Естественная система классификации живых организмов

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Естественная система классификации живых организмов

Содержание

Введение. Многообразие живой природы

Развитие систематических представлений. Царства живой природы. Естественная система классификации живых организмов. Актуальные проблемы современной систематики

Заключение. Значение систематики как науки, изучающей видовое разнообразие живого

Список литературы

Введение. Многообразие живой природы

Интерес к познанию мира живых существ возник на самых ранних стадиях рождения человечества. И понятно, что умение различать полезные или вредные жизненные формы помогало древним людям выживать в меняющихся условиях окружающей среды. Так возникло представление о разнообразии живых организмов. Вместе с ним появились и первые попытки их классификации, подразделения на опасные и полезные, болезнетворные, представляющие пищевую ценность, пригодные для изготовления одежды, предметов обихода, удовлетворения эстетических потребностей.

К середине ХХ в. учеными описано около 2 млн видов живых существ. В настоящее время нет единого мнения о количестве видов, обитающих на Земле. Некоторые систематики увеличивают эту цифру в два раза. Ориентировочно называются и размеры царств живой природы: архебактерий - 40 тыс., грибов - 100 тыс., растений - 350 тыс., животных 1,5-4,5 млн видов. Следует отметить, что ежегодно открываются сотни новых видов - как существующих ныне, так и существовавших сотни миллионов лет назад. И, скорее всего, сегодня известное множество видов составляет незначительную часть того генерального множества видов, которое возможно в природе, что говорит о великом разнообразии живого.

Жизнь на Земле представлена ядерными и доядерными, одно- и многоклеточными существами. Многоклеточные, в свою очередь, представлены грибами, растениями и животными. Все это многообразие организмов изучает систематика (от греч. systematikos - упорядоченный, относящийся к системе), раздел биологии, задачей которого является описание и обозначение всех существующих и вымерших организмов, а также их классификация по таксонам - иерархически соподчиненным группам (надцарство, царство, тип, класс, род, семейство, вид). Иными словами, систематика упорядочивает, укладывает множество видов в определенную систему, опираясь на знания морфологических и филогенетических, биохимических и молекулярных признаков вида.

Следует заметить, что на современном этапе развития систематика призвана решать многие актуальные вопросы биологической науки, в том числе - проблему прогнозирования, предвидения развития жизни на Земле в будущем.

Одна из первых попыток систематизировать объекты природы принадлежит Аристотелю (384-322 гг. до н. э.). В своих биологических трактатах он приводит результаты непосредственных наблюдений, т. е. исследования внешнего строения и развития животных, а также результаты экспериментов. Аристотель считал, что природа состоит из целой цепи форм - от наиболее простых до наиболее сложно организованных. Нет четких границ между соседними звеньями этой цепи. Одни формы жизни связаны с другими без больших скачков. Аристотель создал лестницу существ, или лестницу природы, в которой отдельные объекты живой и неживой природы находились на своей ступени. Лестница начиналась минералами, а заканчивалась человеком. Иными словами - животные, почва, растения, вода, воздух, вещества у Аристотеля не имели четких границ и объединялись в единую систему.

В эпоху Средневековья и особенно в XVII-XVIII вв. это представление было одним из ведущих в философии и естествознании. В тот период идею Аристотеля развили еще дальше, включая в систему природы существа чисто духовные, к которым относили ангелов. На этой лестнице человек, состоящий из телесной и духовной субстанции, занимает как бы исключительное место, и поэтому, являясь двойственным в этом смысле существом, может называться Homo duplex - человек двойственный. Отдельные звенья цепи, находящиеся по соседству, не связаны между собой генетически, а являются лишь подобием Божьим, которым наделила природу сверхъестественная сила.

Основной систематической единицей является вид. Понятие же вида с незапамятных времен связывали с размножением. Аристотель говорил: «Партнеры в размножении относятся к одному роду... В естественном ходе вещей самец и самка одного рода воспроизводят самца или самку того же рода». Аристотель еще не различает понятий вида и рода.

