Развитие представлений в биологии от искусственных систем к филогенетическим (от Линнея до настоящего времени)
Систематика • Систематика - наука о разнообразии растений, грибов, животных и других групп живых организмов, об их классификации и эволюции. • В результате работы систематиков создаются системы органического мира, отдельных его таксонов.
• Системы бывают естественными и искусственными. • Естественные системы отражают эволюционные связи между организмами и называются филогенетическими. • Искусственные системы создаются для того, чтобы кратчайшим путем описать и систематизировать биологическое разнообразие. • В системах выделяются соподчиненные (иерархические) таксоны от высшего ранга к низшему. • Кратчайший способ описания биоразнообразия – на основании морфологического сходства.
Карл Линней (1907 -1778) – выдающийся, гениальный систематик, создавший совершенную искусственную систему растений. • С 1728 г. в Упсальском университете. • Акцент на роль частей цветка и особенно тычинок в размножении растений. • В 1735 г. Линней издает “Систему природы” (“Systema Naturae”). Первое издание уместилось на 14 страницах, десятое издание, вышедшее в 1758 г. , имело уже 1384 стр. текста, а посмертное 13 -е издание занимало 3 тома и содержало 6257 стр. • Система Карла Линнея была построена на признаках строения органов размножения растений. По признакам строения тычинок и пестиков Линней выделил 24 класса, а по числу столбиков завязи и строению плода он выделил 116 порядков. Порядки включали 1000 родов и около 10000 видов.
1. Класс Monandria (Однотычинковые) - Canna, Cinna 2. Класс Diandria (Двутычинковые) - Veronica, Salvia 3. Класс Triandria (Трехтычинковые) - Iris, многие злаки 4. Класс Tetrandria (Четырехтычинковые) - Plantago, Trapa, Cornus 5. Класс Pentandria (Пятитычинковые) - Primula, Myosotis 6. Класс Hexandria (Шеститычинковые) - Rumex, Berberis 7. Класс Heptandria (Семитычинковые) - Aesculus, Trientalis 8. Класс Octandria (Восьмитычинковые) - Epilobium 9. Класс Enneandria (Девятитычинковые) - Ruta 10. Класс Decandria (Десятитычинковые) - Acer 11. Класс Dodecandria (Тычинок 12 или 11 -19) - Euphorbia, Asarum 12. Класс Icosandria (Тычинок 20 и более, они прикреплены к чашечке) - Rosa, Rubus, Spiraea 13. Класс Polyandria (Тычинок много, они прикреплены к цветоложу) - Tilia, Papaver, Nymphaea 14. Класс Didynamia (Тычинки двусильные) - Nepeta, Linnaea 15. Класс Tetradynamia (Тычинки четырехсильные) - Draba, Raphanus 16. Класс Monadelphia (Тычинки однобратственные) - Malva, Geranium 17. Класс Diadelphia (Тычинки двубратственные) - Lathyrus, Vicia, Pisum 18. Класс Polyadelphia (Тычинки многобратственные) - Hypericum 19. Класс Syngenesia (Сростнопыльниковые) - Lobelia, Viola, Centaurea 20. Класс Gynandria (Сростнопестично-тычинковые) - Aristolochia, Orchis 21. Класс Monoecia (Однодомные) - Typha, Thuja, Quercus 22. Класс Dioecia (Двудомные) - Salix, Urtica, Juniperus 23. Класс Polygamia (Многодомны, или многобрачные) 24. Класс Cryptogamia (Тайнобрачные) - водоросли, грибы, мхи, папоротники
система Карла Линнея была искусственна и не отражала реальных родственных отношений между таксонами. Однако она прослужила ботаникам достаточно долго, поскольку была удобна для поиска того или иного вида. В дальнейшем ученые продолжили поиск таких принципов построения систем, в которых бы отражались связи таксонов по их происхождению. Нельзя сказать, что в настоящее время в науке отказались от искусственных систем. До сих пор наряду с филогенетическими системами существуют и служат практическим целям искусственные системы. В разных научных школах, как в России, так и за рубежом существует несколько взаимоисключающих систем, что весьма красноречиво говорит об их искусственности.
