Систематика изучает биологическое разнообразие организмов. Основная цель любого систематического исследования - классификация существующего (и существовавшего ранее) многообразия и установление родственных и эволюционных отношений между видами и другими группами организмов (таксонами).
Высшая таксономическая категория в систематике - царство (Regnum). Современные систематики выделяют от трех до девяти царств органического мира. Наиболее широко известны системы известного американского биолога Р. Х. Уиттекера (обосновавшего выделение пяти царств живой природы) и одного из крупнейших отечественных ботаников, академика А. Л. Тахтаджяна. Согласно представлениям последнего, на Земле существуют четыре царства органического мира:
- Царство Прокариоты включает бактерии, сине-зёленые водоросли (цианобактерии) и лучистые грибки (актинобактерии, актиномицеты).
- Царство Грибы объединяет в себе гетеротрофные неподвижные, большей частью нитчатые организмы.
- Царство Растения состоит из фотосинтезирующих эукариотических организмов (по мнению других систематиков, оно должно включать только высшие растения).
- Царство Животные - организмы, клетки которых лишены плотной клеточной оболочки, не содержат пластид и фотосинтетических пигментов.
По традиции организмы, входящие в царства прокариот и грибов, рассматриваются здесь вместе с царством растений в узком, современном его понимании.
Задача систематики - каталогизация, сопоставление и анализ признаков организмов и создание на этой основе классификационной системы, которая отражала бы эволюционные взаимоотношения между организмами, являлась бы отражением эволюционного процесса. Классификационная система подразделяется на соподчиненные друг другу систематические категории, или единицы, - таксоны.
Основная таксономическая категория, используемая в биологической систематике, - вид. Специфика каждого вида выражена морфологически и служит выражением его генетических особенностей. Близкие виды образуют роды, близкие роды - семейства, семейства - порядки, порядки - классы, классы - отделы, и, наконец, отделы образуют царства органического мира. Каждое растение принадлежит к ряду последовательно соподчиненных таксонов. Это иерархическая система классификации.
В биологии любое научное название вида (в том числе и вида растений) состоит из двух латинских слов (является бинарным): и него входят название рода и видовой эпитет. Например, паслён чёрный (Solanum nigrum). Каждый род (в том числе род Паслён) содержит в своем составе определенное количество видов, отличающихся друг от друга своей морфологией, биохимией, ролью в растительном покрове и другими свойствами.
Бинарные латинские названия растений приняты научным сообществом, понятны специалистам разных стран и закреплены в Международных номенклатурных кодексах, регулирующих и определяющих таксономические правила. В научных публикациях следует пользоваться международной номенклатурой, а не местными названиями растений. Основателем бинарной номенклатуры является выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778), который в 1753 г. опубликовал свой труд «Species plantarum» («Виды растений»).
Положение вышеназванного вида (паслён чёрный) в современной классификационной системе таково:
- Царство Plantae - растения.
- Отдел Angiospermae, или Magnoliophyta - Покрытосеменные, или Цветковые растения.
- Класс Dicotyledones - двудольные.
- Порядок Scrophulariales - Норичникоцветные.
- Семейство Solanaceae - Паслёновые.
- Род Solanum - Паслён.
- Вид Solanum nigrum - Паслён чёрный. Видовое название необходимо сопровождать фамилией автора, который впервые дал научное описание вида и ввел его название в научный обиход: Solanum nigrum L. (L. - аббревиатура фамилии Линнея - Linnaeus).
Согласно Международному кодексу ботанической номенклатуры, существуют правила образования названий для таксонов различного ранга, что позволяет сразу различать их уровень. Так, многочисленные названия отделов имеют окончания -phyta. Например, отдел Цветковые растения называется Magnoliophyta, отдел Зеленые водоросли - Chlorophyta и пр. Название порядков имеет окончание -ales. Например, порядок Лютикоцветные - Ranales, порядок Злакоцветные - Poales и т. д. Название семейств имеет окончание -ceae. Например, семейство Розоцветные - Rosaceae, семейство Бобовые - Fabaceaeи т. д.
Общая характеристика систематики растений и животных
Органический мир сложен и многообразен. Для того чтобы понять его и ориентироваться в нем, человек создавал различные системы органического мира. Системы сначала были искусственными, так как строились на случайных признаках, не учитывающих глубинное родство организмов. И только после открытия эволюционной теории и выявления глубокого родства между различными, в том числе и далекими друг от друга, организмами, стало возможным создание естественной системы органического мира.
Это очень сложное дело, и естественная система пока полностью не сформирована, так как еще недостаточно сведений о тех или иных организмах, но основы такой системы разработаны, а место того или иного вида в этой системе уточняется. Рассмотрим в общем виде основную структуру системы органического мира, созданную трудами большого количества ученых-биологов:
Весь органический мир по принципу наличия клетки в организме разделяется на две империи - империи Неклеточные и Клеточные. Империя Неклеточные образована одним надцарством, в свою очередь состоящим из одного царства - Вирусы. Империя Клеточные по наличию в клетках ядра делится на два надцарства - Прокариоты и Эукариоты. Прокариоты образованы царством Прокариот, состоящего из двух отделов - отдел Бактерии и отдел Синезеленые водоросли. Эукариоты образованы тремя царствами - Растения, Животные, Грибы.
Система органического мира образована таксономическими единицами, или таксонами. Таксон (систематическая единица) - группа организмов, объединенных определенными признаками. Различают таксоны нескольких уровней. В настоящее время высшим таксоном считается Империя организмов, а элементарным таксоном - вид. Наука об определении и классификации организмов в соответствии с их эволюционными взаимоотношениями называется таксономией.
Необходимо знать следующие таксоны животных и растений.
1. Таксоны царства Животные (в порядке убывания):
царство → тип → класс → отряд → семейство → род → вид
(некоторые таксоны опущены, например подтип, подотряд, подсемейство и др.).
2. Таксоны царства Растения (в порядке убывания):
царство → отдел → класс → порядок → семейство → род → вид
(некоторые таксоны опущены, например подотдел, подкласс, под-порядок и др.).
Важно помнить, что организмы имеют родовое и видовое название (характеризуются бинарной номенклатурой), например одуванчик лекарственный (одуванчик - родовое название; лекарственный - видовое), лягушка травяная, жаба обыкновенная и т. д. В науке используют двойные латинские названия, что делает систематику (таксономию) растений, животных, грибов международной наукой.
Классификация организмов по их экологической роли, исходя из способов питания
Вам известно, что по типу питания организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. В зависимости от экологической роли эти организмы разделяют на несколько групп. Рассмотрим эту классификацию.
1. Продуценты - автотрофы, которые из неорганических соединений синтезируют органические вещества, являющиеся пищей для всех других организмов.
Экологическая роль продуцентов состоит в том, что они составляют начало всех пищевых цепей и в круговороте веществ осуществляют перевод неорганических веществ в органические. К продуцентам относят все растительные организмы (водоросли, покрытосеменные, голосеменные и т. д.), а также хемосинтетики (например, серобактер).
2. Консументы - организмы, усваивающие органические вещества и частично переводящие их в неорганические, а частично - в органические соединения нового вида. Консументы «передают» органические вещества от одного звена к другому.
Консументы делятся на несколько групп по порядку нахождения в пищевой цепи.
- Консументы 1-го порядка - это растительноядные животные - фитофаги (заяц, овцы и др.); они переводят органические вещества растительного происхождения в органические вещества животного происхождения и часть органических веществ превращают в неорганические за счет процессов диссимиляции.
- Консументы 2-го порядка - плотоядные животные, питающиеся другими животными, в частности, растительноядными. Существуют консументы более высоких порядков.
3. Редуценты - гетеротрофные организмы, главная экологическая функция которых состоит в превращении органических веществ в неорганические.
К редуцентам относят гнилостные бактерии, грибы (сапрофиты), дождевых червей и т. д. Особую роль среди редуцентов занимают детритофаги - организмы, питающиеся детритом.
Редуценты завершают пищевые цепи, за счет их деятельности замыкается цикл в круговороте веществ в природе - неорганические вещества, образовавшиеся из органических, вновь вступают в цикл, являясь основой минерального питания продуцентов.
Необходимо отметить, что редуценты не только превращают органические вещества в неорганические - часть потребляемых ими органических веществ используется для синтеза органических веществ, образующих тело редуцентов, но в итоге деятельности редуцентов процесс превращения органики в неорганику преобладает. Аналогичное замечание можно сделать и относительно деятельности продуцентов: продуценты часть синтезируемых ими органических веществ преобразуют в неорганические (в процессах диссимиляции), но в итоге деятельности этих организмов из неорганических веществ синтезируются органические (этот процесс преобладает).
Следовательно, вышерассмотренные организмы в природных сообществах образуют цепи питания, в которых реализуется перенос веществ и энергии и за счет которых осуществляется круговорот веществ в природе.
