Рассмотрите рисунки 66, 68. На чем основаны изображенные на них системы классификации растений и животных? Отражают ли данные системы эволюционное родство изображенных организмов? Ответ поясните.
Возникшие в ходе эволюции организмы составляют биологическое разнообразие нашей планеты. Оно, кроме общего числа видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, включает всю совокупность генов живущих на Земле особей - ее генофонд. Для того, чтобы понять, какие организмы составляют биологическое разнообразие, их необходимо сгруппировать по родству. Этим занимается систематика - наука о классификации организмов.
Зарождение и развитие систематики. Самые первые попытки классификации организмов принадлежат ученым Античности. Так, древнегреческий ученый Аристотель весь животный мир разделил на животных с кровью и животных без крови. Его ученик и последователь - Теофраст предпринял попытку классификации растений. В более поздние времена целостную систему растительного мира создал итальянский ученый Андреа Чезальпино (1519-1603). Его система объединяла около 800 растений и была основана на особенностях строения семян, плодов и цветков. Все вышеназванные системы классификации были искусственными, так как не отражали родства между организмами, а основывались лишь на произвольно взятых отдельных признаках.
Рис. 65. Карл Линней (1707-1778)
Вершина создания искусственных систем - классификации растительного и животного мира шведского ученого Карла Линнея (рис. 65). В книге «Система природы» он разделил все растения на 24 класса, различавшихся строением тычинок и пестиков цветков (рис. 66). Произвольно взятые признаки растений привели к путанице. Так, в один класс растений с пятью тычинками попали неродственные колокольчик, смородина и морковь, а родственные черника и брусника оказались в разных классах.
Рис. 66. Классификация растений по Линнею: А — X — разные классы
Искусственной была у Линнея и система классификации животного мира. Всех животных он разделил на 6 классов: Млекопитающие, Птицы, Гады, Рыбы, Насекомые и Черви. Человека Линней отнес к отряду Приматы, в который также поместил обезьян и летучих мышей. В класс Гады он включил земноводных и пресмыкающихся, а в класс Насекомые - ракообразных и паукообразных. В класс Черви попали все остальные беспозвоночные животные.
Несмотря на искусственность созданных Линнеем систем классификаций организмов, его работы оказали существенное влияние на развитие систематики. Благодаря Линнею в науке широко распространилась бинарная номенклатура, или система двойных названий. В соответствии с ней, каждый вид организма имеет только одно присущее ему название, состоящее их двух слов - родового (существительное) и видового (прилагательное). После видового названия ставится заглавная буква фамилии автора, впервые описавшего в науке данный вид. Название дается на латинском языке. Он служит международным языком биологов, причем сохраняется название, данное первым автором. При описании вида организма ученые всех стран должны использовать только это название. Например, родовое и видовое название Подсолнечник однолетний пишется по-латыни как Heliantus annuus L. К этому же роду относится другой вид - Подсолнечник клубненосный, или Топинамбур - Heliantus tuberosus L. Латинская буква L показывает, что оба вида описал Линней. Учение о виде, разработанное Линнеем, заложило основы современной систематики.
Рис. 67. Жан Батист Ламарк (1744—1829)
Значительный вклад в развитие систематики внес французский ученый Ж.Б. Ламарк (рис. 67). В книге «Философия зоологии» он разделил всех животных на беспозвоночных и позвоночных, а также попытался установить родство систематических групп на основании эволюционной идеи ступенчатого усложнения организации - градации (рис. 68). Выделив 14 классов, Ламарк расположил их на шести ступенях, причем животные каждой последующей ступени отличались более сложным строением нервной и кровеносной систем. Принцип градации имел важное значение для развития систематики, так как отражал эволюционное развитие организмов от простого к сложному. Поэтому предложенную Ламарком систему животного мира можно считать прообразом естественных систем классификаций организмов.
Дальнейшие успехи систематики связаны с историческим методом познания природы, сменившим описательный период развития биологии. Накопленные сведения о видах организмов необходимо было упорядочить в соответствии с ходом эволюции. В конце XIX в. Э. Геккель впервые ввел в науку понятие о филогенетическом древе, в котором главными категориями стали так называемые стволы - три царства организмов: Протисты (одноклеточные), Животные и Растения. Из каждого ствола происходили типы (отделы), классы, отряды (порядки), семейства и роды. Причем такая система классификации организмов строилась на основе естественного родства и происхождения. С развитием систематики в филогенетическом древе выделялись все новые и новые веточки - отдельные систематические группы организмов. Таким образом, учет сходства строения и эволюционных связей между организмами стал основным направлением в систематике, сделав ее эволюционной наукой.
Рис. 68. Классификация животных по Ламарку в соответствии с принципом градации: I—VI — ступени градации; 1—14 — классы животных
Принципы и методы систематики. Заложенный Линнеем в систематике принцип иерархичности, или соподчиненное ти, систематических единиц (таксонов) различного ранга, до сих пор используется учеными. Следует учитывать, что ранг таксонов может быть разным. Например, Кошка домашняя - это таксон уровня вида, а Кошачьи - таксон уровня семейства.
Принцип иерархичности систематических групп отражает, а иногда даже предсказывает свойства организмов. Для этого необходимо воспользоваться специальными книгами - определителями, в которых описаны важнейшие признаки систематических групп растений, животных, грибов. Используя эти признаки, можно выяснить систематическое положение того или иного организма, определить к какому виду, роду, семейству он относится. Расположив неизвестный вид организма в существующей системе, можно предсказать некоторые его свойства, не изучая их предварительно. Например, если определяемое растение по ряду признаков явно относится к семейству Бобовые (Мотыльковые), то оно обязательно должно иметь плод боб и семена, богатые белком.
Методы систематики разнообразны. Главный из них - сравнительно-морфологический. Он основан на изучении сходства и различий во внешнем строении организмов. Однако использовать этот метод как единственный нельзя, так как организмы разных систематических групп могут обладать одинаковыми внешними признаками. Поэтому систематика, кроме изучения внешнего строения организмов, занимается рассмотрением их образа жизни, подсчетом числа хромосом в клетках, определением последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК и др. Только сочетание разных методов дает возможность точно установить систематическую принадлежность организма.
Биоразнообразие, систематика, системы классификации: искусственные и естественные; бинарная номенклатура (система двойных названий), принцип градации, принцип иерархичности (соподчиненности).
1. Что такое систематика? 2. Кем были предприняты первые попытки классификации организмов? 3. Чем искусственные системы классификации организмов отличаются от естественных? 4. Какой вклад внес в развитие систематики К. Линней? 5. В чем значение для систематики работ Ж.Б. Ламарка и Э. Геккеля? 6. Какие методы используют ученые для классификации организмов?
Используя определительные карточки, установите видовую и родовую принадлежность выданных вам гербарных образцов растений.
В ботанической классификации К. Линнея (рис. 66) первые 13 классов растений различались по числу тычинок; 14-й и 15-й классы - по разной длине тычинок; 16-й, 17-й и 18-й - по характеру срастания тычинок; 19-й - по признаку срастания пыльников; 20-й класс - по способу срастания нитей тычинок с пестиком. К 21-му классу были отнесены однодольные растения; к 22-му - двудольные; к 23-му - те растения, у которых одна часть цветков раздельнополая, другая - обоеполая. К 24-му классу принадлежали тайнобрачные растения, размножающиеся спорами (мхи, папоротники).