СИСТЕМАТИКА ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ ПЛАН Систематика как наука. Система

СИСТЕМАТИКА ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ

ПЛАН Систематика как наука. Система ботанических таксономических категорий. Принципы Международного кодекса ботанической номенклатуры. Цели и задачи систематики. Краткая история систематики растений как науки. Основные периоды и этапы. Искусственные, естественные, филогенетические системы. Общая характеристика высших растений. Происхождение высших растений. Основные направления эволюции высших растений.

1. СИСТЕМАТИКА КАК НАУКА Систематика высших растений – ботаническая наука, изучающая разнообразие всех существующих и вымерших высших растений и определяющая их место в системе органического мира. Таксон – это конкретная, реально существующая группа организмов (растений) определенного таксономического ранга. Каждое растение принадлежит к серии таксонов последовательно соподчиненных рангов. Любая система таксонов называется таксономией. Система основных ботанических таксономических категорий + пример таксонов: Царство - Regnum – Vegetabile (Plantae) – Растения Подцарство – Subregnum (+phyta) – Embriophyta – Высшие растения Отдел - Divisio (+phyta) - Magnoliophyta – Цветковые Класс - Classis (+opsida) – Magnoliopsida – Двудольные Порядок - Ordo (+ales) – Magnoliales – Магнолиевые Семейство - Familia (+aceae) - Magnoliaceae J.St.Hil. – Магнолиевые Род - Genus – Magnolia L. – Магнолия Вид - Species - Magnolia grandiflora L. – Магнолия крупноцветковая Форма - forma – lanceolata Ait. – форма Ланцетная

Бинарная (биноминальная) номенклатура – Карл Баугин, Карл Линней (1753). Название каждого вида состоит из двух латинских слов: родового названия и видового эпитета. (Alnus incana (ольха серая), Ranunculus repens (лютик ползучий)) Названия остальных таксонов униноминальные – т.е. состоят из одного слова. Ученый, первым описавший ранее не известный науке таксон и опубликовавший эти данные, является автором его названия. Фамилия автора пишется после латинского названия вида и всех остальных таксонов, как правило, в сокращенной форме: L. – Linneus, DC. – Де-Кандоль (Candolle A.de.), Kom. – Комаров. Разделы СИСТЕМАТИКИ РАСТЕНИЙ: определение, номенклатура и классификация растений. Определение – нахождение правильного научного названия для растения: 1. с помощью определителей; 2. путем сравнения с эталоном; 3. с помощью специалиста. Номенклатура – это выбор правильного научного названия для каждого таксона в соответствии с Международным Кодексом ботанической номенклатуры. Классификация – создание иерархической системы таксонов на основе определенного набора диагностических признаков (морфология, использование, свойства и т.д.) или на основе эволюционных связей растений (филогенетические системы).

ПРИНЦИПЫ БОТАНИЧЕСКОЙ НОМЕНКЛАТУРЫ Принцип независимости. Ботаническая номенклатура независима от зоологической и микробиологической номенклатуры. Принцип типификации. Применение названий таксонов определяется при помощи номенклатурных типов. Номенклатурный тип вида – это гербарный образец, по которому впервые давалось название виду (типовой экземпляр является контролем). Есть номенклатурные типы рода, семейства. Принцип приоритета. Номенклатура таксонов основана на приоритете в обнародовании. Законным считается латинское имя, которое было опубликовано в научной печати раньше других. (Точка отсчета – 1 мая 1753г. – выход книги К. Линнея «Species plantarum» («Виды растений»)). Принцип уникальности. Каждый таксон с определенными границами (таксономическим объемом), положением и рангом имеет только одно научное латинское название; остальные названия – синонимы. 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.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОДЕКС БОТАНИЧЕСКОЙ НОМЕНКЛАТУРЫ Создан сообществом ботаников для профессиональной деятельности и им же изменяется. В научных публикациях должны использоваться только научные латинские названия, соответствующие положениям Кодекса. Образование латинских названий подчиняется нормам латинского языка. Название не обязательно должно отражать существенные черты растения !

Основная цель систематики – создание универсального определителя и номенклатуры, а также классификации растений на основе их реальных эволюционных связей. МакроЗадача: выявление, описание и классификация всех растений Мира в информативную эволюционно значимую систему, отражающую филогенез растительного мира. Конкретные задачи: - Обобщение данных, получаемых другими науками - Изучение флор - Прогностическая роль систематики (предсказание свойств и признаков).