Пищевые цепи многообразны, в них участвует большое число различных организмов, отдельные пищевые цепи перекрещиваются, что приводит к возникновению пищевых сетей. Многочисленность участников пищевых цепей и сетей способствует их устойчивости в природе, так как исчезновение одного из звеньев цепи легко заменяется другим звеном цепи.
Примерами простых пищевых цепей являются:
- Травянистые растения, произрастающие в водоеме (продуценты) → Растительноядные насекомые - жуки, стрекозы (консументы 1-го порядка) → Земноводные, питающиеся насекомыми (лягушка обыкновенная и др. - консументы 2-го порядка) → Водные пресмыкающиеся (например, уж обыкновенный - консумент 3-го порядка) → Хищные птицы, питающиеся ужами (консумент 4-го порядка) Гнилостные бактерии, разлагающие трупы умерших хищных птиц (редуценты).
- Злаковые растения → Птицы, питающиеся злаками → Человек Гнилостные бактерии, разрушающие трупы людей.
- Злаки (пшеница) Кузнечики → Землеройка Хорь → Хищные птицы, питающиеся хорями → Гнилостные бактерии, уничтожающие трупы хищных птиц.
Основным признаком пищевой сети, отличающим ее от пищевых цепей, является наличие в первой нескольких взаимосвязанных цепей питания. Сети питания возникают в процессе эволюции в природных сообществах организмов (биогеоценозах) и являются основой устойчивости данного биогеоценоза в природных условиях. При небольших изменениях внешних условий пищевая сеть позволяет сохранить данное сообщество в течение длительного времени. Однако резкое изменение условий может привести к гибели данного биогеоценоза, что важно учитывать при воздействии хозяйственной деятельности человека на тот или иной регион.
Многообразие современного органического мира как результат биологической эволюции Эволюция живых существ шла параллельно по двум линиям: с одной стороны, развивались одноклеточные доядерные и ядерные организмы, с другой стороны, многоклеточные организмы. Развитие многоклеточных организмов осуществлялось, в трех направлениях: по линии автотрофных организмов (растения), линии гетеротрофных организмов с поглощением пищи путем всасывания (грибы) и линии гетеротрофных организмов с заглатыванием пищи (животные).
Джон Рей английский биолог, член Лондонского королевского общества. Автор первого перечня растений Англии (1670) и трёхтомной "Истории растений" (), в которой описал и классифицировал видов. Предложил первую естественную систему растений, ввёл представление о двудольных и однодольных, различал растения с обоеполыми и раздельнополыми цветками. В труде "Систематический обзор животных..." (1693) предложил свою классификацию. Пользовался понятиями "род" и "вид" и дал определение вида. Рей (Ray) Джон () Незаслуженно забыт
КАРЛ ЛИННЕЙ (), шведский натуралист За выдающиеся научные исследования ему был присвоен титул «Князь ботаников»
Жизненный путь Карла Линнея был необычен В школе Карл Линней считался одним из самых неспособных учеников. С раннего детства мальчика околдовал загадочный мир цветов, которым он посвящал очень много времени. По физике и математике оценки у Карла были хорошие, но знание латыни, греческого и древнегреческого языков исключительно плохим. Многие учителя и одноклассники относились к Карлу с иронией из-за его нелепого увлечения. Карл Линней окончил гимназию с любопытной характеристикой, написанной в совершенно непривычном для нас стиле. Вот один из ее фрагментов. Гимназист подобен дереву. Случается иногда, хотя редко, что дикая природа дерева, несмотря ни на какие заботы, не поддается культуре. Но, пересаженное в другую почву, дерево облагораживается и приносит хорошие плоды. Только в этой надежде юноша отпускается в университет, где, может быть. Он попадет в климат благоприятный его развитию.
В 1727 году Линней сдает экзамены и был зачислен в Лундский университет, изучает медицину, занимается самообразованием; В1732 году Линней отправился в путешествие в Лапландию – результат «Краткая флора Лапландии»; К. Линней едет в Голландию, чтобы получить степень доктора наук; Он издает книгу Система природы. Порядок есть подразделение классов, вводимое для того, чтобы не разграничивать роды в числе большем, чем их легко может воспринять разум. Карл Линней
Линней был избран президентом Шведской академии, стал главой кафедры в родном Упсальском университете, а впоследствии – ректором, получил орден Полярной Звезды и дворянство. До конца своей жизни Карл Линней работал с полной самоотдачей. К. Линней в свадебном костюме Дворянский герб К. Линнея
Деревья звал деревьями, Цветок я звал цветком. Был прав великий гений, Цветам названья дав: В отечестве растений Нет безымянных трав. Сурок, байбак, тарбаган, бабочек, свистун, сугур … - сурок-байбак Marmota bobak «Ариаднина нить ботаники - система, без которой в ботанике хаос, - писал К. Линней в «Философии ботаники». - Система - вот нить, ухватившись за которую можно благополучно выбраться из пестроты фактов». Обыкновенная лесная роза с новым душистым цветком - Роза лесная.
К. Линней и его заслуги перед наукой Все растения разделил на классы, классы на отряды, отряды - на роды, роды - на виды; Всех животных Линней разделил на шесть классов; Каждому живому организму Линней дал видовое и родовое название; Описал около видов растений и свыше 4200 видов животных; Провел реформу языка ботаники, ввел новые термины; Поместил человека рядом с обезьянами; Система Линнея была искусственна, но сыграла огромную роль в истории биологии, так как помогала ориентироваться в огромном многообразии живых существ.
Систематика (от греч. systematikos упорядоченный, относящийся к системе), область знания, в рамках которой решаются задачи упорядоченного определённым образом обозначения и описания всей совокупности объектов, образующих некоторую сферу реальности. Систематика - это отрасль биологической науки, которая описывает к какому роду, виду, семейству и т.д. относится тот или иной организм (и как эти виды-роды-семейства соотносятся между собой). Систематика это наука о разнообразии видов организмов, их классификации, родственных отношениях и происхождении Таксон - группа организмов, отнесенных в процессе классификации к определенной таксономической категории (рангу таксона).
Построение биологической системы В настоящее время используется совокупность признаков организмов: 1) особенности строения организмов и их клеток; 2) история развития группы на основе ископаемых остатков; 3) особенности размножения и эмбрионального развития; 4) нуклеотидный состав ДНК и РНК; 5) состав белков; 6) тип питания; 7) тип запасных питательных веществ; 8) распространение организмов и т.д.
Принципы систематики Одну из первых систем живой природы создал шведский натуралист К. Линней и описал ее в «Системе природы» (1758). В основу своей системы К. Линней положил два принципа: бинарной номенклатуры и иерархичности. В соответствии с бинарной номенклатурой каждый вид называется по-латыни двумя словами: существительным и прилагательным. Например, Лютик едкий и Лютик золотистый и т.д. По современным правилам, упоминая вид организмов в тексте (научной статье, книге) впервые, приводят по-латыни и фамилию автора, его описавшего. Например, лютик ядовитый пишется Ranunculus sceleratus Linnaeus (Лютик ядовитый Линнея). Некоторые самые знаменитые систематики настолько общеизвестны, что их фамилии пишутся сокращенно. Например, Trifolium repens L. (Клевер ползучий Линнея). Если виду дано название, изменять его нельзя.
Принципы систематики Принцип иерархичности или соподчиненности, означает, что виды животных, объединяются в роды, роды в семейства, семейства в отряды, отряды в классы, классы в типы, типы в царства. При классификации бактерий, грибов и растений вместо ранга отряд используется порядок, а вместо тип отдел. Часто, чтобы подчеркнуть разнообразие в какой-либо группе, используют подчиненные категории, например, подвид, подрод, подотряд, подкласс или надсемейство, надкласс. В микробиологии употребляются такие термины, как " штамм " и " клон ".
Вид Яблоня домашняя Malus domestica L. Род Яблоня Malus Семейство Розовые Rosaceae Порядок Розовые Rosales Класс Двудольные Dicotyledones Отдел Покрытосеменные Angiospermae Царство Растения Planta ИМПЕРИЯ - Клеточные ПОДИМПЕРИЯ - Многоклеточные ЦАРСТВО Животные ПОДЦАРСТВО Эуметазои или настоящие многоклеточные ТИП Хордовые КЛАСС Млекопитающие ОТРЯД Хищные СЕМЕЙСТВО Волчьи РОД Собака ВИД Собака домашняя
Вид Вид – это единственная таксономическая категория, которой можно дать относительно точное определение. Вот некоторые из определений вида: Вид – это группа особей, обладающих единственным в своём роде набором морфологических (структурных) и функциональных признаков, т.е. внешним видом, особенностями расположения органов и их работы и т.п. Вид – это группа особей, способных, скрещиваясь между собой, давать плодовитое потомство. Вид – это группа особей, сходных по генотипу (количеству, размеру и форме хромосом). Вид – это группа особей, занимающих одну и ту же экологическую нишу.
Сравнительная характеристика царств живой природы Признаки Археи Бактери и Гриб ы Растен ия Протист ы Животн ые Ядерная оболочка Генетический материал Митохондрии Хлоропласты Клеточная оболочка Способ питания Подвижность Клеточная специализация Дыхание Жизненный цикл
Карл Линней и его жена Сара-Лиза Линней (усмехаясь). Кто так укладывает белье? Нужен порядок. Отряд рубашки, род мужские, вид дневные, парадные, ночные. (Раскладывает рубашки.) Сара-Лиза. Да кто же так делает? У тебя по всем ящикам мое и твое белье перепутано. Линней. Система – великое дело! Сара-Лиза. Ну и наведи ее в своих папках, а тут я хозяйка! (Сара-Лиза укладывает белье по-своему. Линней смотрит и морщится.) Линней (ворча). Из женщины никогда не выйдет порядочного систематика. Хороша система! В одном ящике ее белье, в другом – мое. Выходит так: отряд «белье» Сары-Лизы, род..., род... Нету рода! (Восклицает, хватаясь за голову.) Нету рода! Хороша система! Сара-Лиза (смеясь). Займись лучше своими папками.
Интернет - ресурсы collection.edu.ru/catalog/res/93e a-0191a49b4104/?from=6b7682f5- a3ad-39b0-be0b- cb c07&interface=electronichttp://school- collection.edu.ru/catalog/res/93e a-0191a49b4104/?from=6b7682f5- a3ad-39b0-be0b- cb c07&interface=electronic htmlhttp:// html htm
Все многообразие живого мира практически невозможно выразить в количественном эквиваленте. По этой причине систематики объединили их в группы на основании определенных признаков. В нашей статье мы рассмотрим основные свойства, основы классификации и организмов.
Многообразие живого мира: кратко
Каждый вид, существующий на планете, индивидуален и неповторим. Однако многие из них имеют целый ряд сходных черт строения. Именно по этим признакам все живое можно объединить в таксоны. В современный период ученые выделяют пять Царств. Многообразие живого мира (фото демонстрирует некоторых его представителей) включает Растения, Животные, Грибы, Бактерии и Вирусы. Последние из них не имеют клеточного строения и по этому признаку относятся к отдельному Царству. Молекула вирусов состоит из нуклеиновой кислоты, которая может быть представлена как ДНК, так и РНК. Вокруг них располагается белковая оболочка. С таким строением данные организмы способны осуществлять только единственный признак живых существ - размножаться самосборкой внутри организма хозяина. Все бактерии являются прокариотами. Это значит, что в их клетках нет оформленного ядра. Их генетический материал представлен нуклеоидом - кольцевыми молекулами ДНК, скопления которых находятся прямо в цитоплазме.
Растения и животные отличаются способом питания. Первые способны сами синтезировать органические вещества в ходе фотосинтеза. Такой способ питания называется автотрофным. Животные поглощают уже готовые вещества. Такие организмы называют гетеротрофами. Грибы обладают признаками как растений, так и животных. К примеру, они ведут прикрепленный образ жизни и неограниченный рост, но не способны к фотосинтезу.
Свойства живой материи
А по каким признакам, вообще, организмы называют живыми? Ученые выделяют целый ряд критериев. Прежде всего, это единство химического состава. Вся живая материя образована органическими веществами. К ним относятся белки, липиды, углеводы и нуклеиновые кислоты. Все они являются естественными биополимерами, состоящими из определенного количества повторяющихся элементов. К также принадлежат питание, дыхание, рост, развитие, наследственная изменчивость, обмен веществ, размножение, способность к адаптации.
Каждый таксон характеризуется своими особенностями. К примеру, растения произрастают неограниченно, в течение всей жизни. А вот животные увеличиваются в размерах только до определенного времени. То же самое касается и дыхания. Принято считать, что этот процесс происходит только при участии кислорода. Такое дыхание называется аэробным. Но вот некоторые бактерии могут окислять органические вещества и без наличия кислорода - анаэробно.
Многообразие живого мира: уровни организации и основные свойства
Указанными признаками живого обладает и микроскопическая бактериальная клетка, и огромный голубой кит. Кроме того, все организмы в природе взаимосвязаны непрерывным обменом веществ и энергии, а также являются необходимыми звеньями в цепях питания. Несмотря на многообразие живого мира, уровни организации предполагают наличие только определенных физиологических процессов. Они ограничиваются особенностями строения и видовым разнообразием. Рассмотрим каждый из них подробнее.
Молекулярный уровень
Многообразие живого мира наряду с его уникальностью определяется именно этим уровнем. Основу всех организмов составляют белки, структурным элементов которых являются аминокислоты. Количество их невелико - около 170. Но в состав белковой молекулы входит всего 20. Их сочетание обуславливает бесконечное разнообразие белковых молекул - от запасного альбумина птичьих яиц до коллагена мышечных волокон. На этом уровне осуществляется рост и развитие организмов в целом, хранение и передача наследственного материала, обмен веществ и превращение энергии.
Клеточный и тканевый уровень
Молекулы органических веществ формируют клетки. Многообразие живого мира, основные свойства живых организмов на этом уровне уже проявляются в полном объеме. В природе широко распространены одноклеточные организмы. Это могут быть как бактерии, так и растения, и животные. У таких существ клеточный уровень соответствует организменному.
На первый взгляд может показаться, что их строение достаточно примитивно. Но это совсем не так. Только представьте: одна клетка выполняет функции целого организма! К примеру, осуществляет движение с помощью жгутика, дыхание через всю поверхность, пищеварение и регуляцию осмотического давления посредством специализированных вакуолей. Известен у этих организмов и половой процесс, который происходит в форме конъюгации. У формируются ткани. Эта структура состоит из клеток, сходных по строению и функциям.
Организменный уровень
В биологии многообразие живого мира изучается именно на этом уровне. Каждый организм является единым целым и работает согласовано. Большинство из них состоит их клеток, тканей и органов. Исключением являются низшие растения, грибы и лишайники. Их тело образовано совокупностью клеток, которые не формируют тканей и называется слоевищем. Функцию корней в организмах такого типа выполняют ризоиды.
Популяционно-видовой и экосистемный уровень
Наименьшей единицей в систематике является вид. Это совокупность особей, обладающих рядом общих черт. Прежде всего, это морфологические, биохимические особенности и способность к свободному скрещиванию, позволяющие обитать данным организмам в пределах одного ареала и давать плодовитое потомство. Современная систематика насчитывает более 1,7 млн. видов. Но в природе они не могут существовать разрозненно. В пределах определенной территории обитает сразу несколько видов. Это и определяет многообразие живого мира. В биологии совокупность особей одного вида, которые обитают в пределах определенного ареала, называются популяцией. От подобных групп они изолированы определенными природными барьерами. Это могут быть водоемы, горные или лесные массивы. Каждая популяция характеризуется своим разнообразием, а также половой, возрастной, экологической, пространственной и генетической структурой.
Но даже в пределах отдельно взятого ареала, видовое разнообразие организмов достаточно велико. Все они приспособлены к обитанию в определенных условиях и тесно связаны трофически. Это означает, что каждый вид является источником питания для другого. В результате формируется экосистема, или биоценоз. Это уже совокупность особей уже разных видов, связанных местом обитания, круговоротом веществ и энергии.
Биогеоценоз
Но со всеми организмами постоянно взаимодействуют К ним относятся температурный режим воздуха, соленость и химический состав воды, количество влаги и солнечного света. Все живые существа находятся в зависимости от них и не могут существовать без определенных условий. К примеру, растения питаются только при наличии солнечной энергии, воды и углекислого газа. Это условия фотосинтеза, в ходе которого синтезируются необходимые им органические вещества. Совокупность биотических факторов и неживой природы называются биогеоценозом.
Что такое биосфера
Многообразие живого мира в самом широком масштабе представлено биосферой. Это глобальная природная оболочка нашей планеты, объединяющая все живое. Биосфера имеет свои границы. Верхняя, расположенная в атмосфере, ограничена озоновым слоем планеты. Он расположен на высоте 20 - 25 км. Данный слой поглощает вредное ультрафиолетовое излучение. Выше него жизнь просто невозможна. На глубине до 3 км находится нижняя граница биосферы. Здесь она ограничена наличием влаги. Так глубоко способны обитать только анаэробные бактерии. В водной оболочке планеты - гидросфере, жизнь найдена на глубине 10-11 км.
Итак, живые организмы, населяющие нашу планету в разных природных оболочках, обладают рядом характерных свойств. К ним относят их способность к дыханию, питанию, движению, размножению и т. д. Многообразие живых организмов представлено разными уровнями организации, каждый из которых отличается уровнем сложности структуры и физиологических процессов.
Современная биология представляет комплекс, систему наук. Отдельные биологические науки или дисциплины возникли вследствие процесса дифференциации, постепенного обособления относительно узких областей изучения и познания живой природы. Это, как правило, интенсифицирует и углубляет исследования в соответствующем направлении. Так, благодаря изучению в органическом мире животных, растений, простейших одноклеточных организмов, микроорганизмов, вирусов и фагов произошло выделение в качестве крупных самостоятельных областей зоологии, ботаники, протистологии, микробиологии, вирусологии.
Изучение закономерностей, процессов и механизмов индивидуального развития организмов, наследственности и изменчивости, хранения, передачи и использования биологической информации, обеспечения жизненных процессов энергией является основой для выделения эмбриологии, биологии развития, генетики, молекулярной биологии и биоэнергетики. Исследования строения, функциональных отправлений, поведения, взаимоотношений организмов со средой обитания, исторического развития живой природы привели к обособлению таких дисциплин, как морфология, физиология, этология, экология, эволюционное учение. Интерес к проблемам старения, вызванный увеличением средней продолжительности жизни людей, стимулировал развитие возрастной биологии.
Для уяснения биологических основ развития, жизнедеятельности и экологии конкретных представителей животного и растительного мира неизбежно обращение к общим вопросам сущности жизни, уровням ее организации, механизмам существования жизни во времени и пространстве. Наиболее универсальные свойства и закономерности развития и существования организмов и их сообществ изучает общая биология. Сведения, получаемые каждой из наук, объединяются, взаимодополняя и обогащая друг друга, и проявляются в обобщенном виде, в познанных человеком закономерностях, которые либо прямо, либо с некоторым своеобразием (в связи с социальным характером людей) распространяют свое действие на человека.
Основными методами биологии являются наблюдение (позволяет описать биологические явления), сравнение (дает возможность найти общие закономерности в строении и жизнедеятельности различных организмов), эксперимент, как опыт (помогает исследователю изучить свойства биологических объектов), моделирование (имитируются многое процессы, недоступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения), исторический метод (позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познать процессы развития живой природы).
Исследования К. Линнея
В классической биологии родство организмов, относящихся к разным группам, устанавливали путем сравнения организмов во взрослом состоянии, эмбрионального развития, поиска переходных Ископаемых форм. Современная биология подходит к решению этой задачи также путем изучения различий в нуклеотидных последовательностях ДНК или аминокислотных последовательностях белков. По главным своим результатам схемы эволюции, составленные на основе классического и молекулярно-биологического подходов, совпадают.
Ранее люди классифицировали организмы в зависимости от их практического значения. К. Линней (1735) ввел бинарную классификацию, согласно которой для определения положения организмов в системе живой природы указывается их принадлежность к конкретному виду и роду. Хотя бинарный принцип сохранен в современной систематике, оригинальный вариант классификации К. Линнея носит формальный характер. Биологи до создания теории эволюции относили живые существа к соответствующему роду и виду по их подобию друг другу, прежде всего близости строения. Эволюционная теория, объясняющая сходство между организмами их генетическим родством, составила естественно-научную основу биологической классификации. Приобретя в эволюционной теории такую основу, современная классификация органического мира непротиворечиво отражает, с одной стороны, факт разнообразия живых форм, а с другой — единство всего живого. Его ботанические работы, особенно Роды растений, легли в основу современной систематики растений. В них Линней описал и применил новую систему классификации, значительно упрощавшую определение организмов. В методе, который он назвал "половым", основной упор делался на строении и количестве репродуктивных структур растений, т.е. тычинок и пестиков.
Еще более смелым трудом стала знаменитая Система природы, попытка распределить все творения природы – животных, растения и минералы – по классам, отрядам, родам и видам, а также установить правила их идентификации. Исправленные и дополненные издания этого трактата выходили 12 раз в течение жизни Линнея и несколько раз переиздавались после смерти ученого.
Систематика органического мира
Попытки классификации живой материи предпринимались учёными неоднократно. Среди первых попыток можно вспомнить труды Аристотеля по зоологии и Теофраста по ботанике. Начало современной систематике положила "Система природы" Карла Линнея. Он разделил всех животных на шесть классов: звери, птицы, гады, рыбы, насекомые и черви, а все растения – на несколько классов по способу размножения. К середине XIX века некоторые учёные (например, Эрнст Геккель) наравне с животными и растениями стали выделять новое царство протистов, в которое вошли бактерии, водоросли, грибы и одноклеточные животные.
С развитием микробиологии стало ясно, что одной из важнейших характеристик организмов является их клеточное строение. В результате, в первой половине XX века были выделены два надцарства — прокариоты и эукариоты. Надцарство прокариот включило в себя бактерии и сине-зелёные водоросли, клетки которых не содержат ядра. Остальные клеточные организмы были отнесены к ядерным (эукариотам).
Итак, в основу деления организмов по надцарствам положено строение клетки. Что касается деления эукариот на царства, то устоявшейся точки зрения пока ещё нет. Любые искусственные разграничения нарушают естественные связи между организмами. Действительно, существует большое количество отличительных признаков, по каждому из которых может быть произведена классификация; среди них:
- строение организма;
· способность к передвижению.
Рис.1. Система пяти царств (по Роберту Уитткеру)
Наука о классификации животных и растений носит название таксономии, она определяет родственные связи между организмами. Основателем научной систематики был шведский ботаник Карл Линней, который ввел (1753) так называемую биномиальную номенклатуру, позволяющую с максимальной точностью определить положение любого животного или растения в системе. Согласно этой номенклатуре каждый вид получает двойное название: родовое и видовое. Все названия пишутся на латинском языке. Родовое имя пишется с большой буквы, видовое — с малой. Степень сходства между организмами, входящими в одну таксономическую категорию, возрастает по мере перехода к категориям более низкого ранга.
В биологической систематике объекты классифицируются с использованием системы иерархически соподчиненных таксономических категорий (вид, род, семейство, порядок, класс, отдел, царство) и бинарной номенклатуры, разработанных К.Линнеем. С использованием этих семи таксономических категорий можно описать систематическое положение любого из известных науке видов.
1. Вид (species) – низшая таксономическая категория. Названия видов состоят из двух частей (бинарные), например, Volvox globator. Первая часть указывает на принадлежность к роду, вторая отражает их видовую специфичность.
2. Род (genus) – основная надвидовая таксономическая категория, объединяющая филогенетически близкородственные виды, была предложена Ж.Турнефором.
3. Семейство (familia) – объединяет близкородственные роды, имеющие общее происхождение. Латинские названия семейств в ботанической систематике имеют окончания –ceae, например, Volvocaceae. Была предложена П.Маньолем.
4. Порядок (ordo) – объединяет филогенетически родственные семейства. Названия порядков оканчиваются на –les, например, порядок Volvocales. Предложена К.Линнеем.
5. Класс (classis) – объединяет родственные порядки растений. Стандартное окончание –phycea, например, Chlorophycea. Предложена К.Линнеем.
6. Отдел (divisio) – объединяет филогенетически родственные классы и соответствует главным ветвям филогенетического древа царства растений. Оканчиваются на –phyta, например, отдел Chlorophyta. Предложена А.Бленвилем.
7. Царство (regnum)- самая высокая таксономическая категория в биологической систематике, объединяющая филогенетически близкие отделы. Введена К.Линнеем. Общепринятых правил по формированию названий нет.
Основными таксонами являются царство, тип (отдел), класс, отряд (порядок), семейство, род, вид. Каждая предыдущая группа в этом списке объединяет несколько последующих (так, семейство объединяет несколько родов и, в свою очередь, принадлежит к какому-либо отряду или порядку). По мере перехода от высшей иерархической группы к низшей степень родства возрастает. Для более детальной классификации используются вспомогательные единицы, названия которых образуются прибавлением к основным единицам приставок "над-" и "под-", например, надцарство, подвид. Только виду можно дать относительно строгое определение, все остальные таксономические группы определяются достаточно произвольно.
Современная система органического мира
Органический мир делится на два надцарства: ядерные (эукариоты) и безъядерные (доядерные, или прокариоты) и четыре царства: Растения, Грибы, Животные, Бактерии и цианобактерии. Основа их классификации - родство, общность происхождения организмов.
Бактерии и сине-зеленые, или цианобактерии - одноклеточные просто-организованные безъядерные организмы, автотрофы или гетеротрофы, посредники между неорганической природой и надцарством ядерных. Бактерии - разрушители органических веществ, их роль в разложении органических веществ до минеральных. Роль цианобактерии в биосфере - заселение бесплодных субстратов (камни, скалы и др.) и подготовка их для заселения разнообразными организмами.
