Основы систематики живого мира

На этой странице вы узнаете

• Зачем биологи разных стран до сих пор используют латинский язык?
• Как вычислить врага: учимся отличать полосатую муху от осы?
• Правда ли, что киты – родственники коров?

Первые ученые-биологи столкнулись с проблемой: в разных странах люди могли называть один и тот же живой организм по-разному. Это было не очень удобно. Привести все в порядок помогла новая наука – систематика. Давайте узнаем, как же создавалась современная система органического мира.

Общие понятия

Определения систематики и классификации кажутся похожими. Важно понимать разницу между ними: систематика занимается классификацией. Классификацию можно представить одновременно как процесс и результат систематики. 

Систематика – это наука, которая разрабатывает принципы классификации живых организмов и правила их применения, чтобы выстроить систему органического мира.

Классификация – это распределение живых организмов по группам в зависимости от их сходств и различий по разным критериям. 

Цели систематики как науки:

1. Описание живых организмов и их групп, присвоение каждому из них определенного наименования.
2. Нахождение места исследуемой группы в общей системе живого мира.
3. Экстраполяция (вывод по аналогии) – указание на возможные признаки объекта согласно его систематическому положению. 

Последний пункт имеет смысл пояснить чуть шире. Допустим, перед нами мобильный телефон. Если мы знаем, что это смартфон, то мы сразу подразумеваем, что с его помощью можно не только звонить, но и включать фонарик, фотографировать и узнавать прогноз погоды. Так же и в биологии: если мы знаем, что кошка – млекопитающее, то можем сразу предположить, что у нее будет 4 лапы, способность выкармливать детенышей молоком и шерстяной покров, так же как и у других млекопитающих. Вот это и есть принцип экстраполяции.

Главным методом данной науки является сравнение. То есть для того, чтобы можно было отнести организмы к какой-то конкретной группе, их нужно сравнить между собой по тем или иным признакам. 

Важно понимать, что одного признака недостаточно, нужна их определенная совокупность. И кошка, и дельфин выкармливают детенышей молоком, но во многом, нетрудно заметить, что они совершенно разные, поэтому относятся к разным систематическим группам.

Систематика берет свое начало в глубокой древности, но наиболее яркий след в ее развитии оставили К. Линней и Ж.Б. Ламарк. Познакомимся с их вкладами в данную науку.

Вклад К. Линнея в развитие систематики

Первой удачной попыткой создания системы живых организмов стали труды Карла Линнея в XVIII веке.

Карл Линней – шведский ботаник, зоолог, основоположник систематики живой природы.

То есть он изучал растения и животных, соответственно.

Чем он знаменит?

1. Описал 1200 родов и 8000 видов живых организмов.
2. Ввел в научный обиход основные систематические категории – род, отряд, вид.
3. Предложил систему классификации животных и растений.
4. Создал бинарную номенклатуру – способ обозначения вида двумя латинскими словами.
5. Дал определение виду как элементарной единице систематики.

Вид – основная структурная единица биологической систематики живых организмов – группа особей с общими признаками, обитающих на одной территории, способных к взаимному скрещиванию, результатом которого является появление плодовитого потомства.

Теперь разберем еще одно важное достижение Карла Линнея – бинарную номенклатуру. 

По такой номенклатуре научное название каждого вида состоит из двух слов: родового существительного и видового прилагательного. 

Пример: в словосочетании Ромашка аптечная слово «Ромашка» – название рода растения, а «аптечная» – вида. На латинском языке это будет звучать следующим образом: Chamomilla recutita.

Зачем биологи разных стран до сих пор используют латинский язык? Вспомним, как сильно искажаются при переводе на родной язык названия наших любимых фильмов. Например, знаменитое кино «Die Hard» (в дословном переводе «Умри, сражаясь») почему-то на русских афишах называется «Крепкий орешек»… Но фильмы фильмами, а наука должна быть точной. Биологам нужно предельно ясно понимать, о каком организме говорит их иностранный коллега. Поэтому бинарная номенклатура получила широкое распространение в биологии и используется учеными по сей день. Главное преимущество таких названий в том, что в любом уголке Земли систематическое положение будет называться на латыни одинаково. Так биологи точно никогда не запутаются.

