подсемейство (subfamilia), надпорядок (superordo), надцарство (superreginum).
Таксономическая характеристика растения на примере ромашки Лекарственной.
| Таксономические категории | Таксоны |
| Надцарство | Ядерные организмы — Eucaryota |
| Царство | Растения — Plantae |
| Отдел | Покрытосеменные — Magnoliophyta |
| Класс | Двудольные — Dicotyledones |
| Подкласс | Астериды — Asteridae |
| Порядок | Астровые — Asterales |
| Семейство | Астровые — Asteraceae |
| Род | Ромашка — Matricaria |
| Рид | Ромашка лекарственная — Matricaria recutita L. |
Систематика низших и высших растений
Низшие растения
Весь растительный мир делят на две большие группы: низшие растения и высшие растения.
Низшие растения – слоевцовые, или талломные, имеют тело, называемое таллом или слоевище. К ним относятся доядерные и ядерные организмы, тело которых не расчленено на вегетативные органы (корень, стебель, лист), и не имеет дифференцированных тканей.
Среди низших растений имеются одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы.
Доядерные формы – Procaryota — не имеют ограниченного мембраной ядра, хлоропластов, митохондрий, комплекса Гольджи и центриолей. Рибосомы мелкие, у многих есть жгутики, а клеточная стенка многих прокариот содержит гликопептид муреин. Митоз и мейоз, а также половое размножение отсутствуют, размножение осуществляется путем деления клеток надвое. Иногда встречается почкование (дрожжи). Окислительные процессы у многих представлены брожениями разного типа (спиртовое, уксусно-кислое и др.).
Фотосинтез, если он есть, связан с клеточными мембранами. Многие прокариоты способны к фиксации атмосферного азота; среди них есть аэробы и анаэробы. Часть прокариот образует эндоспоры, способствующие перенесению неблагоприятных условий внешней среды.
Прокариоты, по-видимому, первые организмы, появившиеся на Земле.
Прокариоты относятся к одному царству Дробянок — Mychota, а оно подразделено на три подцарства: архебактерии, настоящие бактерии, оксифотобактерии. Роль прокариот огромна: они участвуют в накоплении карбонатов, железных руд, сульфидов, кремния, фосфоритов, бокситов.
Перерабатывают органические остатки, участвуют в получении многих продуктов питания (кефир, сыр, кумыс), ферментов, спиртов, органических кислот. С помощью биотехнологий получают антибиотики, образуемые бактериями, интерферон, инсулин, ферменты и др. Это положительная роль прокариот.
Отрицательная роль прокариот заключается в порче пищевых продуктов – прокисание и гниение пищи.
Таксономические единицы растений
Многие бактерии являются паразитами растений, животных и человека, вызывая различные инфекционные заболевания.
К низшим растениям относятся Ядерные организмы – Eucaryota, клетки которых имеют ядра, ограниченные мембраной. К ядерным организмам относятся Грибы — Mycota (Fungi) и растения — Plantae (Vegetabilia).
Грибы – Mycota
Грибы разнообразны по внешнему виду, местам обитания, физиологическим функциям, размерам.
Вегетативное тело – мицелий, состоит из тонких ветвящихся нитей – гиф. Грибы имеют клеточную оболочку, содержащую хитин, их запасное питательное вещество гликоген, а способ питания способ питания гетеротофный. Грибы неподвижны в вегетативном состоянии и имеют неограниченный рост.
В протопласте грибных клеток различимы рибосомы, ядро, митохондрии, Комплекс Гольджи развит слабо. Грибы размножаются вегетативно (частями мицелия), бесполым (спорами) и половым (гаметы) путем.
Значение грибов в природе. Грибы участвуют в разложении органических остатков и в образовании гумуса; многие грибы образуют микоризу с корнями высших растений; разрушают живую и мертвую древесину; многие грибы являются паразитами растений, животных и человека, вызывая грибковые заболевания.
В жизни человека грибы играют и положительную роль: они широко употребляют в пищу (белый гриб, подосиновики, маслята, грузди и др.); дрожжи используют в процессах брожения (хлебопечение, пивоварение и т.д.); многие грибы образуют ферменты, органические кислоты, витамины, антибиотики.
Ряд видов (спорынья, чага) используют для получения лекарственных препаратов
Растения – Plantae
Растения – Plantae – царство эукариотических организмов, для которых характерны фотосинтез и плотные целлюлозные оболочки, запасное питательное вещество – крахмал.
Царство растения делят на три подцарства: багрянки (Rhodobionta), настоящие водоросли (Phycobionta) и высшие растения (Cormobionta).
В их многообразии трудно ориентироваться. Поэтому растения, как и другие организмы, систематизируют — распределяют, классифицируют по определенным группам. Растения можно классифицировать по их использованию. Например, выделяют лекарственные, пряновкусовые, масличные растения и т. д.
История систематики растений
В XVIII в. шведским ученый Карл Линней (1707-1778) систематизировал растения по бросающимся в глаза признакам, таким, как, например, наличие и число тычинок и пестиков в цветках.
Растения, у которых выбранные признаки совпадали, объединялись в один вид Для названия видов Линней использовал бинарную номенклатуру. По ней название каждого вида состоит из двух слов: первое указывает род, второе — видовой эпитет.
Например, клевер луговой, клевер пашенный, клевер ползучий и т. д. Виды, имевшие сходство, объединялись в роды (в данном случае — род Клевер), а роды — в более высокие систематические категории. Так возникла система, которая из-за произвольного выбора объединяющих признаков не отражала родственные связи.
