Принципы ботанической классификации кратко

Обновлено: 02.07.2024

§ 50. Принципы систематики. Современная биологическая система

Понятие о систематике. В результате биологической эволюции на Земле возникло удивительное многообразие организмов. По оценкам ряда ученых, в настоящее время на планете обитают более 10 млн видов. К этому количеству следует добавить сотни миллионов видов, которые существовали в прошлом, но в ходе эволюции вымерли. Для изучения такого огромного разнообразия организмов очень важно их классифицировать, т. е. распределять по группам в соответствии с определенными признаками. Классификацией организмов, изучением их многообразия, происхождения и филогенетических (родственных) отношений занимается систематика.

Первую научную систему живой природы разработал шведский ученый Карл Линней в середине XVIII ст. Он классифицировал живые организмы на основании небольшого количества произвольно выбранных признаков. Так, например, птицы были разделены К. Линнеем на систематические группы в зависимости от формы клюва, а цветковые растения — на основании количества тычинок и пестиков. Линней был креационистом, поэтому его классификация не основывалась на анализе происхождения и родства организмов. Вместе с тем она оказалась самой удачной среди систем того времени. Система природы, разработанная К. Линнеем, была широко принята естествоиспытателями и стала основой для современной классификации организмов.

Современная систематика для классификации организмов использует целый комплекс признаков. Учитываются, например, их внешнее и внутреннее строение, история эволюционного развития на основе палеонтологических данных, процессы жизнедеятельности и биохимические особенности (состав белков, запасные питательные вещества и др.), эмбриональное развитие, особенности строения клеток, кариотип, распространение на планете. Это позволяет классифицировать организмы на основании их эволюционного родства, а не только сходства по тому или иному признаку.

Отдельные признаки неродственных организмов могут быть очень похожими в результате приспособления к одинаковым или близким условиям среды (вспомните, как называется способ осуществления эволюционного процесса, приводящий к появлению таких признаков). В то же время даже близкородственные виды могут заметно различаться. Поэтому очень важно, что в современной систематике организмы распределяют по группам с учетом их происхождения, исторического развития и родства.

Описания растений впервые появляются в древнекитайском сочинении под названием Шу-Кинг (около 2200 лет до н.э.). Приводятся сведения о хлебных злаках, бобовых, хлопчатнике, лимонном и тутовом деревьях.

Древнегреческое естествознание отражено в трудах Аристотеля (384-322 гг. до н. э.). Он был крупнейшим натуралистом своего времени. Аристотель интуитивно признавал родство всего живого, и растения он рассматривал как часть природы.

Самой первой известной нам классификацией растений была классификация Теофраста (371-287 гг. до н. э.) – ученого и философа древней Греции. Его настоящее имя Тиртам, а имя Теофраст – божественный оратор – дал ему его учитель – Аристотель.

В основу своей классификации Теофраст положил э к о л о г и ч е с к и й п р и н ц и п, выделяя классификационные группы на основе жизненных форм растений. Теофраст делит все растения на деревья, кустарники, полукустарники и травы, отличает наземную флору, выделяя в ней растения листопадные и вечнозеленые, и водную флору с пресноводными и морскими растениями. Теофраст увязывал данные о растениях с вопросами их практического использования, положил начало у т и л и т а р н о м у направлению в классификации.

Система Теофраста была первой попыткой экологического подхода к классификации растений. Влияние классификации Теофраста прослеживается почти до нашего времени.

Период с конца XVI до второй половины XVIII столетия характеризуется появлением ряда и с к у с с т в е н н ы х морфологических систем, или систем, которые строятся на основе какого-либо одного или нескольких признаков.