2. Краткая история систематики растений. Искусственные, естественные, филогенетические системы. 1 этап – прагматический включает два периода: описательных, или практических (утилитарных), классификаций – от древних времен до 16 века и искусственных систем – с XVI по XVIII века; 2 этап – классический включает два периода: естественных систем – с конца XVIII до середины XIX века и эволюционной филогенетической систематики (последарвиновский период) с конца XIX века до настоящего времени. 3 этап – неопрагматический включает современный период неклассических систем.

СИСТЕМЫ КЛАССИФИКАЦИЙ ТАКСОНОВ Искусственная (прикладная) система – основывается на одном или нескольких признаков и свойств, которые легко обнаруживаются. (лекарственные, пищевые, технические, кормовые и т.д.), по строению венчика, по плодам, строению чашечки, по внешнему облику (травы, деревья, кустарники). Недостаток - классифицируют не растения, а их признаки. Естественные системы учитывают максимальное количество признаков растений: морфологических, цитологических, генетических, биохимических и др., и основана на сравнении сходства растений по сумме выбранных признаков (системы Б. Жюссье, П. Декандоля и др.) Не объясняют причины сходства и различия таксонов. Филогенетические системы строятся на эволюционных связях таксонов, т.е. исходя из процесса их филогенеза. При построении таких систем предполагается, что растения, относящиеся к одному таксону имеют общих предков, поэтому связь между ними представляют или в виде родословного древа (монофилетические или полифилетические системы).

3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ Предки: Зеленые многоклеточные водоросли силурского периода с гетеротрихальным талломом. Доказательства: сходство пигментного состава, запасных питательных веществ, наличия у некоторых современных хетофоровых многокамерных гаметангиев. Предпосылки: появление гетеротрихальных зеленых водорослей; кислорода и защитного озонового слоя в атмосфере; горообразовательные процессы в начале палеозойской эры (570 млн. лет назад) – обмеление морей, появление суши  естественный отбор среди водорослей  наземные растения. Выход на сушу – 430-415 млн. лет назад конец силура (палеозой)

Pinophyta ?  Magnoliophyta (с середины девона, (с начала мела, ~390млн. лет назад) ~150 млн. лет назад)   ? Pteridospermopsida (семенные папоротники, от середины девона до мела, ~380-145 млн. лет назад) Polypodiophyta  Девонские папоротниковидные (~405-360 млн. лет назад) Psilotophyta Lycopodiophyta Equisetophyta (с конца девона, (с начала девона, (с конца девона, ~370 млн. лет назад) ~400 млн. лет назад) ~370 млн. лет назад)    Bryophyta Zosterophylophyta  ? Rhyniophyta (с конца девона, (с начала девона, (с начала девона, ~370 млн. лет назад) ~405 млн. лет назад) ~405 млн. лет назад)   ?  Зеленые водоросли с изогамным половым процессом и изоморфной сменой поколений с гетеротрихальным типом талломов (типа Chaetophorales) – Силурийский период: 435-405 млн. лет назад (палеозойская эра).

АДАПТАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ НА СУШЕ И ИХ РЕШЕНИЕ ВЫСШИМИ РАСТЕНИЯМИ 1. защита от высыхания вегетативных органов – формирование эпидермы  проблема с газообменом – устьица;

2. Проблема с всасыванием воды и минеральных веществ в наземных условиях из почвы – необходимо увеличение площади соприкосновения со средой: решение проблемы – разделение тела на подземные и надземные органы с проводящей системой;

3. Увеличение фотосинтезирующей поверхности – образование листьев

4. Устойчивость в воздушной среде – механическая ткань, образование стелы – системы сосудисто-волокнистых пучков

5. Защита от высыхания спорангиев и гаметангиев – наличие многоклеточной стенки у спорангиев и гаметангиев (антеридии и архегонии); защита от высыхания спор (пыльцы) – кутинизированые споры (пыльца).

ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ НА СУШЕ постепенная редукция и потеря автономности гаметофита + редукция половых органов, при этом, усиление роли в жизненном цикле спорофита; стела – возрастание площади соприкосновения проводящих элементов с остальными тканями. От протостелы к сифоностеле и плектостеле у плауновидных, артростеле у хвощевидных, диктиостеле у папоротников, эустеле двудольных и атактостеле однодольных растений; проводящая ткань: от трахеид к сосудам и от ситовидных клеток к ситовидным клеткам с клетками-спутницами. теломы: превращение в стебли, листья, корни, спорофиллы в результате перевершинивания, планации, срастания и редукции.

Сравнение высших и низших растений