Грибы - одноклеточные и многоклеточные организмы, обитающие как на суше, так и в воде. Гетеротрофы. Роль грибов в круговороте веществ в природе, в превращении органических веществ в минеральные, в почвообразовательных процессах.
Растения - одноклеточные и многоклеточные организмы, большинство которых в клетках содержит пигмент хлорофилл, придающий растению зеленую окраску. Растения - автотрофы, синтезируют органические вещества из неорганических с использованием энергии солнечного света. Растения - основа для существования всех других групп организмов, кроме сине-зеленых и ряда бактерий, так как растения снабжают их пищей, энергией, кислородом.
Животные - царство организмов, активно передвигающихся в пространстве (исключение составляют некоторые полипы и др.). Гетеротрофы. Роль в круговороте веществ в природе - потребители органического вещества. Транспортная функция животных в биосфере - переносят вещество и энергию.
Возраст Солнца, Звезд, Вселенной. Отличия научной картины мира от классической. Распределение солнечной энергии
2. ДАЙТЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О НАУЧНОЙ МЕТОДОЛОГИИ И ФОРМИРОВАНИИ КРИТЕРИЯ ИСТИНЫ В РАЗНОЕ ВРЕМЯ. ЧЕМ ОТЛИЧАЕТСЯ СОВРЕМЕННАЯ НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА ОТ КЛАССИЧЕСКОЙ? КАК ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ПРЕЕМСТВЕННОСТЬ ИДЕЙ И КОНЦЕПЦИЙ
При смене картины мира пересматриваются основные вопросы мироздания, структура знаний и место науки в жизни общества. Среди естественных наук в течение двух столетий, несомненно, лидировала физика, исследовавшая явления неживой природы…
Галофильные микроорганизмы озера Мраморное
1.4. Продукция и деструкции органического вещества микроорганизмами
В соленых озерах непрерывно протекают процессы образования и разложения ОВ при участии различных физиологических групп бактерий. В таких водоемах высокие значения минерализации ограничивают развитие высших форм жизни (Заварзин и др., 2000)…
Генетика и эволюционное учение
5. Современная генетика.
Генетика и эволюция. Основные аксиомы биологии
12. Современная генетика
Если век XIX по праву вошел в историю мировой цивилизации как Век Физики, то стремительно завершающемуся веку XX-му, в котором нам счастливилось жить, по всей вероятности, уготовано место Века Биологии, а может быть, и Века Генетики…
Геоцентрическая система мира
Аристотелевская система мира
Начиная с IV века до н. э. греческие мыслители строят геометрические модели мира, призванные объяснить движение небесных светил. Рождению новой космологической модели способствовал самый выдающийся ученый Древней Греции — Аристотель (384 — 322 гг…
Геоцентрическая система мира
Птолемеевская система мира
Попытка решения трудностей в модели Аристотеля была предпринята выдающимся александрийским ученым Клавдием Птолемеем. Клавдий Птолемей (90-168 г.г. н. э.) — выдающийся греко-египетский астроном, астролог, математик, географ и оптик, вероятно…
Иерархическая организация
1.2 Современная иерархия
Многие исследователи пытаются разместить вce живые системы в едином иерархическом ряду, но при этом обычно те или иные системы остаются за бортом—то биогеоценозы, то популяции, то виды, не говоря уже о надвидовых таксонах…
Исторические эволюции картин мира
3. Современная картина мира
В ХХ в. на роль лидера научного познания наряду с физической претендует и биология, к которой относятся такие мощные направления, как эволюционное учение, генетика и экология, ставшая наукой о биосфере в целом…
Концепции современного естествознания
2. Физические картины мира. Многообразие и единство мира. Микро-, макро — и мегамир. Геометрия Вселенной. Вопрос о конечности и бесконечности Вселенной
Нет ничего более волнующего, чем поиски жизни и разума во Вселенной. Уникальность земной биосферы и человеческого интеллекта бросает вызов нашей вере в единство природы. Человек не успокоится, пока не разгадает загадку своего происхождения…
Научная картина мира, понятие, структура, функции. Корпускулярно–волновой дуализм. Его сущность
2.2 Современная научная картина мира и ее отличие от ненаучных картин мира.
Основой современной научной картины мира являются фундаментальные знания, полученные, прежде всего, в области физики. Однако в последние десятилетия прошлого века все больше утверждалось мнение…
Представление о критерии истинности знания
8. Раскройте сущность микро- и макроэволюции, приве-дите примеры действующих в них процессов.
Каковы доказательства эволюции органического мира?
Современная эволюционная теория подразделяет сложный эволюционный процесс на два этапа: макро- и микроэволюцию. Знание элементарных представлениий, лежащих в основе эволюции…
Развитие гелиоцентрической системы мира от её появления до её признания
2. Система мира Коперника
Николай Коперник родился в 1473 г.
в польском городе Торне. Сын богатого купца, он получил всестороннее образование в лучших университетах того времени. Затем в 1505 г…
Системы живого мира
2. Классическая система живого мира
Построение естественной системы органического мира является непрерывным процессом. Это связано с бесконечной серией все углубляющихся и усложняющихся исследований…
1. Современная классификация органического мира
Современная классификация органического мира. История развития жизни на нашей планете
1.3 Систематика органического мира
Систематика — это часть ботаники и зоологии, изучающая разнообразие форм живого. Систематика даёт научные названия организмам, оценивает черты сходства и различия между ними. Важной частью систематики является таксономия…
Шпаргалка: Современная классификация органического мира. История развития жизни на нашей планете
—PAGE_BREAK—1.3 Систематика органического мира
Систематика – это часть ботаники и зоологии, изучающая разнообразие форм живого. Систематика даёт научные названия организмам, оценивает черты сходства и различия между ними. Важной частью систематики является таксономия, целью которой является разделение организмов на группы (таксоны) и расположение этих групп в порядке, отражающем их родственные связи и иерархию. Существует несколько методов определения относительного положения таксона в системе.
Попытки классификации живой материи предпринимались учёными неоднократно. Среди первых попыток можно вспомнить труды Аристотеля по зоологии и Теофраста по ботанике. Начало современной систематике положила «Система природы» Карла Линнея. Он разделил всех животных на шесть классов: звери, птицы, гады, рыбы, насекомые и черви, а все растения – на несколько классов по способу размножения. К середине XIX века некоторые учёные (например, Эрнст Геккель) наравне с животными и растениями стали выделять новое царство протистов, в которое вошли бактерии, водоросли, грибы и одноклеточные животные.
С развитием микробиологии стало ясно, что одной из важнейших характеристик организмов является их клеточное строение.
В результате, в первой половине XX века были выделены два надцарства - прокариоты и эукариоты. Надцарство прокариот включило в себя бактерии и сине-зелёные водоросли, клетки которых не содержат ядра. Остальные клеточные организмы были отнесены к ядерным (эукариотам).
Особой формой, промежуточной между живым и неживым состоянием, являются вирусы, отличающиеся от всех остальных организмов отсутствием важнейшего признака организации живой материи – клеточного строения. Некоторые исследователи, чтобы показать отличие вирусов от других организмов, вводят новый таксон – империю – и включают в одну из империй вирусы, а в другую – все клеточные организмы.
В 90-х годах XX века учёные обратили пристальное внимание на очень древнюю и сравнительно малочисленную группу архебактерий. Выяснилось, что хотя клетка архебактерии и не содержит ядра, она разительно отличается по строению и от клетки эукариот, и от клетки прокариот. В результате архебактерии, рассматривавшиеся ранее как один из классов бактерий, в настоящее время нередко выделяются в отдельное царство или даже надцарство.
Итак, в основу деления организмов по надцарствам положено строение клетки. Что касается деления эукариот на царства, то устоявшейся точки зрения пока ещё нет. Любые искусственные разграничения нарушают естественные связи между организмами. Действительно, существует большое количество отличительных признаков (рис.2), по каждому из которых может быть произведена классификация; среди них:
· строение организма;
· способ получения органических веществ;
· способность к передвижению.
В советских учебниках долгое время была распространена классификация эукариот по способу питания, подразумевавшая разделение надцарства эукариот на три царства: растения (фотосинтезирующие автотрофы), грибы (в основном, осмотрофные гетеротрофы) и животные (в основном, голозойные гетеротрофы). Однако, в эту схему достаточно сложно уложить, например, эвгленовые водоросли, которые могут питаться как автотрофно, так и гетеротрофно.
В 1969 году Робертом Уиттекером была предложена система пяти царств, завоёвывающая сейчас всё больше и больше сторонников (рис.1). Прокариоты у него по-прежнему объединены в одно царство Monera. Примитивные эукариоты, не имеющие тканевой дифференциации (простейшие, водоросли, слизевики), объединены в царство Protista. Всё, что осталось от растений, (мхи, папоротники и семенные растения) составило царство Plantae, все высшие классы грибов – царство Fungi, все многоклеточные животные – царство Animalia.
Эта система, однако, тоже имеет свои недостатки. Среди них:
· систематическое положение оомицетов и слизевиков, являющихся промежуточными формами между протистами и грибами, пока что не ясно;
· сами грибы обладают многими признаками, сближающими их с протистами (таковыми, в частности, является отсутствие истинных тканей).
Наука о классификации животных и растений носит название таксономии, она определяет родственные связи между организмами. Основателем научной систематики был шведский ботаник Карл Линней, который ввел (1753) так называемую биномиальную номенклатуру, позволяющую с максимальной точностью определить положение любого животного или растения в системе. Согласно этой номенклатуре каждый вид получает двойное название: родовое и видовое. Все названия пишутся на латинском языке. Родовое имя пишется с большой буквы, видовое - с малой. Степень сходства между организмами, входящими в одну таксономическую категорию, возрастает по мере перехода к категориям более низкого ранга. Применяются следующие таксономические категории:
Основными таксонами являются царство, тип (отдел), класс, отряд (порядок), семейство, род, вид. Каждая предыдущая группа в этом списке объединяет несколько последующих (так, семейство объединяет несколько родов и, в свою очередь, принадлежит к какому-либо отряду или порядку). По мере перехода от высшей иерархической группы к низшей степень родства возрастает. Для более детальной классификации используются вспомогательные единицы, названия которых образуются прибавлением к основным единицам приставок «над-» и «под-», например, надцарство, подвид. Только виду можно дать относительно строгое определение, все остальные таксономические группы определяются достаточно произвольно.
· Вид – это группа особей, обладающих единственным в своём роде набором морфологических (структурных) и функциональных признаков, т.е. внешним видом, особенностями расположения органов и их работы и т.п.
· Вид – это группа особей, способных, скрещиваясь между собой, давать плодовитое потомство.
· Вид – это группа особей, сходных по генотипу (количеству, размеру и форме хромосом).
· Вид – это группа особей, занимающих одну и ту же экологическую нишу.
продолжение
—PAGE_BREAK—
Главная / Лекции 1 курс / Медицинская биология / Вопрос 9. Учение об организации живого / 4. Структуры уровней органического мира
4. Структуры уровней органического мира
Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня. Характер клеточного уровня организации определяется молекулярными и субклеточными уровнями, организменный - клеточным, тканевым и органным, видовой (популяционный) - организменным и т. д.
Следует отметить большое сходство дискретных единиц на низших уровнях и все возрастающее различие - на высших.
Таблица 1. Уровни организации органического мира
Предложенный. Вашему вниманию учебное пособие построен с учетом задач программы учебного курса"Ботаника", предусмотренных для студентов высшей педагогической школы
Задача курса состоит в том, чтобы ознакомить студентов с разнообразием растительных форм, раскрыть взаимосвязи между растениями и окружающей средой, изучить процессы, которые проходят в органах росли ин, показать хозяйственное значение и необходимость рационального использования и охраны растительных ресурсе.
Общей целью курса"Ботаника"является раскрытие закономерностей внутренней и внешней строения растительного организма. Доказать, что растение является целостным организмом, сформировавшийся постепенно во время онтогенез зу и филогенеза. Раскрыть родство растений рассмотреть принципы и основные положения международного кодекса ботанической номенклатур номенклатури.
По структуре учебное пособие составляет курс лекций. Практика показала, что это способствует эффективной подготовке к семинарским и практическим занятиям, облегчает проработки учебного материала для само остийного изучения. После изложения учебного материала в пособии помещены вопросы для самопроверки знаний студентеів.
Создавая учебное пособие для будущих специалистов, авторы включили в его текст научно-популярную информацию под рубриками"Из истории науки","Из истории народов","Эволюционный процесс","Со мир ту науки","Интересно знать","Важно знать","Для любознательныхаво знати", "Важливо знати", "Для допитливих".
Настойчивое изучение курса"Ботаника"обеспечит студентов необходимым объемом теоретических знаний, практических умений и навыков, позволяющих молодому специалисту преподавать в соответствии с современными и требованиями и на должном уровному рівні.
ЛЕКЦИЯ 1 РАЗНООБРАЗИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА
. План
1. Естественная система органического мира
2 Структурные уровни организации живых организмов
3. Краткая история растительного мира
Основные понятия: естественная система, прокариоты, эукариоты, систематика, таксоны, таксономические категории (таксономические единицы), структурные уровни организации живой материи, геологическая эра, период, эпоха
1 Естественная система органического мира
Весь современный органический мир принято делить на две империи. Империя неклеточных (Noncellulata) состоит только из одного царства. Вирусы (Vira), но по мнению многих ученых, вирусы — не настоящие и организмы, так как не способны к самостоятельному обмена веществ. Империя клеточных (Cellulata) делится на два надцарства: безъядерные (или прокариоты (от латт. pro — перед, к; karion — ядро)) и ядерные (или эукариоты (от греч eu — полностью, karion — ядро))
По палеонтологическим данным, прокариоты на нашей планете возникли около 3,2 млрд лет назад, тогда как эукариоты намного моложе — их возраст составляет лишь около 1,6 млрд лет
Прокариотические клетки по размерам значительно меньше эукариотических — их средний диаметр составляет около 0,5-2 мкм, тогда как у эукариот — 5-20 мкм
Клетки прокариот и эукариот на фенотипическом уровне подобные при наличии. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и белок-синтезирующего аппарата, представленного рибосомами, при наличии внешней мембраны (плазмалеммы), ферментных комплексов. В состав клеток прокари иот и эукариот входят белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, минеральные соединения и вода.
Прокариоты не имеют специализированных фотосинтетических органелл. Представители эукариот имеют специализированные органеллы — хлоропласты, где и сосредоточен весь пигментный комплекс
. Отмены между прокариот и эукариот на геномном уровне заключаются в том, что прокариотическая клетка является системой, которая содержит один геном, сосредоточен в нуклеоид, то есть моногеномною эукариотических клетках ина является системой с несколькими (двумя, тремя или даже четырьмя) неродственными геномами, то есть полигеномною.
Прокариоты не способны к фаго-и пиноцитоза, не имеют морфологически оформленного ядра, митохондрий, пластид, эндоплазматической сети, комплекса. Гольджи, лизосом, а также органелл, построенные с микротом—рубочок — жгутиков, базальных тел жгутиков, клеточного центра по центриолями. В прокариот отсутствуют митоз, мейоз, половой процесс, а обмен генетической информацией осуществляется парасексуальный — путем т рансформаций и коньюгаций. Прокариоты, в отличие от эукариот, способны очень быстро размножатьсяся.
Прокариоты составляют два царства:. Архебактерии (Archaebacteria) и. Бактерии (Eubacteria). Разница между которыми заключается в отсутствии двухслойной липидной мембраны в архебактерий и ее наличием у бактерий
Эукариоты разделяют на три царства:. Растения (Plantae или Vegetabilia). Грибы (Fungi),. Животные (Animalia) (табл. 1)
. Таблица 1
. СИСТЕМА. ОРГАНИЧЕСКОГО. МИРА
|
ИМПЕРИЯ |
||||
|
КЛЕТОЧНЫЕ |
неклеточный |
|||
|
Надцарство |
ВИРУСЫ |
|||
|
ПРОКАРИОТЫ |
эукариот |
|||
|
ЦАРСТВО |
ДРОБьЯНКЫ |
РАСТЕНИЯ |
ГРИБЫ |
ЖИВОТНЫЕ |
|
подцарство |
бактерии |
ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ |
ВЫСШИЕ ГРИБЫ |
одноклеточных |
|
цианобактерии |
НИЖЕ РАСТЕНИЯ |
НИЖЕ ГРИБЫ |
многоклеточных |
По самым осторожным оценкам сегодня на нашей планете зарегистрировано около 1,8 млн видов живых организмов. Из них более 1000 видов вирусов, около 4500 видов дробьянок, около 500 тыс. видов — это растения, около 100 тыс. видов — грибы, у 1,5 млн видов — животные (из них более 1 млн. — насекомые). Это многообразие возникло вследствие длительного процесса эволюции, в ходе которого одни виды давали начало другим, некотор и исчезали. Виды, образовавшиеся от общего предка, сохраняют немало признаков сходства. Чем отдаленным исторический связь между видами, тем существеннее есть различия между ними. Таким образом, все виды, насе ляют нашу планету, повязкам связаны между собой родственными связями, то есть образуютутворюють естественную систему . Исследованием этой системы и попытками воспроизвести ее, то есть попытками отразить последовательность эволюционных событий на планете занимается систематика
. Систематика (от греч systematikos — упорядоченный) — наука, изучающая разнообразие живых организмов, устанавливает филогенетические связи между ними и другими таксономическими категориями органического мира и разработок обляе естественную классификацию. Воспроизведение природной системы (чаще называют разработкой или построением естественной системы) является одним из самых сложных и важных научных задач, стоящих перед биолог ией. Значительные теоретические обобщения биологии XIX и. ХХ в — эволюционная теория. Дарвина и симбиогенеза теория. Мере-жковського-Маргелис — были напрямую связаны с разработкой естественной системтеми.