Период искусственных систем классификации растений начинается с системы итальянского ботаника А. Чезальпино (1519-1603 гг.). В основу классификации он положил принцип строения органов размножения. Растительный мир был разделен им на два отдела: 1) деревья и кустарники, 2) полукустарники и травы. Далее растения группировались в 15 классов на основе строения плодов и числа гнезд и семян в них, а затем выделялись группы меньшего объема – с учетом строения цветка. Особое место в системе Чезальпино занимал 15 класс, куда были отнесены мхи, папоротники, хвощи и грибы. Система Чезальпино, несовершенная с современной точки зрения, была важным этапом в развитии систематики растений.

Швейцарский ботаник Каспар Баугин (1560-1624 гг.) виды растений распределил по признакам подобия в 12 классов.

В классификационной системе английский ботаник Рей (1623-1705 гг.) выделяет отделы растений по числу семядолей и подразделяет их на односемядольные и двусемядольные. В своей системе он принимает во внимание, кроме семян и плодов, форму цветка.

Современник Рея французский ботаник Турнефор (1656-1708 гг.) создал свою систему растений, основанную на форме венчика цветка. Турнефор подразделяет растения на безлепестные и лепестные, а последние – на однолепестные и многолепестные. Он, как и Рей, подразделяет цветки на простые и сложные, на правильные и неправильные; сохранил старое деление на деревья, кустарники и травы.

По форме цветка Турнефор разделил цветковые растения сначала на 14, а затем на 18 классов.

Огромная заслуга К. Линнея перед ботаникой в том, что он впервые ввел бинарную номенклатуру растений: вид растения называют двумя словами – родовым и видовым. Например: вид – ива белая – Salix (родовое название), alba (видовой эпитет) L. (Linneus – фамилия автора названия).

Системой К. Линнея заканчивается период искусственных систем в истории систематики растений.

Во второй половине XVIII столетия во взглядах ботаников очерчиваются значительные изменения. Этому способствовало то, что к этому времени в Европе уже знали много видов растений, которые были собраны в коллекциях научных центров. Описывая эти растения, систематики включали их в определенную классификацию. Каждое растение получало свое название. Более подробно изучались генеративные органы – цветки. Начали применять более совершенные оптические приборы. Систематики понимали, что необходимо переходить на более совершенную систему классификации растений.

Авторы естественных систем не могли, однако, подняться до понимания развития органического мира.

Эволюционная теория Ч. Дарвина совершила настоящий переворот во всех областях естествознания, поэтому систематика не могла оставаться на старых позициях. Из науки статичной, которая изучает организмы в современном состоянии, систематика превратилась в науку динамичную, которая ставит своей целью показать филогенез, или происхождение, современных организмов от более простых и развитие их в историческом аспекте. Этим заканчивается второй период истории систематики – период естественных систем и начинается третий – период филогенетических систем.

В основу построения ф и л о г е н е т и ч е с к и х с и с т е м растений положены принципы общности исторического развития отдельных таксонов растений (отделов, классов, порядков, семейств, родов и видов). Наиболее распространенными филогенетическими системами растений являются системы немецкого ботаника А. Энглера.

Систематика – это наука о разнообразии растительных организмов, определяющая их место в системе органического мира. Существует систематика животных, микроорганизмов, грибов и растений. В ботанике различают систематику низших растений и систематику высших растений.

Систематика – важнейшая отрасль биологии, в том числе и ботаники. Без систематики немыслимо развитие ни теоретической, ни экспериментальной ботаники (селекции, семеноводства, интродукции растений и др.).

Любая наука характеризуется тремя составными частями: предмет изучения, задачи, которые ставит перед собой наука, и методы исследования. Задачами систематики являются описание растений, их наименование, классификация и построение эволюционной системы растительного мира. Если раньше задачами систематики растений было создание системы растительного мира, установление классификации или распределение по группам знакомых ему форм на основе изучения их строения, присвоения им названий с целью их различия, то в настоящее время задачи систематики становятся гораздо сложнее. На основе эволюционного учения необходимо показать развитие всего растительного мира от форм древнейших и примитивных до современных и самых сложных; установить родственные связи, происхождение растений, т.е. прежде всего дать по возможности правильную, стройную картину развития всего растительного мира, или его филогенеза, в которой каждый вид имел бы свое место в системе в связи с другими родственными ему формами. Систематика растений должна быть филогенетической, отражающей не только разнообразие существовавших ранее и современных форм, но и их происхождение, связи и развитие на протяжении всей истории органической жизни на Земле.