Она была названа искусственной. Сейчас выбирают такие признаки растений (и других организмов), которые показывают их родство. Системы, построенные по этому принципу, называются естественными.
Принципы классификации растений
Классифицируя живые организмы, ученые относили их к той или иной группе с учетом сходства (общности).
Такие группы носят название единицы систематики, или таксономические единицы. Основной единицей систематики является вид.
Вид — это группа организмов, сходных по строению, обитающих на определенной территории, приспособленных к сходным условиям обитания и способных давать плодовитое потомство.
Группа сходных по многим признакам видов объединяется в род.
Семейства
Близкие роды объединяются в семейства.
Классы
Сходные по общим признакам семейства объединяются в классы.
Отделы
Классы растений, грибов и бактерий объединены в отделы.
Царство
Все отделы растений образуют царство Растения.
Высших растений и примеры таксонов
| Таксономический ранг | Пример таксона | Окончание в латинском названии |
| Царство | Plantae (Растения) | — |
| Отдел | Magnoliophyta (Покрытосеменные) | -phyta |
| Класс | Magnoliopsida (Двудольные) | -opsida |
| Подкласс | Ranunculidae (Ранункулиды) | -idae |
| Порядок | Ranunculales (Лютиковые) | -ales |
| Семейство | Ranunculaceae (Лютиковые) | -aceae |
| Род | Ranunculus (Лютик) | — |
| Вид | Ranunculus repens L. |
Внутри вида могут быть выделены более мелкие систематические единицы: подвид (subspecies), разновидность (varietas), форма (forma); для культурных употребляется категория — сорт.
Таксон – это реально существовавшие или существующие группы организмов, отнесенные в процессе классификации к определенным таксономическим категориям.
Научные названия всех таксонов, относящихся к таксономическим категориям выше вида, состоят из одного латинского слова (униноминальны) и имеют определенные окончания, которые указывают ранг данного таксона (таблица).Название вида состоит из двух латинских слов (биноминальны).
Первое слово – это родовое название, второе — видовой эпитет. Например, сосна лесная (обыкновенная) – Pinus sylvestris.
Правило давать видам растений двойные названия известно как бинарная номенклатура.Введена бинарная номенклатура Карлом Линнеем в1753 г.
Система таксономических единиц
Ствол – высшая таксономическая единица, отражающая разделение почв по соотношению процессов почвообразования и накопления осадков.
Ствол постлитогенных почв – в них почвообразование осуществляется на сформировавшейся почвообразующей породе и существенно не нарушается отложением свежего материала;
Ствол синлитогенных почв – почвообразование протекает одновременно с осадконакоплением (аллювиальные, вулканические);
Ствол органогенных почв – профиль которых (весь или большая часть) состоит из торфа различной степени разложения и ботанического состава.
Отдел – группа почв, характеризующая единством основных процессов почвообразования, формирующих главные черты почвенного профиля.
В большинстве случаев сходство почв отдела проявляется в специфике средней части профиля (срединные горизонты).
Например: глеевые почвы объединяются глеевым горизонтом; почвы отдела альфегумусовых почв характеризуются наличием иллювиального альфегумусового горизонта как следствие хемогенной дифференциации профиля и т.д..
Тип – основная таксономическая единица в пределах отделов, характеризуемая единой системой основных генетических горизонтов и общностью свойств, обусловленных режимами и процессами почвообразования.
При диагностике типа не учитываются почвообразующая порода и горизонты, переходные к ней.
Подтип выделяется в пределах типа, отличаются качественными модификациями основных генетических горизонтов, которые отражают наиболее существенные особенности почвообразовательных процессов и эволюции почв.
Среди подтипов различаются типичные, соответствующие центральному образу типа; переходные, отражающие переходы между типами или отделами; процессно-эволюционные, отражающие специфику миграции и аккумуляции веществ в связи с особенностями современных почвообразовательных режимов, а также результаты естественной или антропогенной эволюции почв.
Род – таксономическая единица в пределах подтипа, определяемая степенью насыщенности ППК, присутствием в профиле карбонатов, гипса и химизмом засоления.
Вид – таксономическая единица, отражающая количественные показатели степени выраженности признаков, определеющих тип, подтип, а иногда и род почв.
Разновидность – таксономическая едниница, отражающая разделение почв по гранулометрическому составу, каменистости и скелетности почвенного профиля (до почвообразующей породы).
Разряд – таксономическая единица, группирующая почвы по характеру почвообразующих и подстилающих пород, а также мощности мелкоземистого почвенного профиля.
Пример названия почвы в системе иерархии таксономических единиц.
Ствол: Постлитогенные почвы
Отдел: альфегумусовые почвы
Тип: подзолы
Подтип: иллювиально-железистые
Род: ненасыщенные
Вид: мелкоподзолистые глубокооглеенные
Разновидность: песчаные
Разряд: на флювиогляциальных песках.
Полное название: подзол иллювиально-железистый ненасыщенный мелкий глубокооглеенный на флювиагляциальных песках.
Для определения типа почвы необходимо установить:
1) тип почвенного профиля и комплекс соответствующих ему генетических горизонтов;
2) тип географического ландшафта с учетом его истории, сопоставить его с известными типами ландшафтов;
3) географический ареал данной почвы в сравнении с ареалами связанных с ней факторов почвообразования;
4) основные профилеобразующие комплексы элементарных почвенных процессов, формирующих данную почву;
5) тип миграции и аккумуляции веществ в данной почве, сопоставив его с известными типами.
Для установления подтипа и рода почвы такие четкие правила и критерии до настоящего времени не разработаны.
Читайте также: