Биология

Урок 2: Систематика органического мира

Систематика органического мира - основа биологии

Систематика - это часть биологических наук (ботаники, зоологии) которая занимается классификацией всех живых организмов по группам. Ученые даже считают ее отдельной наукой. Поэтому более правильно говорить, что систематика - это наука, изучающая классификацию организмов. Она стоит поверх остальных биологических наук. Хотя современная систематика невозможна без таких знаний биологии, как морфология (учение о строении), генетика (наука о наследственности).

Обложка урока взята с источника.

План урока:

История систематики

Трехдоменная классификация

Принципы систематики. Царства органического мира

Значение систематики живого мира

 

История систематики

Настоящее представление о классификации живых организмов появилось не сразу; история систематики уходит своими "корнями" в древний мир. Первыми о разделении всего живого на группы задумались философы Древней Греции: Гептадор, Аристотель и Теофраст.

Аристотель, как ученый представил систематику следующим образом:

  • Растения:
    1. деревья;
    2. травы.
  • Животные:
    1. с "холодной" кровью. Сюда были отнесены холоднокровные животные (ученые называют их пойкилотермными). Это все рыбы, лягушки, ящерицы, змеи и черепахи.
    2. с "горячей" кровью. Группа объединяла теплокровных животных (ученые называют их гомойотермными), известных во времена Аристотеля.

1

Данная классификация с небольшими изменениями (в основном дополнениями и некоторыми уточнениями) дошла до XVIII века.

В 1735 Шведский ученый Карл Линней, проанализировав все достижения и накопленные знания о мире, выпустил в свет свой труд "Система природы". В нем он подробно изложил свои взгляды на систематику живых организмов всего материального на Земле. Конечно, с позиции современности они были поверхностными и носили по большей части описательный характер. Но взгляды Линнея заложили основы для современной систематики живых существ.

Карлу Линнею принадлежит заслуга в создании такого понятия, как язык систематики. Это образное понятие, означающее правила, используемые при названии того или иного организма. Все известные (на то время) живые существа он разделил на несколько групп. Линней назвал их “рангами”. Например, всех животных он поместил в ранг “животных”, а растения – в ранг “растения”. Наивысшие ранги ученый назвал царствами.

2

В каждом ранге он выделил еще несколько более мелких групп. Например, хищные включали ранги поменьше: волчьи, кошачьи, медвежьи и енотовые. Данная градация (деление на ранги) сохраняется не только для систематики растений и животных. Эти группы сейчас называются таксонами.

Вся систематика ученого Карла Линнея подразумевала деление всего материального на 3 царства.

  • Царство минералов. Сюда Линней отнес все неживые материальные предметы. Он описал их так: "минералы не живут и не чувствуют, но могут расти".
  • Царство растений. В него ученый поместил все известные на тот момент растительные формы жизни. По мнению Линнея: "растения живут и растут, но не могут чувствовать".
  • Царство животных. Они "живут, чувствуют и растут".

3
Деление рангов по Линнею

По Линнею царство включало несколько классов, каждый из которых состоял из отрядов. Он же включал несколько родов. В состав рода входило несколько видов. Каждый вид имел двойное название, которое состояло из двух латинских слов. Первое означало род, а второе - вид. Данная тенденция сохраняется и поныне. Она называется бинарной номенклатурой и широко используется в современной классификации. Например: HomoSapiens (Гомо сапиенс – человек разумны). Гомо - род, а слово «разумный» означает вид.

После Карла Линнея вопросами классификации и систематики занималось немалое количество ученых. Каждый из них внес определенный вклад (ввел новые "ранги", расширил понимание прежних и пересмотрел их суть), постепенно поспособствовав становлению систематики наукой о классификации.

Среди таких ученых наиболее значительный вклад внесли: Жан Батист Ламарк, Чарльз Дарвин (наиболее известен как ученый, разрабатывающий в первую очередь систематику животных), Эрнст Геккель и Карл Везе. Последний является основателем так называемой трехдоменной системы классификации живых существ (смотрите ниже). Она создана в 1977 и на сегодняшний день все больше завоевывает популярность сред ученых в разных странах.

 

Трехдоменная классификация

Классификация организмов, предложенная Карлом Везе, отличалась от общепринятой, таких таксонов[1], как царство, семейство, вид, введенным наивысшим рангом - доменом.

Все царства органического мира объединены в 3 домена. Их разделение основано на генетическом сходстве и различии.

  • Домен археи. Включает архебактерий.
  • Домен прокариоты. Включает настоящих бактерий.
  • Домен эукариоты. Включает 4 из 5 типов царств животных, растений, грибов и протистов. Причем, царство протистов включает и некоторые одноклеточные грибы. Иногда термин домен заменяют на царство эукариот, что является неверным.

bacterii
Трёхдоменная классификация К. Везе

В настоящее время трехдоменная классификация находится в стадии разработки. Она постоянно уточняется и перерабатывается. Одним из ее достижений (в отличие от традиционных классификаций) считается то, что деление на прокариоты и эукариоты является не полным.

 

Принципы систематики. Царства органического мира

Согласно современной систематике живые организмы разделяются на 5 царств.

  • Бактерии. Одноклеточные - наиболее просто устроенные организмы. Они не имеют ядра.
  • Простейшие (протисты). (Ранее их часть, способную к фотосинтезу, относили к растениями, а всех остальных к животным и выделяли в один тип - простейшие). Одноклеточные, без жесткой клеточной стенки. Имеют оформленное ядро.
  • Растения. Многоклеточные организмы, способные к фотосинтезу. Не способны к активному передвижению.
  • Грибы. Одно- или многоклеточные организмы, не способны к фотосинтезу (так же, как животные и многие бактерии), ведут прикрепленный образ жизни. В царство грибов включают некоторые одноклеточные формы, которые ранее считали простейшими.
  • Животные. Не способны к фотосинтезу, но могут активно передвигаться и добывать пищу из растений или других животных. В царство животных включают только многокеточные организмы.

5

Каждое царство включает несколько типов (у растений этот таксон называется отделом). Их выделяют по наиболее общим признакам и общности происхождения. Например, все позвоночные объединены в тип хордовые, за счет наличия у них хорды - особого твердого образования, из которого образуется позвоночник. К хордовым относят, к примеру, таких разных животных, как рыбы и птицы, черепахи и кошки, и т.д.

Типы включают несколько классов. Также выделяются по общим признакам, но имеют некоторые различия в строении и функционировании организма. Так, в типе хордовых различают классы птиц и млекопитающих, по признаку особенностей кожного покрова. Хотя те и другие теплокровные в отличие от земноводных, пресмыкающихся и рыб.

Классы делятся на отряды. Это более узкое деление. Представители одного отряда не только обладают общими чертами в строении и общности происхождения. Они имеют схожий образ жизни. Во многом это накладывает отпечаток на особенностях общих черт и внутреннего строения. Например, отряд хищных млекопитающих и травоядных различаются как по внешности, так и приспособленности к определенному образу жизни. Отряд жуков единственный из класса насекомых, кто имеет специальные жесткие щитки для крыльев. Они называются надкрылками. Для каждого царства существует несколько типичных отрядов.

Каждый отряд объединяет несколько семейств. Его представители наделены общими признаками, общностью морфологии, единым происхождением. При этом, единство их происхождения часто заметно даже при их проживании в разных климатических зонах. Например, 2 представителя семейства кошачьих: амурский тигр и ягуар, внешне очень схожи, но живут на расстоянии в несколько десятков тысяч километров.

Семейства объединяют несколько родов. Это уже более специализированная группа живых организмов. Помимо характерных признаков семейства, они обитают преимущественно на определенной территории. Например, род американских сухопутных черепах обитает исключительно в Южной Америке и близлежащих островах.

