Рассмотрите рисунок 69. На чем основано выделение царств, надцарств и империй организмов? Что такое вид? По каким признакам один вид организма отличается от другого?
За всю историю развития органического мира на нашей планете существовало огромное число видов. Некоторые из них сохранилась до наших дней, а другие - вымерли. Часть видов исчезла естественным путем в результате изменений условий среды, конкуренции или под влиянием других факторов. Другие виды вымерли вследствие деятельности человека.
Основные систематические группы организмов. Все организмы, обитающие на Земле, образуют пять царств живой природы: Бактерии, Растения, Животные, Грибы и Вирусы (рис. 69).
Рис. 69. Основные крупные таксоны современной системы органического мира
Царства входят в состав таксонов более высокого ранга - надцарств: Доядерные, или Прокариоты и Ядерные, или Эукариоты. Надцарства составляют империю Клеточные, царство Вирусов - империю Неклеточные. Различия между империями, над царствами, а также характерные черты вирусов были рассмотрены в предыдущих параграфах. Остановимся на характерных особенностях организмов основных царств и подцарств живой природы.
Царство Бактерии включает микроскопические организмы - одноклеточные и состоящие из групп соединенных клеток. У бактерий нет оформленного ядра, ЭПС, комплекса Гольджи, лизосом, митохондрий и пластид. Роль генетического аппарата выполняет кольцевая молекула ДНК, а рибосомы расположены непосредственно в цитоплазме клетки. Многие бактерии имеют жгутики, обеспечивающие их передвижение. По типу питания большинство бактерий гетеротрофы, но есть среди них и автотрофы (хемотрофы и фототрофы). Размножаются бактерии прямым делением и способны к спорообразованию.
Царство Растения объединяет автотрофные одноклеточные, колониальные и многоклеточные организмы, для которых характерны способность к фотосинтезу и клеточные оболочки, состоящих из целлюлозы. Запасным веществом в клетках служит крахмал. В классификации растений выделяют три подцарства: Багрянки, Настоящие водоросли и Высшие растения.
Подцарство Багрянки (Красные водоросли) - растения многоклеточные, тело которых представлено слоевищем. Хроматофоры клеток помимо хлорофилла содержат красный и синий пигменты. От настоящих водорослей багрянки отличаются отсутствием в жизненном цикле подвижных стадий, даже гаметы лишены жгутиков и не передвигаются.
Подцарство Настоящие водоросли преставлено одноклеточными, колониальными и многоклеточными растениями. Настоящие водоросли, как и багрянки, относят к низшим растениям, у которых тело не имеет корней, стеблей и листьев. Водорослей классифицируют на несколько отделов: зеленые, бурые, диатомовые и др. Различия между ними состоят в наборе пигментов, расположенных в хроматофорах и осуществляющих процесс фотосинтеза. Так, зеленые водоросли содержат зеленый пигмент - хлорофилл. Бурые водоросли, помимо хлорофилла, имеют бурый и оранжевые пигменты. Размножаются настоящие водоросли с помощью подвижных одноклеточных спор и гамет. Кроме того, у них есть и способ размножения кусочками слоевища.
Подцарство Высшие растения объединяет растительные организмы, тело которых расчленено на корень, стебель и листья. Эти части связаны системой проводящих тканей (за исключением мхов), обеспечивающих транспорт водных растворов неорганических и органических веществ. В клетках высших растений есть хлоропласты, содержащие зеленый пигмент - хлорофилл, участвующий в фотосинтезе. В жизненном цикле высших растений происходит чередование полового и спорового поколений. В зависимости от способов размножения различают высшие растения споровые и семенные. К первым относят представителей отделов Моховидные, Плауновидные, Хвощевидные и Папоротниковидные, ко вторым: отделов Голосеменные и Покрытосеменные (Цветковые).
Царство Животные объединяет организмы, способные, как правило, к активному передвижению. Клетки животных не имеют плотной наружной оболочки. По способу питания все животные гетеротрофы, так как их клетки лишены хлоропластов. Основное запасающее вещество клеток животных - гликоген. В классификации царства Животные выделяют два подцарства - Простейшие и Многоклеточные.
Подцарство Простейшие объединяет одноклеточных животных. Органеллы простейших могут иметь общее назначение, например, ядро, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и специальное - ложноножки, реснички, жгутики и др. Размножаются простейшие бесполым путем. Характерная особенность простейших - их жизненные циклы. Есть виды, у которых происходит смена хозяев и чередование личиночных стадий. При наступлении неблагоприятных условий простейшие переходят в состояние цисты.
Подцарство Многоклеточные объединяет всех остальных животных. Их тело состоит из клеток, образующих ткани и органы, специализирующиеся на выполнении определенных функций. Многоклеточных животных классифицируют на две группы: беспозвоночные и позвоночные. К первым относят животных из типов: Кишечнополостные, Плоские черви, Круглые (Первичнополостные) черви, Кольчатые черви, Моллюски и Членистоногие. К позвоночным животным принадлежат все представители классов, относящихся к типу Хордовые: Головохордовые, Хрящевые рыбы, Костные рыбы, Земноводные, Пресмыкающиеся, Птицы и Млекопитающие.
Рис. 70. Шляпочный гриб: 1 — грибница; 2 — плодовое тело
Царство Грибы включает одноклеточные и многоклеточные организмы (рис. 70), обладающие своеобразными признаками, свойственными как растениям, так и животным. Например, как и растения, грибы обладают относительной неподвижностью, неограниченным ростом и имеют клеточные стенки. На животных грибы похожи тем, что питаются готовыми органическими веществами, т.е. гетеротрофно: запасают гликоген, а в состав их клеточных оболочек входит полисахарид хитин. Тело многоклеточных грибов представлено грибницей, состоящей из гифов. Размножаются грибы вегетативно с помощью грибницы, спорами, образующимися в плодовых телах, или посредством гамет, формирующихся на концах гифов.
Особый отдел в царстве Грибы - Лишайники. Они представляют собой комплексные организмы, образованные грибницей гриба, одноклеточными водорослями и азотфиксирующими бактериями (рис. 71). С помощью грибницы лишайник поглощает из окружающей среды воду и минеральные вещества, благодаря клеткам водорослей способен к фотосинтезу, а с помощью бактериальных клеток фиксирует атмосферный азот. Размножаются лишайники кусочками слоевища, или группами клеток, оплетенными гифами.
Рис. 71. Слоевище лишайника: 1 — клетки водорослей; 2 — гифы гриба
Вид как основная категория систематики. Реально существующая в природе систематическая категория - вид. Остальные таксоны придуманы учеными для упорядочения биоразнообразия организмов. Первое научное определение вида дал в 1699 г. английский натуралист Джон Рей. Согласно ему, организмы, относящиеся к одному виду, должны иметь сходство в строении и обладать способностью воспроизводить себе подобных. Современное представление о виде основывается на эволюционном понимании его происхождения, т.е. вид - результат действия в природе движущих сил эволюции.
Существует ряд критериев (признаков), по которым один вид организма отличается от другого. Морфологический критерий основывается на сходстве строения особей, принадлежащих к одному виду. Этот удобный и простой критерий широко используется для определения вида (рис. 72). Физиолого-биохимический критерий выявляет разницу между особями разных видов в протекающих физиологических процессах и биохимических структурах - ферментах, пигментах и др. Географический критерий определяет территорию (ареал), в пределах которого встречаются особи одного вида. Ареал вида - важный признак, так как он связан с эволюцией вида. Экологический критерий основывается на различиях у двух видов в местообитаниях. Их характеризует экологическая ниша вида. Генетический критерий проявляется в разных числах, размерах, формах хромосом и различных нуклеотидных составах ДНК у особей разных видов.
Рис. 72. Внутри одного вида может наблюдаться полиморфизм — присутствие нескольких форм (полиморфизм у бабочки дубового коконопряда: 1 — самка; 2 — самец)
Современное состояние изучения видов. По наиболее взвешенным оценкам на Земле в настоящее время обитает около 10 млн видов организмов, из которых науке известно всего лишь около 2 млн (табл. 1).
Таблица 1
Примерное число видов в основных систематических группах организмов
|
Систематическая группа организмов |
Число видов |
|
Подцарство Простейшие |
27 000 |
|
Тип Кишечнополостные |
9 000 |
|
Типы Плоские, Круглые (Первичнополостные) и Кольчатые черви |
56 000 |
|
Тип Моллюски |
115 000 |
|
Тип Членистоногие |
1 000 000 |
|
Тип Хордовые |
46 000 |
|
Надцарство Прокариоты (архебактерии, эубактерии, цианобактерии) |
3 600 |
|
Отделы Зеленые, Бурые, Диатомовые водоросли |
29 000 |
|
Подцарство Багрянки (Красные водоросли) |
4 000 |
|
Отдел Моховидные |
26 000 |
|
Отделы Плауновидные, Хвощевидные и Папоротниковидные |
15 000 |
|
Отдел Голосеменные |
800 |
|
Отдел Покрытосеменные (Цветковые) |
250 000 |
|
Царство Грибы |
90 000 |
Каждый год ученые описывают десятки новых видов и работа эта не завершена. Негативное воздействие человека на природу снижает биоразнообразие. Редкие и малочисленные виды исчезают с лица Земли, так и не ставшими известными науке. Вместе с тем каждый вид уникален, необходим природе, а также имеет потенциальную полезность и для человека, так как невозможно предсказать, какие организмы будут в будущем использоваться в хозяйственных целях и станут незаменимыми для людей. Знания о видах необходимы не только для рационального природопользования, но и для сохранения биоразнообразия нашей планеты как условия стабильного существования природных сообществ и всей биосферы.
Империи: Клеточные и Неклеточные; надцарства: Прокариоты, Эукариоты; царства: Бактерии, Растения, Животные, Грибы, Вирусы; подцарства Багрянки, Настоящие водоросли, Высшие растения, Простейшие, Многоклеточные; вид и его критерии; морфологический, физиолого-биохимический, географический (ареал), экологический (экологическая ниша), генетический.
1. Перечислите основные царства, надцарства и империи организмов. 2. Какие признаки взяты за основу при классификации царства Растения? 3. На чем основано выделение в царстве Животные подцарств? 4. Чем грибы отличаются от растений и животных? 5. Почему вид принято считать основной систематической категорией? 6. По каким критериям один вид отличается от другого? 7. С какой целью ученые проводят описание новых видов?
Заполните таблицу (в тетради).
Основные систематические группы организмов
Древнегреческого ученого Аристотеля (384-322 гг. до н.э.) по праву можно считать первым систематиком и отцом зоологии. В 15 сочинениях («О частях животных», «О возникновении животных», «О душе», «История животных» и др.) он описал около 500 видов животных и предпринял попытку классифицировать их на основе внешнего и внутреннего строения.