• Ученым удалось построить филогенетические системы, в которых отражены эволюционные взаимосвязи отдельных крупных таксонов, например, отделов, классов, семейств высших растений и тканевых животных. • Однако для низших ступеней эволюции биоты (водорослей, простейших, многих грибов) гораздо труднее выстроить эволюционные цепочки. • В филогенетических системах в качестве предков рассматриваются не конкретные, найденные в ископаемом состоянии виды, а некие «предковые» или «анцестральные» группы.
• Система высших растений относительно полно отражает этапы эволюционного развития современных таксонов, например, система С. В. Мейена, построенная с учетом огромного палеоботанического материала. Этот материал в виде остатков стеблей, листьев, спороносных органов, шишек, цветков хорошо идентифицируется.
Эволюция высших растений (по С. В. Мейену)
• Известно, что высшие (наземные) растения появились в силурийском периоде и их предками были какие-то вымершие зеленые водоросли с чередованием в цикле развития гаплоидной и диплоидной стадий (гаметофита и спорофита). • Известно также, что разные группы силурийских примитивных высших растений дали начало ныне известным отделам: Плауновидным, Хвощевидным, Папоротниковидным. • Известно, что какие-то неспециализированные папоротниковидные были предками голосеменных. • Известно также, что покрытосеменные возникли от травянистых неспециализированных примитивных голосеменных.
• В эволюции высших растений важную роль играли процессы гибридизации. • Очевидно, что в эволюции семейства Розоцветные важную роль ирала именно гибридизация. Подсемейство Яблоневые возникло в результате гибридизации представителей двух подсемейств: спирейные и розовые. Это доказывается как морфологическими признаками строения гинецея яблоневых, так и характерным набором хромосом: у спирейных n=8, у розовых – n=9, а у яблоневых – n=17. • Гибридизация обычно сопровождается полиплоидизацией для преодоления стерильности гибридов. • Широкое участие процессов гибридизации в эволюции высших растений иногда усложняет задачу определения филогенетических связей между таксонами. Отсюда – различия в точках зрения разных специалистов на те или иные таксоны.
• Непрерывное расширение знаний о строении отдельных таксонов, их онтогенезе, геноме, размножении приводит к пересмотру ранее созданных систем, выяснении их искусственности, и дальнейшему поиску новых вариантов систем, более точно отражающих эволюционные связи между организмами. • Особенно сложно переходить от искусственных систем к филогенетическим в анализе таких примитивных и древних групп организмов, как водоросли, грибы, не говоря уже о прокариотах.
• Рассмотрим эволюцию взглядов на положение грибов в системе органического мира. • До середины XX в. Грибы рассматривали в качестве самостоятельного отдела в Царстве Растения, относя их к категории низших растений. • Накопленные знания привели к тому, что в 1975 г. на XII Международном ботаническом конгрессе, проходившем в Ленинграде, было “узаконено” выделение грибов из царства Растения в самостоятельное царство. • С растениями грибы сходны лишь в том, что их вегетативное тело (мицелий) растет на протяжении всей жизни и обладают твердой клеточной стенкой. • Грибы представляют собой особое направление эволюции эукариотических организмов. • Их отличие от растений проявляется как в морфологической примитивности – нитевидный мицелий из тонких гиф, так и в особой биогеоценотической роли – грибы – это редуценты, растения – продуценты органики.
• До сих пор система грибов во многом искусственна, что связано с примитивностью морфологии грибов, переходом многих из них к бесполому существованию и отсутствию в жизненном цикле полового воспроизведения. • Выделен крупный класс, полностью искусственный – Класс Несовершенные грибы, который объединяет виды, размножающиеся только спорами – конидиями. • Многие группы водорослей также были выделены лишь по морфологическим признакам и выстраивались в искусственные системы.
Это связано с 3 причинами: 1. Бедность морфологических признаков низших организмов по сравнению с высшими. Тело большинства грибов представлено мицелием. Ю имеющим вид разветвленных нитей, изучение морфологии мицелия дает возможность сделать лишь заключения о том, что большинство грибов из класса Зигомицеты имеет мицелий без перегородок, а грибы из классов Аскомицеты и Базидиомицеты – с перегородками.
Скачать презентацию Развитие представлений в биологии от искусственных систем к
01Razvitie_predstavleny_v_biologii_ot_iskusstv.ppt