Таким образом, систематика растений состоит из 3 разделов:

1). таксономия, то есть теория и практика классификации растений;

2). номенклатура – совокупность существующих названий таксонов и система правил, регулирующих установление и использование этих названий;

3). филогения – устанавливает родство растений в историческом плане.

Каждая наука имеет свои специфические методы исследования, частично общее с другими близкими и родственными ей дисциплинами. В настоящее время для построения филогенетической системы необходимо использовать достижения многих близких наук - морфологии, анатомии, эмбриологии, палеоботаники, экологии и географии растений, биохимии, генетики и др. Применение методов и достижений этих наук в филогенетической систематике неизбежно и обязательно. Методы эти можно разделить на три основные группы: морфологические в широком смысле, физиолого-биохимические и экспериментально-генетические.

Согласно кодексу ботанической номенклатуры, принята следующая система таксономических рангов (категорий) (приводятся только главные).

Таксономический ранг (русское название)	Таксономический ранг (латинское название)	Окончание в латинском названии	Пример
Отдел	Regnum	- ophyta	Magnoliophyta
Класс	Classis	- opsida	Magnoliopsida
Порядок	Ordo	- ales	Magnoliales
Семейство	Familia	- aceae	Magnoliaceae
Род	Genus	-//-	Magnolia
Вид	Species	-//-	M. grandiflora

Номенклатура - это особый, важный и очень сложный раздел систематики. Международный кодекс ботанической номенклатуры основан на следующих принципах:

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.

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.

1. Место и значение ботаники в системе биологических дисциплин.

2. Основные разделы ботаники.

3. Принципы ботанической классификации. Основные таксономические категории.

1. Место и значение ботаники в системе биологических дисциплин.

Ботаника или наука о растениях, является разделом более общей науки биологии, изучающей живую природу во всех ее проявлениях. Современная ботаника - это скорее не отдельная наука, а сложная система научных дисциплин, постигающая разнообразные тайны растительного мира.

Что же такое мир растений? В средней школе, как правило, не ставится вопрос о том - где проходит граница между миром растений и миром животных: к растениям относят и грибы, и все водоросли, и, конечно же, высшие растения.

Однако грибы в настоящее время рассматриваются как самостоятельное царство, отличное как от животных, так и от растений. Если же говорить о бактериях и синезеленых водорослях, то они настолько сильно отличаются от остальных живых существ по своей организации, что их даже выделяют в особое надцарство - прокариот (доядерных организмов). Так что далеко не все зеленые организмы, способные фотосинтезировать, можно считать растениями.

2. Основные разделы ботаники.

Растительный мир изучают с разных сторон, поэтому исторически возник ряд наук (разделов ботаники) каждый из которых решает свои задачи и использует собственные методы исследования.

Морфология (греч. морфа - форма; логос - учение) - изучает внешние формы и особенности развития растений. Одним из направлений морфологии можно считать эмбриологию (греч. эмбрион - зародыш) растений, в рамках которого изучаются зарождение и ранние этапы развития растений.

Анатомия (греч. анатомео - разрезаю) растений исследует их внутреннее строение, как правило, с использованием инструментов: лупы, микротома, светового и электронного микроскопов.

Анатомия и морфология составляют совершенно необходимую основу для других ботанических дисциплин, поэтому и изучение ботаники начинается именно с них.

В то же время изучение растений можно проводить и в соответствии с разными уровнями их организации. Если исследования проводятся на клеточном уровне - они входят в компетенцию науки - цитологии (греч. цитос - клетка).

Гистология (греч. гистос - ткань) исследует уже растительные ткани и их распределение в теле растения.