Недостатки систематики К. Линнея:

• При классификации использовались всего 1–2 признака, а этого мало, чтобы выделить действительно разные виды, так как некоторые из них очень похожи.
• У ученого было слишком мало информации, потому что методы исследований были очень примитивны.
• Как итог: некоторые родственные организмы могли оказаться в разных группах, а неродственные – в одной. 

Например, по К. Линнею жабы и змеи относились к одному классу, хотя в данное время, благодаря развитию систематики, как науки, их выделяют в отдельные группы (класс Земноводные и класс Пресмыкающиеся соответственно).

Вклад Ж.-Б. Ламарка в развитие систематики

Есть еще один ученый, который немало сделал для развития систематики в XVIII–XIX веках. Давайте теперь познакомимся с ним.

Жан-Батист Ламарк – французский ботаник, зоолог.

Что сделал Ламарк?

1. Впервые выдвинул гипотезу о том, что виды не просто существуют в природе, но и изменяются со временем.
2. Считал, что все существующие организмы произошли от примитивных форм, то есть более простых по строению организмов.

Иными словами, Жан-Батист Ламарк выдвинул первую научную эволюционную теорию, о которой вы можете узнать из статьи «Развитие эволюционных идей».

Такие идеи позволили Ж.-Б. Ламарку создать новую усложненную и более верную систему органического мира, в основе которой лежали не только различия по внешним признакам и строению организмов, но и родственные связи между ними, а также принцип градации.

Принцип градации: от наиболее примитивных форм жизнь развивается к сложным дифференцированным организмам.

Дифференцировка – это процесс развития и повышения уровня организации чего-либо. Простыми словами, это появление в строении элементов, отвечающих за выполнение более узких задач. Чтобы легче понять данный термин, можно снова вспомнить смартфоны. Как они развивались? Всего каких-то 10–15 лет назад у них не было тех функций, что есть сейчас. Например, возможности снимать видео на профессиональную камеру или включать музыку с помощью голосового управления. То есть смартфон дифференцировался.

В задании 11 в ЕГЭ и в задании 9 ОГЭ требуется выбрать несколько положений, которые описывают тот или иной биологический объект, науку, явление. Разберем пример такого задания.

Задание. Из предложенного списка выберите характеристики систематики: 

1) изучение ископаемых форм организмов
2) изучение взаимосвязей организмов и окружающей среды
3) изучение приспособленности организмов к среде обитания
4) объединение организмов в группы на основе родства
5) создание классификаций организмов
6) в эту науку большой вклад внес Карл Линней 

Решение.
Выше мы уже познакомились с систематикой как наукой, поэтому с легкостью сможем решить это задание.

Систематика занимается объединением организмов в группы на основе их родства (4), а также создает классификации организмов (5). Одним из ученых, внесших большой вклад в ее развитие, был Карл Линней (6). 

А вот изучением ископаемых форм занимается палеонтология, взаимосвязи между организмами и окружающей средой изучает экология, эта же наука изучает приспособленность организмов к среде обитания.

Ответ: 456

Классификация и систематика растений и животных

Растения и животные – это две разные крупные группы живых организмов, поэтому в их систематике будет несколько отличий. В этом разделе мы познакомимся с каждой из них, начнем с животных.

В основе классификации организмов лежат конкретные группы, которые расположены в определенном порядке. Это таксоны.

Таксон – систематическая категория, объединяющая какую-то группу организмов на основе общих признаков. 

Для того, чтобы правильно указать систематическое положение какого-либо животного, необходимо последовательно назвать следующие таксоны:

Царство → Подцарство → Тип → Класс → Отряд → Семейство → Род → Вид.

Например, мы хотим расписать систематическое положение Обыкновенного вампира. Да-да, вы не ослышались, это один из видов летучих мышей. Оно будет выглядеть так:

Теперь рассмотрим подробнее систематику растений. Для того, чтобы правильно указать систематическое положение какого-либо растения, необходимо последовательно назвать следующие таксоны: 

Царство → Подцарство → Отдел → Класс → Порядок → Семейство → Род → Вид.

Например, мы хотим расписать систематическое положение Венериной мухоловки. Оно будет выглядеть так:

Теперь мы с вами видим, что классификации животных и растений имеют некоторые отличия. Чтобы их запомнить, можно воспользоваться следующей схемой:

В задании 12 ЕГЭ или 3 ОГЭ может потребоваться знание систематики царства Животные. Рассмотрим пример.

Задание. Установите последовательность расположения таксономических названий, начиная с наибольшего.

1) царство Животные
2) вид Шиншилла береговая
3) род Шиншиллы
4) тип Хордовые
5) отряд Грызуны
6) класс Млекопитающие
7) семейство Шиншилловые 

Решение.
Составим последовательность по систематическим категориям, начиная с наибольшей: царство → тип → класс → отряд → семейство → род → вид. Таким образом, последовательность: 1465732.

Ответ: 1465732

Помимо царства Растения и царства Животные в современной систематике существует еще три царства: Грибы, Вирусы и Бактерии.

Систематические категории грибов и бактерий совпадают с таковыми у растений.

А вот у вирусов все несколько иначе: 

Царство → Тип → Класс → Порядок → Семейство → Род → Вид.

Мы рассмотрели особенности систематики различных царств живой природы и уже не раз упоминали, что для правильного разделения организмов на группы, стоит учитывать совокупность факторов, то есть сравнивать их не по одному признаку. Ученые вывели определенный список критериев, по которым нужно проводить сравнение. О них и поговорим в следующем разделе.

Систематические критерии распределения организмов

В природе существуют виды, которые очень сильно похожи друг на друга. Посмотрите на этих жуков-усачей – они прямо копии друг друга на первый взгляд. Но они не могут свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство, потому что относятся к разным видам, несмотря на то, что внешне их практически не отличить. Тем самым подтверждается: только лишь внешних данных недостаточно для определения организма в тот или иной таксон.

Поэтому учеными были выделены определенные критерии – признаки, по которым живой организм можно отнести к конкретной группе.

Современная систематика органического мира базируется на следующих критериях:

1. Морфологический критерий (внешнее строение организма). 

Морфология – это наука о внешнем строении организма в целом и его отдельных частей.

Внешнее строение организмов играет важную роль в соотнесении живых организмов с определенными таксонами, потому что морфологические сходства можно легко обнаружить. Как и в человеческом обществе, справедливо неписаное правило: «Встречают по одежке».

Однако, внешнее сходство может быть обманчивым.

Как вычислить врага: учимся отличать полосатую муху от осы? В природе некоторые виды внешне схожи с более защищенными особями, при этом относятся к разным родам, а иногда даже классам. Например, Муха-журчалка по внешнему строению схожа с осой, однако это представители разных отрядов насекомых. Но «прикид» осы помогает ей избегать лишних конфликтов с окружающими. Как отличить полосатую муху от осы: — Крылья мух более крупные и широкие, их два. У осы, если присмотреться, их четыре. — Мухи могут «зависать» в воздухе на одном месте, как вертолет. Осы и пчелы так не умеют. — У мух более тонкие конечности.

Внешнее сходство организмов, проживающих в одной среде обитания, также усложняет использование морфологического критерия в систематике. Например, кит напоминает рыбу, но относится к классу Млекопитающие. 

2. Анатомический критерий (внутреннее строение организма).

Анатомия – наука, изучающая внутреннее строение организмов. 