Каждый род включает несколько видов. Это самый маленький таксон. Он является основой классификации. Помимо критериев рода его представители отличаются таким важным признаком как возможность свободного скрещивания, которое дает жизнеспособное потомство. Это возможно благодаря тому, что особи одного вида имеют важный генетический критерий вида. Постоянное число комплиментарных (подходящих друг к другу) хромосом.

 

Систематика бактерий

Царство бактерий включает представителей самой древней группы живых организмов. Это одноклеточные организмы. Они устроены настолько просто, что даже не имеют ядра. Ученые считают, что первые их предки появились еще 3,2 миллиарда лет назад. В него включено царство археи (он же домен археи).

В царстве выделяют несколько типов. Среди них наиболее важное значение имеют следующие:

  • Тип протеобактрии. Включает более трети всех известных видов бактерий. Имеют типичное для всех бактерий строение: одна клетка, не содержащая ядра. Все протеобактерии не способны к фотосинтезу. Среди них как свободноживущие виды, так и возбудители заболеваний человека (шигеллезная дизентерия, чума, холера, острая кишечная инфекция).
  • Тип актинобактерии. Отличаются от остальных бактерий тем, что их виды образуют колонии из длинных ветвящихся линий. Среди представителей типа находятся возбудители туберкулеза.
  • Тип цианобактерии. Способные к фотосинтезу одноклеточные бактерии. Некоторые способны образовывать длинные колонии.
  • Тип архебактерии. Самые примитивные представители царства. Живут чаще всего в экстремальных условиях: гейзеры, соленые воды, глубоководные морские впадины.

 

Систематика протистов

Представители царства являются одноклеточными эукариотическими (имеющими ядро) организмами. Среди них есть как организмы, способные к фотосинтезу (эвглена зеленая, волвокс), так питающиеся готовыми органическим веществами, а некоторые даже другими микроорганизмами.

Современная систематика протистов подразумевает деление их царства на несколько типов. Среди них самые значимые следующие типы:

  • Тип амебиазы. Включают наиболее примитивно устроенных амеб и слизевиков. Существуют свободно живущие виды и паразиты растений.
  • Тип ризирии. Простейшие с внешним скелетом из солей кальция. Обитают в основном в океане. Наиболее известные представители: фраминиферы и радиолярии.
  • Тип экскаваты. Большая группа паразитических и свободноживущих простейших. Включает таких известных представителей как лямблии, эвглены, волвоксы и балнтидии.
  • Тип альвеолобионты. Включает самых высокоразвитых простейших. Типичным представителем является инфузория-туфелька.

Главная особенность одноклеточных организмов - полная и самодостаточная организация именно одной клетки. Весь их жизненный цикл протекает в состоянии одной клетки. Все клетки одноклеточных организмов - самостоятельные организмы.

 

Систематика грибов

В систематике грибов вместо типа используется таксон отдел, вместо отряда - порядок. Все они объединены в две группы: низшие и высшие грибы.

Низшие грибы устроены примитивно. Имеют слаборазвитую грибницу без перегородок, которая у многих видов является одной гигантской клеткой. Сейчас к низшим грибам относят следующие отделы: миксомицеты, оомицеты, гломеромицеты, гифохитриомицеты, лабиринтуломицеты, хитридиомицеты и зигомицеты.

Группа высших грибов включает типичные организмы, имеющие привычное для понимания "гриб и плесень" строение. Все представители относятся к двум порядкам: аксомицеты и базидиомицеты. Первые включают известные виды плесневых грибов: пенициллин, спорынья и аспергилл. В порядок грибы бизодмицеты входят знакомые виды съедобных и несъедобных грибов. Все высшие грибы имеют типичное строение: мицелий, на котором формируется плодовое тело и гифы (органы размножения).

 

Систематика растений

Принцип, который имеет систематика растений, похож на классификацию грибов. Вместо типа у них используется порядок. Но деление на высшие и низшие растения носит условный характер.