Физиология растений является наукой экспериментальной, она исследует разнообразные жизненные процессы присущие растениям, нередко с применением физических и химических методов.

Систематика ставит перед собой целью описание и классификацию растений, т.е. их распределение по таксонам: видам, родам, семействам, порядкам, классам и отделам. Систематику принято рассматривать как науку о разнообразии организмов. Однако, пожалуй, главная ее задача - восстановление путей эволюционного развития растительного мира.

Изучению эволюционных аспектов развития растений способствует палеоботаника (греч. палайос - древний). Эта дисциплина занимается древними, нередко вымершими видами растений, существовавшими минувшие геологические эпохи. Как правило, палеоботаника имеет дело с окаменелостями растений и их отпечатками в горных породах. Ретроспективные методы этой науки также позволяют восстановить картину и условия существования растительности былых эпох.

Фитоценология (греч. фитон - растение, койнос - общий) изучает сообщества растений - фитоценозы. Под фитоценозом понимают конкретную группировку растений в пределах одного местообитания, характеризующуюся определенным видовым составом, строением и сложившейся системой взаимоотношений растений друг с другом и окружающей их средой.

С фитоценологией тесно связана флористика, главная задача которой заключается в составлении флор - списков видов, обитающих на определенной территории. Изучение растительного покрова любой территории начинается с инвентаризации видов растений, ее населяющих.

Ботаническая география изучает закономерности распределения растительного покрова по поверхности нашей планеты, в зависимости от климата, почв, геологической истории.

Экология растений исследует взаимосвязи растений с окружающей средой.

Таким образом, современная ботаника сложная и многогранная наука, включающая в себя множество направлений.

3. Принципы ботанической классификации.

Основные таксономические категории.

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 Kit .) 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 ( Cladophoraceae Wille ), тип кладофора ( Cladophora Kutzing ). 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:

П альмы - Palmae (= Arecaceae, тип Areca L.);

Злаки - Gramineae (= Роасеае , тип Роа L.);

Крестоцветные - Cruciferae (= Brassicaceae, тип Brassica L.);

Бобовые - Leguminosae (= Fabaceae, тип Faba Miller);

Капельконосные - Guttiferae (= Clusiaceae, тип Clusia L.);

Зонтичные - Umbelliferae (= Apiaceae, тип Apium L.);

Губоцветные - Labiatae (= Lamiaceae, тип Lamium L.);

Сложноцветные - Compositae (= Asteraceae, тип Aster L.).

Современные системы растений, грибов, животных иерархичны. Это значит, что группы одного и того же ранга последовательно объединяются в группы все более высоких рангов. Виды объединяются в роды, роды - в семейства и т.д. Иерархическая система систематических групп упорядочивает разнообразие и как бы уменьшает его, делая органический мир доступным для обозрения, изучения и использования. Да и на практике нам не всегда необходимо оперировать именно видами: ведь во многих случаях достаточно использовать группы более высокого ранга. Так, мы говорим, что все виды пингвинов обитают в Антарктике, что Капской флористической области свойственно обилие разнообразных представителей семейства вересковых, а многочисленные виды рода ковыль характерны для степей и полупустынь.

Следует различать понятия о систематических (таксономических) единицах и таксономических категориях. Таксономическая категория обозначает ранг группы (например, вид, род, семейство и т.д.). Таксономическая единица - это конкретная, реально существующая группа определенного ранга (например, вид - лютик ползучий ( Ranunculus repens L .), род - лютик ( Ranunculus L .), семейство лютиковые ( Ranunculaecae Juss ).

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

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 : например, род камнеломка ( Saxifraga L .), Saxifragaceae , Saxifragoideae , Saxifrageae , Saxifraginae .

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.

В названиях внутривидовых таксонов указывается их ранг: например Aster tripolium L . subsp . pannonicum

( Jacq .) Soo; Festuca ovina L. subsp. sulcata Hack. var. pseudovina Hack, subvar. angustiflora Hack.

Читайте также: