Способ классификации живых организмов

Общая биология. Пособие для старшеклассников и поступающих в вузы

Биология, находясь на стыке естественных и гуманитарных наук, занимает особое место. Пособие, написанное преподавателем Санкт-Петербургского государственного университета, позволит в кратчайший срок подготовиться к вступительным экзаменам. Краткость и доступность изложения программных вопросов, наглядность рисунков и таблиц обеспечат легкое запоминание сложных тем и помогут почувствовать уверенность в своих знаниях. Для старшеклассников и абитуриентов.

Оглавление

• Введение
• Глава 1. Сущность жизни
• Глава 2. Многообразие организмов и основы биологической классификации

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Общая биология. Пособие для старшеклассников и поступающих в вузы предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

Глава 2. Многообразие организмов и основы биологической классификации

§ 1. Принципы классификации живых организмов

Живой мир нашей планеты бесконечно разнообразен и включает огромное число видов организмов, что видно из табл. 2.

Число видов основных групп живых существ

В действительности, как считают специалисты, на Земле сегодня обитает вдвое больше видов, чем известно науке. Ежегодно в научных публикациях описываются сотни и тысячи новых видов.

Человек всегда был окружен множеством разных живых существ. Более того, он был и остается существенно зависимым от организмов, дающих ему пищу, необходимое сырье и материалы, лечебные средства. Но многие виды опасны и вредны для человека — это хищники, ядовитые организмы, паразиты — возбудители заболеваний домашних животных и людей, вредители сельскохозяйственных культур. Поэтому с ранних этапов существования человеку требовалось познавать живые организмы, их специфические свойства, признаки, образ существования. А главное, прежде всего научиться различать виды и уметь ориентироваться в их многообразии.

В процессе познания многочисленных предметов (объектов, явлений), сравнивая их свойства и признаки, люди производят классификацию. Затем сходные (подобные, похожие) объекты объединяются в группы. Разграничение групп базируется на различиях между изучаемыми предметами. Таким образом строится система, охватывающая все изученные объекты (например, минералы, химические элементы или организмы) и устанавливающая отношения между ними.

Систематика как самостоятельная биологическая дисциплина занимается проблемами классификации организмов и построением системы живой природы.

Попытки классифицировать организмы предпринимались еще в античные времена. Долгое время в науке существовала система, разработанная Аристотелем (IV в. до н. э.). Он подразделял все известные организмы на два царства — растения и животные, используя в качестве отличительных признаков неподвижность и нечувствительность первых по сравнению со вторыми. Кроме того, Аристотель разделял всех животных на две группы: «животные с кровью» и «животные без крови», что в целом соответствует современному делению на позвоночных и беспозвоночных. Далее он выделял ряд более мелких группировок, руководствуясь разными отличительными признаками.

Конечно, с позиций современной науки система Аристотеля кажется несовершенной, но необходимо учитывать уровень фактических знаний того времени. В его работе описывается всего лишь 454 вида животных, да и возможности методов исследований были весьма ограниченными.

На протяжении почти двух тысячелетий накапливался описательный материал в ботанике и зоологии, который обеспечил развитие систематики в XVII–XVIII вв., что нашло свое завершение в оригинальной системе организмов К. Линнея (1707–1778), получившей широкое признание. Опираясь на опыт предшественников и новые факты, обнаруженные им самим, Линней заложил основы современной систематики. Его книга, изданная под названием «Система природы», была опубликована в 1735 г.

За основную единицу классификации Линней принял вид; он ввел в научный обиход такие понятия, как «род», «семейство», «отряд» и «класс»; сохранил разделение организмов на царства растений и животных. Предложил введение бинарной номенклатуры (которая используется в биологии до сих пор), т. е. присвоение каждому виду латинского названия, состоящего из двух слов. Первое — существительное — название рода, объединяющего группу близких видов. Второе слово — обычно прилагательное — название собственно вида. Например, виды «лютик едкий» и «лютик ползучий»; «карась золотой» и «карась серебряный».

Позднее, в начале XIX в., Ж. Кювье ввел в систему понятие «тип» как высшую единицу классификации животных (в ботанике — «отдел»).

Особое значение для формирования современной систематики имело появление эволюционного учения Ч. Дарвина (1859 г.). Научные системы живых организмов, созданные в додарвиновский период, были искусственными. Они объединяли организмы в группы по сходным внешним признакам достаточно формально, не придавая значения их родственным связям. Идеи Ч. Дарвина снабдили науку методом построения естественной системы живого мира. Это означает, что та должна базироваться на каких-то сущностных, основополагающих свойствах классифицируемых объектов — организмов.

Попробуем в качестве аналогии построить «естественную систему» таких объектов, как книги, на примере личной библиотеки. При желании мы можем расставить книги на полках шкафов, группируя их либо по формату, либо по цвету корешков. Но в этих случаях будет создана «искусственная система», так как «объекты» (книги) классифицируются по второстепенным, «несушностным», свойствам. «Естественной» же «системой» будет библиотека, где книги сгруппированы в соответствии с их содержанием. В этом шкафу у нас научная литература: на одной полке книги по физике, на другой — по химии и т. д. В другом шкафу — художественная: проза, поэзия, фольклор. Таким образом, мы осушествили классификацию имеюшихся книг по главному свойству, сушностному качеству — их содержанию. Имея теперь «естественную систему», мы легко ориентируемся во множестве разнообразных «объектов», ее образуюших. А приобретя новую книгу, легко найдем ей место в конкретном шкафу и на соответствуюшей полке, т. е. в «системе».

§ 2. Современные представления о макросистеме живых организмов

Фундаментальной основой современной систематики служат идеи о единстве происхождения живых организмов и эволюции органического мира, приведшей к существующему многообразию этих организмов. Руководствуясь такими идеями, современная наука строит естественную систему на основе филогенетического родства (т. е. общности происхождения, близости и дальности родственных отношений между разными видами) классифицируемых организмов. Степень же родства сравниваемых видов устанавливается на основе их морфологического, анатомического, биохимического, генетического и т. д. сходства и различия.

Для построения системы организмов применяется иерархичность (соподчинение) таксономических (систематических) единиц: виды группируются в роды, роды — в семейства, семейства — в отряды, отряды — в классы, классы — в типы. Различные типы объединяются в царства. Таксономическая единица более высокого ранга объединяет организмы по наиболее крупным и значительным, существенным и основополагающим признакам. Чем ниже ранг, тем более частный, подчиненный характер имеют признаки, по которым осуществляется группировка видов в пределах данного таксона.

Рассмотрим, например, место в системе живых организмов человека как самостоятельного биологического вида (табл. 3).

Место человека в системе животного царства

Для вас, обладающих знаниями по зоологии и биологии в объеме школьного курса, не составит труда перечислить признаки человека, которые дают основание относить его к таксонам, обозначенным выше.

В течение всего XX в. систематика интенсивно развивалась, и этот процесс продолжается и сейчас. Благодаря достижениям в разных областях биологии и других естественных наук накоплен огромный фактический материал, заставляющий подвергнуть серьезному пересмотру существующие системы живых организмов.

Напомним, что еще Аристотель разделил все множество живых существ на два царства — растения и животные. Подобное представление сохранялось почти до середины XX в., когда началась фундаментальная перестройка всей системы высших таксонов. Еще в 1934 г. Е. Шаттон (французский микробиолог) предложил выделить бактерии в особое над-царство — прокариоты.

Но только в 1970–е гг. с помощью электронной микроскопии и молекулярной биологии удалось установить фундаментальные различия между прокариотными и эукариотными организмами, заключающиеся прежде всего в клеточной организации представителей этих надцарств. К несколько ранним годам относится и выделение нового (третьего) царства эукариот — грибов, предложенное в 1969 г. Р. Г. Уиттейкером (американским экологом) и сразу же принятое в научном мире. Грибы ранее включались в царство растений, хотя отличаются от последних и типом обмена веществ, и особенностями клеточной организации, и многими другими признаками.

В настоящее время остро обсуждается вопрос о выделении еще одного царства эукариотных организмов (царства протистов), которые отличаются от всех остальных эукариот тем, что представлены преимущественно одноклеточными формами, а многоклеточные (точнее говоря — колониальные) среди них не имеют настоящих тканей. Таким образом, к этому царству должны быть отнесены простейшие, многие водоросли и некоторые грибы, включаемые ранее в три разных царства — животных, растений и грибов соответственно.

Около двух десятков лет тому назад в макросистеме организмов среди прокариот стали отмечать новое царство — архебактерии. Представители данной группы привлекли к себе пристальное внимание биологов. Будучи бесспорно прокариотными организмами (т. е. не имеющими оформленного ядра в клетке), они по организации генетического аппарата, ряду биохимических свойств, особенностям обмена веществ обнаруживают определенную близость к эукариотам. Обобщая все изложенное выше, можно представить современную макросистему живого в виде табл. 4.

Принимая настоящую макросистему, надо иметь в виду ее несовершенство. Например, в ней не нашлось места такой группе живых организмов, как вирусы. Центральное положение общепризнанной клеточной теории гласит: клетка — структурная и функциональная единица всего живого. Вирусы — бесспорно живые, но неклеточные организмы. Одни биологи считают, что это доклеточные формы жизни. Другие же, не менее авторитетные, специалисты рассматривают их как организмы, произошедшие от предковых форм, имеющих клеточное строение. Однако в процессе перехода к внутриклеточному паразитизму случилось их упрощение, как и утрата клеточной организации. Действительно, среди многоклеточных паразитов разных царств имеется множество случаев значительного упрощения их организации, редукции (вплоть до полного исчезновения) различных органов и систем. Скажем, цветковые растения-паразиты (повилика, омела) утрачивают корни, листья, способность к фотосинтезу. У паразитических рачков мешковидное тело, не разделенное на голову, грудь и брюшко; нет конечностей, глаз, пищеварительной, кровеносной и дыхательной систем. Паразитические черви (цепни) утрачивают пищеварительную систему и другие органы. Возможно, и с предками современных вирусов произошли подобные упрощения при переходе к паразитизму. Напомним, что науке не известны вирусы, живущие свободно, вне хозяина.

Сегодня мы не в состоянии однозначно ответить на вопрос о происхождении вирусов и, соответственно, найти им надлежащее место в единой макросистеме организмов.

За пределами последней остается и такая группа, как лишайники, которые вы изучали в 6–м классе. Как известно, данные организмы представляют собой неразрывное двуединство — симбиоз гриба и клеток водорослей (либо цианобактерий). Форма тела лишайника своеобразная, отличающаяся от свободноживущих грибов, хотя оно и образовано переплетением грибных гиф. Одни исследователи классифицируют лишайники в единой системе с грибами, другие рассматривают их как самостоятельную группу в царстве растений.

Очевидно, что по мере развития биологии, всех ее дисциплин и разделов систематика подвергнется уточнению, а естественная система живых организмов будет совершенствоваться.

Источник

Биология

Лучшие условия по продуктам Тинькофф по этой ссылке

Дарим 500 ₽ на баланс сим-карты и 1000 ₽ при сохранении номера

. 500 руб. на счет при заказе сим-карты по этой ссылке

Лучшие условия по продуктам
ТИНЬКОФФ по данной ссылке

План урока:

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.

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.

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».

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.

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.

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

Источник