Различают следующие типы:

  • Красные водоросли;
  • Зелёные водоросли;
  • Мхи. Кроме мхов в отдел включены лишайники;
  • Плауновидные;
  • Папоротниковидные;
  • Гинкговидные. Ранее широко распространенная группа семенных растений;
  • Хвойные. Включает только древесные формы;
  • Цветковые. Самая прогрессивная группа. Широко распространена на всех континентах (кроме Антарктиды).

Все растения ведут прикрепленный образ жизни, обладают постоянным ростом и подавляющее большинство способны к фотосинтезу.

 

Систематика животных

Современная систематика живых организмов, которые называются животными, включает все современные таксоны. Отличаются возможностью к свободному передвижению (за исключением только кораллов и губок) и неспособностью синтезировать питательные вещества. Поэтому животные получают их из растений и от других живых организмов.

Царство включает несколько типов:

  • Тип кишечнополостные. Включает губок, медуз и кораллы;
  • Типы червей. Выделяют следующие типы червей: плоские (например, планарии), круглые (нематоды, аскариды), кольчатые (дождевой червь, пиявка);
  • Тип моллюски. Наиболее известными представителями являются: улитки, осьминоги, устрицы;
  • Тип членистоногие. Самая многочисленная группа животных. Включает: ракообразных, пауков, насекомых и многоножек;
  • Тип хордовые. Это рыбы, лягушки, ящерицы, змеи, птицы и млекопитающие.

 

Значение систематики живого мира

Знание систематики живых организмов помогает лучше в нем ориентироваться. Это умение позволяет развиваться всем отраслям сельского хозяйства и животноводства.

Современная систематика организмов появилась благодаря всестороннему развитию биологических наук. Особенно это касается эволюции, палеонтологии (наука о прошлом живых организмов), геологии (наука о строении Земли как планеты). И систематика сама на них влияла и продолжает влиять. Практическое значение систематики находят не только биологические науки. Даже топливно-энергетический комплекс косвенно связан с ней. Например, разведка новых месторождений осуществлялась (и осуществляется сейчас) с использованием систематики организмов. Геологи по находкам останков древних животных и растений могут легко определить время формирования того или иного пласта земной коры. Зная, к какому времени он относится, можно предсказать наличие или отсутствие полезных ископаемых.

 

Словарь

Таксон — группа в классификации, состоящая из объектов, объединённых общими свойствами и признаками

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Основоположник систематики:
1Ламарк
2Линней
3Дарвин
4Аристотель
Ответить
2
Вопрос: 2
Количество царств по Линнею:
12
23
34
45
Ответить
2
Вопрос: 3
Какие группы растений включают только древесные формы?
1Цветковые
2Папоротниковые
3Хвойные
4Плауновидные
Ответить
3
Вопрос: 4
Важные признаки бактерий:
1Одна клетка и отсутствие ядра
2Одна клетка с ядром
3Несколько клеток и несколько ядер
Ответить
1
Вопрос: 5
К какому типу относят класс рыб?
1Членистоногие
2Моллюски
3Хордовые
4Черви
Ответить
3
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Основоположник систематики:
1) Ламарк 2) Линней 3) Дарвин 4) Аристотель
2 вопрос:

Количество царств по Линнею:
1) 2 2) 3 3) 4 4) 5
3 вопрос:

Какие группы растений включают только древесные формы?
1) Цветковые 2) Папоротниковые 3) Хвойные 4) Плауновидные
4 вопрос:

Важные признаки бактерий:
1) Одна клетка и отсутствие ядра 2) Одна клетка с ядром 3) Несколько клеток и несколько ядер
5 вопрос:

К какому типу относят класс рыб?
1) Членистоногие 2) Моллюски 3) Хордовые 4) Черви
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: Линней
2 вопрос: 3
3 вопрос: Хвойные
4 вопрос: Одна клетка и отсутствие ядра
5 вопрос: Хордовые