Естественная система как научное, так и прикладное значение. Научная ценность природной системы заключается в том, что при ее построении требуются синтез и обобщение знания по всем областям биологии — би иохимии, биофизики, генетики, молекулярной биологии, цитологии, экологии. Таким образом, в естественной системе в концентрированном виде представлены достижения современной биологии в целом. Прикладное значение природной системы заключается в ее прогнозируемости.
Знание степени родства объектов позволяет методом аналогий прогнозировать свойства других объектов. Эта черта природной системы в чрезвычайном сту пени оказалась полезной для современной биотехнологии, особенно тогда, когда производится поиск новых биотехнологических объект объектеєктів.
Наука систематика оперирует двумя основными понятиями: таксонами и систематическими единицами (категориям)
. Таксон (от греч taxis — размещение, порядок) — это группа дискретных (обособленных) организмов, родственных между собой общностью признаков и свойств, благодаря чему им можно присвоить систематическую единицу (т таксономическую категорию).
. Систематическая единица в отличие от таксона, является понятием логичным, и отражает не реальные организмы, а определенный ранг или уровень классификации, к которому может быть отнесен определенный таксон на основе комплекса установленных такс сономичних озна.
Основные таксономические категории систематике растений, грибов и животных представлены в таблице 2
. Таблица 2
Итак, вишня обыкновенная — представляет собой таксон, а вид, род, семья и тд не является таксонами, а есть таксономическими категориями, или таксономическими единицами. Кроме основных таксономических категорий существуют также помо омижни: надцарство, подотдел, надкласс, подкласс, пидпорядок, подсемействина.
Каждый таксон, в соответствии с тем, к какой таксономической категории он относится, имеет собственную уникальную название. Порядок предоставления таксонам правильных и законных названий регламентируется. Международным кодек ксом ботанической номенклатуры (МКБН). Согласно. МКБН, правильной научным названием таксона является латинское название. Причем для таксонов ранга от отдела к семье устанавливаются специальные окончания, указывает ют, к которой таксономической категории относится данный таксон (табл. 3. 3).
. Таблица 3
. СПЕЦИАЛЬНЫЕ. ОКОНЧАНИЯ таксонов, принадлежащих к разным. ОСНОВНЫХ таксономической. КАТЕГОРИЙ
|
Водоросли |
Высшие растения |
Примеры таксонов |
|
|
Отдел (ОИУИзио) |
Chlorophyta — зеленые водоросли Magnoliophyta — покрытосеменные |
||
|
Класс (Classis) |
Trebouxiophyceae — требуксия-фици Magnoliopsida — двудольные |
||
|
Порядок (Ordo) |
Chlorellales — хлореллальни Fagales — букоцвитни |
||
|
Семья (Familia) |
Chlorellaceae — хлорелла Fagaceae — буковые |
||
|
существительное единственного числа без специального окончания |
Chlorella — хлорелла Quercus — дуб |
||
|
Вид (Species) |
биномен из названия рода и видового эпитета без специальных окончаний |
Chlorella vulgaris — хлорелла обыкновенная Quercus robur — дуб черешчатый |
Родовое название представляет собой существительное без специального окончания, написан с большой буквы. Видовое название является биноминальной, то есть состоит из двух слов, из которых первое является названием рода, а второе — зрелище им эпитетом. Правила написания названий царств и. Надцарство отдельно в. МКБН. НЕ оговореноні.
Рассмотрим таксономические категории одного из видов растений:
o вид -. Вишня обыкновенная (Cerasus vulgaris);
o род -. Вишня (Cerasus);
o семья -. Розовые (Rosaceae);
o порядок -. Розоцветные (Rosales);
o класс -. Двудольные (Magnoliopsida);
o отдел -. Покрытосеменные, или. Цветочные (Magnoliophyta);
o царство -. Растения (Plantae)
Жизнь существует на Земле около 5 млрд. лет. Однако то, что происходило в этот длительный период времени на Земле, наука представляет себе достаточно хорошо. Большую помощь в этом оказывает изучение горных пород, сохранивших окаменевшие остатки древних организмов. Известно, что горные породы залегают слоями и самый нижний слой является самым древним. Следовательно, остатки растений и животных, встречаемые в нижних слоях, должны быть более древними по происхождению, чем организмы, жившие в поздние эпохи и оказавшиеся в виде окаменелостей в более верхних слоях. Достаточно знать характерные для данного пласта ископаемые, чтобы определить возраст породы.
Современная наука располагает радиоактивными методами определения возраста пород – ториевым, урановым, рубидиевым, калиевым, углеродным и др. Эти методы позволили создать шкалу геологического летоисчисления, представляющую собственно историю развития жизни на Земле.
Архейская (самая древняя) эра, продолжавшаяся более 900 млн. лет, оставила мало, следов жизни, так как пласты сильно изменились под воздействием высокой температуры и давления. Найденные в горных породах этой эры графит, известняк и мрамор говорят о существовании в ту пору сине-зеленых водорослей и бактерий, которые за простую организацию (у них мелкие клетки без четко выраженного ядра) — получили название прокариотов.
В архее произошли три крупных ароморфоза, сыгравших громадную роль в дальнейшем развитии жизни на Земле: 1) возник половой процесс, приведший к обмену генами и появлению комбинативной изменчивости, которая значительно расширила материал для естественного отбора; 2) появился фотосинтез, приведший к разделению, единого органического мира по способу питания на мир растений и мир животных. Растения оказались способными синтезировать необходимые для жизни вещества из неорганических — автотрофные организмы. Они обеспечили накопление кислорода и органических веществ, которые использовали Для своей жизнедеятельности животные — гетеротрофные организмы; 3) образовались многоклеточные организмы, способные захватывать и переваривать более крупные частицы и осваивать новые среды обитания.
Протерозойская эра длилась примерно 2 млрд. лет. В эту эру процветали зеленые водоросли — организмы с типичными клетками — эукариоты. Среди них были формы свободноплавающие, и придонные. От последних в дальнейшем возникли формы с расчлененным телом. В протерозое процветали многоклеточные мор животные — кишечнополостные, кольчатые черви, моллюски, иглокожие и членистоногие, а в конце эры появились хордовые (бесчерепные).
В протерозойскую эру произошли следующие крупные ароморфозы: сформировалась
двусторонняя симметрия, обеспечившая дифференцировку тела на спинную и брюшную стороны, передний и задний концы. Спинная сторона выполняла защитную функцию, брюшная — обеспечивала движение и захват пищи, в переднем конце развивались органы чувств, а затем — нервные узлы и головной мозг. Это значительно повысило жизненную активность животных; появились первые хордовые — самый высокоорганизованный тип животных. Наличие хорды обеспечило опору мускулатуры; центральная нервная система в виде трубки способствовала их активизации, появились органы дыхания — жабры.
Палеозойская эра – эра древней жизни. Возраст – 570 млн. лет.
Кембрийский период получил своё название от древнего названия Уэльса. Кембрий продолжался около 80 млн. лет. Этот период характеризуется довольно ровным и теплым климатом. Суша, представлявшая в конце протерозоя единый суперконтинент, раскололась на отдельные материки, сгруппированные около экватора. Это привело к созданию большого количества мелких прибрежных районов, пригодных для расселения живых организмов. Кембрийский период ознаменовался возникновением и распространением представителей новых типов беспозвоночных животных, многие из которых имели известковый или фосфатный скелет. Ученые связывают это с появлением хищничества. Среди одноклеточных животных были многочисленны фораминиферы – представители простейших, имевших известковую раковину. Первыми из многоклеточных скелетных организмов были археоциаты – своеобразные существа, имевшие форму кубка с двойными стенками. Появились и достигли большого разнообразия трилобиты, относящиеся к типу членистоногих. Некоторые из находок в кембрийских отложениях (пластинки, своим строением напоминающие чешую рыбообразных) позволяют ученым предположить, что в это время могли появиться и древнейшие позвоночные. В целом в кембрии появились почти все известные типы животных.
Ордовикский период получил своё название от одного из кельтских племен, обитавших в той части Англии, где находятся характерные для этого периода остатки. В этот период происходили активные горообразовательные процессы, площадь суши значительно сократилась. В морях господствовали из растений разнообразные водоросли, из животных – трилобиты. Археоциаты к этому времени вымерли, на смену им пришли кораллы. Для ордовикских отложений характерны граптолиты – колониальные полухордовые животные, сочетавшие признаки беспозвоночных и позвоночных животных.