Наибольшее значение для развития зоологической и ботанической систематики имела научная деятельность Джона Рея. Дело не только в его заслугах в области классификации растений и животных, но также в его подходе к вопросу определения вида. Он утверждал, что, несмотря на значительные различия между женскими и мужскими особями, эти обе формы относятся к одному виду, т. к. производят плодовитое потомство, похожее на своих родителей. Иными словами, Д. Рея можно считать основоположником понятия «вид».

Вслед за Д. Реем появились работы замечательного французского натуралиста Бюффона. Его «Естественная история» состояла из 44 томов. В первом томе Бюффон старался придать систематическим исследованиям более глубокий биологический смысл, считая, что систематика должна стремиться к раскрытию общих законов природы. В этом томе ученый привел свое известное определение вида, которое считается наиболее оригинальным научным достижением, хотя основоположником самого понятия был уже Рей.

Согласно этому определению, организмами, относящимися к одному и тому же виду, считаются только те особи, которые, скрещиваясь между собой, производят плодовитое потомство. Иными словами, Бюффон принимал за систематическую единицу лишь отдельные индивидуумы.

Первым среди классификаторов живого мира был Карл Линней, которого справедливо считают подлинным создателем современной систематики. Линней (1707-1778) уже в ранней молодости проявил настоящую страсть к классификации, которая у него сочеталась с глубокой любовью к природе и необыкновенной наблюдательностью. Будучи уже автором нескольких научных трудов, он в 1735 г. опубликовал произведение «Система природы», которое принесло ему мировую славу. Линней, согласно своим воззрениям, за систематическую единицу принимал вид, постоянный и неизменный. Ему принадлежит знаменитая фраза, что «видов существует столько, сколько их создало изначально бесконечное существо» (т. е. Бог). По мнению этого ученого, Бог дал творческое начало только высшим систематическим категориям, а именно родам, а, возможно, и отрядам.

Именно Карл Линней считается создателем научной системы животных и растений. Он предложил называть каждый вид двумя словами на латинском языке, из которых первое было названием рода, а второе - видовое (бинарная номенклатура). Так, например, волк - Canis lupus, шакал - Canis aureus, воробей домовый - Passer domesticus. После названия вида часто указывается фамилия автора, установившего этот вид. Фамилия Линнея часто обозначается одной латинской буквой L. Предложенная бинарная номенклатура была принята всеми учеными, ею пользуются и в настоящее время. Виды объединяются в род, близкие роды - в семейство, семейства - в отряд, отряды - в класс, классы - в тип. Тип - большая систематическая категория. Каждый тип характеризуется определенным планом строения, общим для всех групп (подтипов, классов и т. д.). Термин «тип» был предложен в 1825 г. А. Бленвилем, назвавшим так 4 «ветви» животных (позвоночные, мягкотелые, членистые, лучистые). В систематике растений типу соответствует отдел.

Первые системы органического мира, следовательно, строились на основании какого-либо одного признака, с учетом, что виды неизменны и их столько, сколько сотворил Бог. Например, тот же Линней относил к червям (т. е. к сравнительно низкоорганизованным беспозвоночным животным) тропических подземных земноводных (т. е. настоящих позвоночных животных) только потому, что они лишены ног. Такие системы принято называть формальными, или искусственными, т. е. не отражающими сущности различий между группами организмов.

В первой половине XIX в. стали складываться представления об изменении видов в процессе развития живой природы, завершившиеся появлением эволюционной теории Ч. Дарвина. К концу XIX в. был накоплен большой материал по внутривидовой географической изменчивости и введено понятие подвида.

Классический период в развитии систематики завершила работа А. П. Семенова-Тян-Шанского (1910), принявшего за основу линнеон - совокупность «больших» родственных групп и давшего определения подвидовым категориям (подвид, морфа и т. д.).

С эволюционной точки зрения, система живого должна отражать историческое (эволюционное) развитие царств и входящих в его состав групп. Другими словами, система должна строиться на основе выяснения степени родства между разными группами организмов после их всестороннего изучения. Победа эволюционной теории Ч. Дарвина содействовала успешной разработке естественных систем органического мира. До настоящего времени современная систематика стремится к созданию эволюционной, или филогенетической системы организмов, разрабатываемой на всех таксономических уровнях, от видового и подвидового до высших таксонов-классов, отделов (типов) и царств.