В связи с трудностями, описанными в пункте первом, ученые при изучении видов обязательно уделяют внимание внутреннему строению организмов. Так, у кита можно заметить наличие тазового пояса, кожи, молочных желез и остатков волосяного покрова, характерных для млекопитающих. 

3. Физиологический критерий (внутренние процессы организма).

Также одним из критериев, по которому можно объединить организмы в один таксон, является общность физиологических процессов. Например, кита с млекопитающими объединяет возможность вскармливания детенышей молоком, а также высокий уровень обмена веществ в связи с тем, что они теплокровны (имеют постоянную температуру тела). 

4. Экологические особенности.

Экология – это наука о взаимоотношениях живых организмов друг с другом и с окружающей средой. 

К экологическим особенностям относятся способ питания, среда обитания, образ жизни и др. Однако представители разных видов могут питаться одним и тем же и обитать на одной территории, поэтому опираться только на этот критерий нельзя. Например, разные виды аистов предпочитают разные места обитания: белый аист селится на возвышенностях (крыши домов, опоры электропередач), а черный аист предпочитает гнездиться в глухих уголках леса.

5. Внутреннее строение клетки.

Одним из главных критериев выделения таксонов является внутреннее строение клетки и особенности строения органоидов (внутриклеточных структур). Например, мы можем отличить растительную клетку от животной.

6. Генетические данные.

Этот критерий определения вида считается наиболее точным, ведь у каждого вида есть свой индивидуальный кариотип. 

Кариотип – присущий определенному виду набор генетической информации.

Правда ли, что киты – родственники коров? Долгое время ученые гадали, откуда взялись китообразные. Именно современные молекулярно-генетические исследования позволили говорить о том, что китообразные – близкие родственники парнокопытных, в частности коров. Получается, кит – это нечто вроде «морской коровы».

В начале статьи мы говорили о таком ученом, как Карл Линней, который описал более 9 тысяч видов живых организмов, что на то время являлось чем-то невероятным. А сейчас науке известно более 5,5 млн видов. Только вдумайтесь в эту цифру! С помощью систематики были классифицированы не только ныне живущие организмы, но и вымершие, благодаря чему стало возможным более точно установить путь эволюции органического мира. Кстати, подробнее об этом можно прочитать в статье «Основные этапы эволюции органического мира на Земле». 

Фактчек

• Систематика изучает историческое развитие организмов и соподчиненность таксонов в биологии. 
• Таксон – систематическая категория, объединяющая какую-то группу организмов на основе общих признаков. 
• Карл Линней ввел в научный обиход основные систематические категории (род, отряд, вид), предложил систему классификации животных и растений, дал определение виду как элементарному таксону, создал бинарную номенклатуру.
• Жан-Батист Ламарк впервые выдвинул гипотезу о том, что виды не просто существуют в природе, но и изменяются со временем.
• Таксоны животных: Царство → Подцарство → Тип → Класс → Отряд → Семейство → Род → Вид. 
• Таксоны растений: Царство → Подцарство → Отдел → Класс → Порядок → Семейство → Род → Вид.
• Современная систематика органического мира базируется на следующих признаках: морфологические, анатомические и физиологические особенности, экология вида, внутреннее строение клетки, генетические данные. 

Проверь себя

Задание 1.
Какой ученый ввел бинарную номенклатуру? 

1. К. Линней;
2. Ж.-Б. Ламарк;
3. Ч. Дарвин;
4. Т. Шванн.

Задание 2.
Какого таксона нет у растений?  

1. вид;
2. отдел;
3. класс;
4. тип.

Задание 3.
Что не является целью систематики? 

1. Изучить влияние человека на экосистему.
2. Выяснить положение организмов в системе органического мира.
3. Создать таксономическую характеристику видов.
4. Создать классификацию организмов.

Задание 4.
Какой критерий открытия нового вида считается наиболее современным?

1. морфологический;
2. экологический;
3. анатомический;
4. генетический.

Ответы:1. – 1; 2. – 4; 3. – 1; 4. – 4.