Силурийский период также получил название от кельтских племен. Климат силура был более сухим, чем в ордовике, увеличилась площадь суши, представленной суперконтинентом Пангей. В морях уменьшается разнообразие трилобитов, появляются новые членистоногие – ракоскорпионы, достигавшие в длину 2 метров. Начинается массовое распространение первых настоящих позвоночных – панцирных бесчелюстных. По форме тела они напоминали рыб, но принадлежали к другому классу. До настоящего времени сохранились представители этого класса – миноги.
Важнейшим ароморфозом этого периода был выход растений на сушу. Это были споровые растения псилофиты. Они росли на прибрежных мелководьях, настоящих корней у них не было, специальные нитевидные отростки служили для прикрепления к почве. Вслед за растениями на сушу вышли и представители животных. Ими были паукообразные, очень похожие на современных скорпионов.
Девонский период назван от графства Девоншир в Англии, где найдены характерные для этого периода слои древнего песчаника – следы древних пустынь. Продолжилось поднятие суши и сокращение площади морей. Климат стал более континентальным, в горных районах наблюдались оледенения.
В девонских морях господствующее положение заняли хрящевые рыбы, появились и костные рыбы. Среди костных рыб особое положение занимают кистеперые рыбы. Их плавники с мускулистой кистевидно
расчлененной лопастью позволяли им не только плавать, но и переползать по дну пересыхающих водоёмов. Долго считалось, что кистеперые рыбы, дав начало назем позвоночным, вымерли в палеозое. Однако в середине ХХ в. первую такую живую рыбу выловили у берегов Южной Африки. В честь первой исследовательницы этого «живого ископаемого» К. Латимер ры6у назвали Латимерией. К настоящему времени выловлено более 100 экземпляров этой крупной (длиной до 1, 8 м и весом до 95 кг) рыбы. Продолжалось освоение суши членистоногими. Появились и первые земноводные, которые, по-видимому, вели водный образ жизни, хотя и могли переползать по суше, — ихтиостеги и ла6иринтодоныl, внешне похожие на тритонов и саламандр и достигавшие длины до 5 м. От высыхания их защищала кожа, покрытая слизистым секретом. К концу девонского периода на поверхности суши стали возникать первые леса. Они состояли из споровых растений — папоротникообразных, плаунов, хвощей.
Каменноугольный период получил своё название из-за огромных масс каменного угля. Карбон отличался теплым мягким климатом и активной вулканической деятельностью. Чередующиеся наступления и отступления моря погубили массу животных и растений и образовали топи и болота, зараставшие древовидными папоротниками и хвощами. В этих условиях шло приспособление животных к различным средам обитания: на суше процветали пауки и скорпионы, в воздухе летали насекомые; в топях и болотах царствовали земноводные; в морях плавали иглокожие, моллюски.
В конце карбона и начале Перми произошли горообразовательные процессы, влажный климат сменился сухим.
Это привело к новым ароморфозам. На смену растениям пришли более высокоорганизованные и приспособленные к произрастанию условиях сухого климата семенные папоротники и голосеменные растения, у которых оплодотворение происходило вне воды. На смену земноводным пришли более приспособленные к новым условиям и высокоорганизованные — пресмыкающиеся. Роговой слой защищал их тело от высыхания, плотная оболочка и большой запас питательных веществ в яйце Обеспечивали благоприятные условия для развития зародыша.
Пермский период назван по имени русского города Пермь, возле которого найдены характерные отложения. Пермь отличалась засушливым континентальным климатом и активной вулканической деятельностью. Это способствовало дальнейшему распространению голосеменных и исчезновению древовидных хвощей и папоротников. В этот период вымерли трилобиты, многие земноводные, большее развитие получили пресмыкающиеся, насекомые, акулы и кистеперые рыбы.
Основной ароморфоз — на смену хвощам и папоротникам приходят голосеменные растения.
Мезозойская эра — эра средней жизни.
Название триасового периода происходит отложений, найденных в Германии поверх пермских отложений. В триасовый период климат был континентальным. Это способствовало развитию голосеменных растений и пресмыкающихся, заселивших всю планету. В морях обитали моллюски, иглокожие, акулы, двоякодышащие рыбы.
Крупным ароморфозом было появление в конце триаса первых млекопитающих и настоящих костистых рыб.
Юрский период получил название от цепи гор на границе Франции и Швейцарии. Юрский период отличался мягким климатом. В этот период господствовали голосеменные растения, были распространены небольшие хвощи, папоротники. Из животных особый расцвет получили пресмыкающиеся, заселившие моря, сушу и воздух.
В итоге эволюционного процесса возникло то разнообразие форм жизни, которое наблюдается при изучении современных и ископаемых видов животных, растений, грибов и микроорганизмов-Их классификацией, т. е. группировкой по сходству и родству, занимается отрасль биологии, называемая систематикой.
Изучение разнообразия животного мира, описание новых, еще не известных науке видов пока далеки от завершения. Находки новых видов возможны даже среди таких крупных животных, как млекопитающие. Например, в фауне СССР в 3-4 года описывается новый, не известный науке вид. Скажем, что в середине 50-х годов XX в. ленинградский зоолог А. В. Иванов открыл новый тип животных-погонофор (рис. 35). По масштабам это открытие может быть сравнимо с открытием новой планеты Солнечной системы.
Огромное многообразие живых организмов ставит особые задачи перед систематикой - отраслью биологии, занимающейся классификацией видов живых существ. Основоположником систематики, как известно, был К. Линней. В первом издании его основного труда - «Система природы» - было лишь 13 страниц, а в последнем, двенадцатом - 2335. Если бы мы сегодня попытались
Рис. 35, Погонофора
описать все известные нам виды растений, животных, гриоов, микроорганизмов, уделив каждому виду по 10 строк, то описания заняли бы 10 000 таких книг, как «Система природы».
Искусственная и естественная системы, Если нужно установить порядок в книгохранилище, то исходят из самых разных принципов. Можно классифицировать книги, например, по цвету обложки или формату. Подобная классификация книг искусственна, так как она не отражает главного - тематического содержания книг.
Система К. Линнея была искусственной. В основу классификации он положил не истинное родство организмов, а их сходство по некоторым наиболее легко отличимым признакам. Объединив растения по числу тычинок, по характеру опыления, К. Линней в ряде случаев создал совершенно искусственные группы. Так, в класс растений с пятью тычинками он объединил морковь, лен, лебеду, колокольчики, смородину и калину. Из-за различий в числе тычинок ближайшие родственники, например брусника и черника, попали в разные классы. Зато в другом классе (однодомных растений) встретились осока, береза, дуб, ряска, крапива и ель. Однако, несмотря на эти очевидные просчеты, искусственная система К. Линнея сыграла огромную роль в истории биологии, так как помогала ориентироваться в огромном многообразии живых существ.
Когда К- Линней и его последователи группировали близкие виды в роды, роды - в семейства и прочее, они брали в основу внешнее сходство форм. Причины такого сходства оставались нераскрытыми. ,
Решение этого важнейшего вопроса принадлежит Ч. Дар&ину, который показал, что причиной сходства может быть общность происхождения, т. е. родство. Со времен Ч. Дарвина систематика стала эволюционной наукой. Если теперь зоолог-систематик объединяет роды собак, лисиц и шакалов в единое семейство псовых, то он исходит не только из внешнего сходства форм, но и из общности их происхождения (родства). Общность происхождения доказывается изучением исторического развития описываемых видов.
Для того чтобы построить систему той или иной группы, ученые используют совокупность наиболее существенных признаков: изучают ее историческое развитие по ископаемым остаткам, исследуют сложность анатомического строения современных видов, особенности размножения, сложность организации (доклеточ-ные - клеточные, безъядерные - ядерные, одноклеточные - многоклеточные), сравнивают их эмбриональное развитие, особенности химического состава и физиологии, изучают тип запасающих веществ, современное и прошлое распространение на нашей планете. Это позволяет определить положение данного вида среди остальных и построить естественную систему, отражающую степень родства между группами организмов.
Вот так выглядит очень упрощенная схема соподчинения систематических единиц, используемых для естественной классификации:
НАДЦАРСТВО
ПОДЦАРСТВО
СЕМЕЙСТВО
(доклеточные и клеточные)
(безъядерные и ядерные)
(растения, животные, грибы, дробянки,
(одноклеточные, многоклеточные)
(например, членистоногие или хордовые)
(например, насекомые)
(например, бабочки)
(например, белянки)
(например, белянка)
(например, капустная белянка)
ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ
1. В чем значение трудов К. Линнея для развития систематики?
2. Можно ли сказать, что систематика является отображением эволюционного процесса? Поясните ответ.