Развитие систематических представлений. Царства живой природы. Естественная система классификации живых организмов. Актуальные проблемы современной систематики

До середины ХХ в. органический мир делили только на два царства - растений и животных. Только с развитием электронной микроскопии и молекулярной биологии в середине ХХ в. началась фундаментальная перестройка всей системы высших таксонов. Принципиально важным было установление факта резкого отличия бактерий, цианобактерий (сине-зеленых водорослей) и недавно открытых архебактерий от всех остальных живых существ.

У них нет истинного ядра, а генетический материал в виде кольцевой цепи ДНК лежит свободно в нуклеоплазме и не образует настоящих хромосом. Они также отличаются отсутствием митотического веретена (деление немитотическое), микротрубочек, митохондрий, центриолей. Эти организмы называются доядерными, или прокариотами. Все остальные организмы (одно- и многоклеточные) имеют настоящее ядро, окруженное мембраной. Генетический материал ядра заключен в хромосомах, содержащих ДНК, РНК и белки, обычно имеются различные формы митоза, а также упорядоченно расположенные микротрубочки, митохондрии и пластиды. Такие организмы называются ядерными, или эукариотами. Различия между прокариотами и эукариотами так существенны, что в системе организмов их выделяют в надцарства.

Согласно современным взглядам, прокариоты эволюционно, наряду с предками эукариот - уркариотами, относятся к наиболее древним организмам. Надцарство прокариот состоит из двух царств - бактерий (включая цианобактерий) и архебактерий. Сложнее обстоит дело с гораздо более разнообразным надцарством эукариот. Оно состоит из трех царств - животных, грибов и растений. Царство животных включает в себя подцарства простейших и многоклеточных животных. Объем подцарства простейших вызывает большие разногласия, многие зоологи включают в него также часть ядросодержащих водорослей и низшие грибы. Простейшие - одноклеточные эукариотные организмы, имеющие микроскопические размеры. Простейшие не обладают единым планом строения и в целом характеризуются большими различиями, а не единством. По разным данным их количество варьирует от 40 до 70 тыс. видов, фауна простейших изучена недостаточно.

Международный комитет по систематике простейших выделил (1980) семь типов этих организмов, и эта классификация является общепринятой. Подцарство многоклеточных животных включает в себя организмы разнопланового строения - пластинчатые, губки, кишечнополостные, черви, хордовые и др. Однако для всех них характерно разделение функций между различными группами клеток.

Растения - царство автотрофных организмов, для которых характерны способность к фотосинтезу и наличие плотных клеточных оболочек, состоящих, как правило, из целлюлозы; запасным веществом служит крахмал.

Царство грибов включает в себя организмы, называемые низшими эукариотами. Своеобразие грибов определяется сочетанием признаков как растений (неподвижность, неограниченный верхушечный рост, способность к синтезу витаминов, наличие клеточных стенок), так и животных (гетеротрофный тип питания, наличие хитина в клеточных стенках, запасных углеводов в форме гликогена, образование мочевины, структура цитохромов).

Большое сходство в строении клеток эукариот можно объяснить тем, что они произошли от общего предка, который имел все главные особенности ядерных организмов. Кто же был этим предком: автотрофный организм, т. е. растение, или гетеротрофный организм, т. е. животное? Мнения ученых расходятся. Одни считают, что первыми ядерными организмами были растения, от которых произошли грибы и животные. Другие полагают, что первыми ядерными организмами были животные, произошедшие от доядерных гетеротрофов и давшие потом начало грибам и растениям.

Необходимо отметить, что сторонники обеих гипотез признают непосредственное родство растительного и животного царств. Это означает, что вначале различия между растениями и животными были невелики, а в ходе дальнейшей эволюции все больше возрастали. Причина постепенного расхождения в процессе эволюции животных и растений кроется в главном различии между ними, а именно в характере обмена веществ: первые являются гетеротрофами, вторые - автотрофами. Неорганические соединения, которыми питаются растения, рассеяны в непосредственной близости от них (в воде, почве, атмосфере). Поэтому растения могут питаться, ведя относительно неподвижный образ жизни. Животные же могут синтезировать органические вещества только из органических веществ, содержащихся в телах других организмов, что обуславливает их подвижность.

К другим важным особенностям животных относят активный метаболизм и в связи с этим ограниченный рост тела, а также развитие в процессе эволюции различных функциональных систем органов: мышечной, пищеварительной, дыхательной, нервной систем и органов чувств. Клетки животных, в отличие от растений, не имеют твердой (целлюлозной) оболочки.

Однако границы между тремя царствами эукариот служат предметом разногласий, и лишь будущие исследования могут внести ясность в этот вопрос.

Поэтому не создана и общепринятая система организмов, поэтому и число типов (отделов) у разных авторов неодинаково. Например, Р. Циттекер в 1969 г. предложил выделить и четвертое царство эукариот - царство протистов, куда отнес простейших, эвгленовых, золотистые водоросли, пирофитовые водоросли, а также гифохитридиомицетов и плазмодиофоровых, относимых обычно к грибам.

Примерами современной общепринятой системы организмов могут служить системы А. Л. Тахтаджяна (1973), Л. Маргелис (1981). На основе данных, приведенных в этих работах, система живых организмов представляется в следующем виде.

А. Надцарство Доядерные организмы, или Прокариоты:

I. Царство Бактерии.

1. Подцарство Бактерии.

II. Царство Архебактерии.

Б. Надцарство Ядерные организмы, или Эукариоты:

I. Царство Животные.

1. Подцарство Простейшие.

2. Подцарство Многоклеточные.

II. Царство Грибы.

III. Царство Растения:

1. Подцарство Багрянки.

2. Подцарство Настоящие водоросли.

3. Подцарство Растения.

Кроме эволюционного, в современной систематике существуют и другие направления. Численная (нумерическая) систематика прибегает к численной обработке данных, придавая каждому признаку, используемому для внесения в систему, определенное количественное значение. Классификация строится на основании степени различий между отдельными организмами в зависимости от высчитанного коэффициента.

Кладистическая систематика определяет ранг таксонов в зависимости от последовательности обособления отдельных ветвей (кладонов) на филогенетическом древе, не придавая значения диапазону эволюционных изменений в какой-либо группе. Так, млекопитающие у кладистов - не самостоятельный класс, а таксон, соподчиненный пресмыкающимся.

Однако основным наиболее распространенным методом систематики остается сравнительно-морфологический.

Современная систематика определяет и место человека в системе организмов, что имеет глубокий философский смысл для понимания взаимоотношений человека и живой природы. Это уже не Homo duplex - человек двойственный, каким называли человека в XVII-XVIII вв., а Homo sapiens - человек разумный. Словом, в системе живой природы человек имеет следующий адрес.

Надцарство Эукариоты.

Царство Животные.

Подцарство Многоклеточные.

Тип Хордовые.

Подтип Позвоночные.

Надкласс Наземные четвероногие.

Класс Млекопитающие.

Подкласс Настоящие звери (Живородящие).

Инфракласс Плацентарные.

Отряд Приматы (Обезьяны).

Подотряд Узконосые обезьяны.

Семейство Люди (Гоминиды).

Род Человек (Homo).

Вид Человек разумный (Homo sapiens).

В конце ХХ в., на стыке систематики и биохимии нуклеиновых кислот и белков, зародилась новая область знаний о живой природе - геносистематика. Термин был предложен в 1974 г. отечественным биохимиком А. С. Антоновым. Открылась качественно новая перспектива создания естественных систем живого мира. Оказалось, что различия в числе, частоте встречаемости и порядке расположения нуклеидов в ДНК разных организмов носят видоспецифический характер.

В конце 1970 г. в истории геносистематики начался новый этап: в число «молекулярных документов эволюции» были включены молекулы рибосомальной РНК и белки - самые древние информационные молекулы. С помощью специального метода можно определить состав и расположение нуклеотидных последовательностей в молекуле РНК, составить банк данных, провести компьютерную обработку и вывести особый коэффициент сходства, свидетельствующий о степени родства таксонов.

Однако посредством изучения структуры ДНК и РНК пока не удалось восстановить последовательность предков-потомков в историческом развитии вида. систематика природа классификация

Огромное влияние на систематику оказывают серологические исследования. Одним из первых, кто применил их для выяснения систематического положения таксонов, стал Nuttal и его сотрудники. Например, некоторые из зоологов считали, что существует близкое родство между мышами, белками, бобрами с одной стороны и зайцами и кроликами - с другой. Другие же систематики причисляли кроликов и зайцев к отдельному отряду, не относя их к грызунам. Результаты серологических анализов подтвердили правильность последней теории, и в настоящее время различают два отдельных отряда - грызунов и зайцеобразных.

Заключение. Значение систематики как науки, изучающей видовое разнообразие живого

В заключение следует отметить, что систематика живой природы отнюдь не сводится к систематизации. Описание новых видов, разработка латинских названий для видов и других таксонов, распределение видов по таксонам, деление множества видов на подмножества - это лишь внешняя, наиболее приметная функция систематики. У большинства людей этим исчерпывается представление о систематике вообще. Вряд ли стоит рассматривать эту науку в качестве каталога живой природы. Классифицируя таксоны, систематик как бы объясняет их, рассматривает связи между ними, характеризует тот или иной вид. Например, вид «виноградная улитка» Helix pomalia (Linne) получает в системе следующее объяснение: «Виноградная улитка есть легочный брюхоногий моллюск», и к нему относятся все имеющиеся сведения о моллюсках (тип организации, физиология, биохимия, происхождение, история расселения, развитие). Если бы из всех моллюсков нам была известна только одна виноградная улитка, то такое объяснение было бы невозможным.

Для анализа отдельного изолированного факта пришлось бы обратиться к другим животным и вести сравнение с ними, что привело бы к неправильным выводам о месте этого животного в системе. Таким образом, через таксономическое положение объекта природы раскрывается содержание единичного факта - вида - в совокупности наших знаний об органическом мире как множестве видов.

Не может быть и такого, чтобы все известные виды живой природы были бы навсегда расставлены каждый на своем месте, т. к. исследования на организменном уровне (энергетика клетки, ДНК, биологические мембраны и т. д.) далеко не закончены и будут влиять на положение вида в системе.

Актуальной остается возможность построения такой системы живого, которая включала бы неизвестные науке таксоны. В такой системе перестройки были бы следствием открытия новых признаков уже известных видов. Анализируя проблему систематического прогнозирования, многие систематики вспоминают идеи Д.И. Менделеева, создателя периодической системы элементов в химии, и Н.И. Вавилова, открывшего гомологические ряды наследственной изменчивости.

Неустойчивое положение в системе некоторых таксонов является важной проблемой систематики. Для выяснения спорных вопросов проводятся таксономические ревизии. В ходе ревизий система приводится к современному уровню знаний об органическом мире как множестве видов. Поэтому «система является, следовательно, не только фундаментом ботаники, но и венцом всей науки о растениях» (Тахтаджян, 1965). «...Систематика не есть средство биологии, но и сама цель ее» (Козо-Полянский, 1922).

Сведения о систематических взаимоотношениях видов обязательны также в генетических и биохимических исследованиях. Представления об экологической системе, или биоценозе (В. Н. Сукачев) непосредственно затрагивают систему организмов и доказывают связь всего живого с неживой природой на Земле.

Современная биологическая классификация органического мира непротиворечиво отражает, с одной стороны, факт разнообразия живых форм, а с другой - единство всего живого.

Список литературы

1. Большой энциклопедический словарь. Биология. М., 1998 г.

2. Биология: жизнь, гены, клетка, онтогенез, человек. Т. 1, М., 2001 г.

3. Яблоков А. В., Юсуфов А. Г. Эволюционное учение. М., 1998 г.

4. Скворон С. Развитие теории эволюции. М., 1965 г.

5. Заренков Н. А. Лекции по теории систематики. М., 1976 г.

6. Маталкин А. И. Биологическая систематика. М., 1988 г.

Размещено на Allbest.ru