Систематика изучает биологическое разнообразие организмов. Основная цель любого систематического исследования — классификация существующего (и существовавшего ранее) многообразия и установление родственных и эволюционных отношений между видами и другими группами организмов (таксонами).
Высшая таксономическая категория в систематике — царство (Regnum). Современные систематики выделяют от трех до девяти царств органического мира. Наиболее широко известны системы известного американского биолога Р. Х. Уиттекера (обосновавшего выделение пяти царств живой природы) и одного из крупнейших отечественных ботаников, академика А. Л. Тахтаджяна. Согласно представлениям последнего, на Земле существуют четыре царства органического мира:
- Царство Прокариоты включает бактерии, сине-зёленые водоросли (цианобактерии) и лучистые грибки (актинобактерии, актиномицеты).
- Царство Грибы объединяет в себе гетеротрофные неподвижные, большей частью нитчатые организмы.
- Царство Растения состоит из фотосинтезирующих эукариотических организмов (по мнению других систематиков, оно должно включать только высшие растения).
- Царство Животные — организмы, клетки которых лишены плотной клеточной оболочки, не содержат пластид и фотосинтетических пигментов.
По традиции организмы, входящие в царства прокариот и грибов, рассматриваются здесь вместе с царством растений в узком, современном его понимании.
Задача систематики — каталогизация, сопоставление и анализ признаков организмов и создание на этой основе классификационной системы, которая отражала бы эволюционные взаимоотношения между организмами, являлась бы отражением эволюционного процесса. Классификационная система подразделяется на соподчиненные друг другу систематические категории, или единицы, — таксоны.
Основная таксономическая категория, используемая в биологической систематике, — вид. Специфика каждого вида выражена морфологически и служит выражением его генетических особенностей. Близкие виды образуют роды, близкие роды — семейства, семейства — порядки, порядки — классы, классы — отделы, и, наконец, отделы образуют царства органического мира. Каждое растение принадлежит к ряду последовательно соподчиненных таксонов. Это иерархическая система классификации.
В биологии любое научное название вида (в том числе и вида растений) состоит из двух латинских слов (является бинарным): и него входят название рода и видовой эпитет. Например, паслён чёрный (Solanum nigrum). Каждый род (в том числе род Паслён) содержит в своем составе определенное количество видов, отличающихся друг от друга своей морфологией, биохимией, экологией, ролью в растительном покрове и другими свойствами.
Бинарные латинские названия растений приняты научным сообществом, понятны специалистам разных стран и закреплены в Международных номенклатурных кодексах, регулирующих и определяющих таксономические правила. В научных публикациях следует пользоваться международной номенклатурой, а не местными названиями растений. Основателем бинарной номенклатуры является выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778), который в 1753 г. опубликовал свой труд «Species plantarum» («Виды растений»).
Положение вышеназванного вида (паслён чёрный) в современной классификационной системе таково:
- Царство Plantae — растения.
- Отдел Angiospermae, или Magnoliophyta — Покрытосеменные, или Цветковые растения.
- Класс Dicotyledones — двудольные.
- Порядок Scrophulariales — Норичникоцветные.
- Семейство Solanaceae — Паслёновые.
- Род Solanum — Паслён.
- Вид Solanum nigrum — Паслён чёрный. Видовое название необходимо сопровождать фамилией автора, который впервые дал научное описание вида и ввел его название в научный обиход: Solanum nigrum L. (L. — аббревиатура фамилии Линнея — Linnaeus).
Согласно Международному кодексу ботанической номенклатуры, существуют правила образования названий для таксонов различного ранга, что позволяет сразу различать их уровень. Так, многочисленные названия отделов имеют окончания -phyta. Например, отдел Цветковые растения называется Magnoliophyta, отдел Зеленые водоросли — Chlorophyta и пр. Название порядков имеет окончание -ales. Например, порядок Лютикоцветные — Ranales, порядок Злакоцветные — Poales и т. д. Название семейств имеет окончание -ceae. Например, семейство Розоцветные — Rosaceae, семейство Бобовые — Fabaceaeи т. д.
Общая характеристика систематики растений и животных
Органический мир сложен и многообразен. Для того чтобы понять его и ориентироваться в нем, человек создавал различные системы органического мира. Системы сначала были искусственными, так как строились на случайных признаках, не учитывающих глубинное родство организмов. И только после открытия эволюционной теории и выявления глубокого родства между различными, в том числе и далекими друг от друга, организмами, стало возможным создание естественной системы органического мира.
Это очень сложное дело, и естественная система пока полностью не сформирована, так как еще недостаточно сведений о тех или иных организмах, но основы такой системы разработаны, а место того или иного вида в этой системе уточняется. Рассмотрим в общем виде основную структуру системы органического мира, созданную трудами большого количества ученых-биологов:
Весь органический мир по принципу наличия клетки в организме разделяется на две империи — империи Неклеточные и Клеточные. Империя Неклеточные образована одним надцарством, в свою очередь состоящим из одного царства — Вирусы. Империя Клеточные по наличию в клетках ядра делится на два надцарства — Прокариоты и Эукариоты. Прокариоты образованы царством Прокариот, состоящего из двух отделов — отдел Бактерии и отдел Синезеленые водоросли. Эукариоты образованы тремя царствами — Растения, Животные, Грибы.
Система органического мира образована таксономическими единицами, или таксонами. Таксон (систематическая единица) — группа организмов, объединенных определенными признаками. Различают таксоны нескольких уровней. В настоящее время высшим таксоном считается Империя организмов, а элементарным таксоном — вид. Наука об определении и классификации организмов в соответствии с их эволюционными взаимоотношениями называется таксономией.
Необходимо знать следующие таксоны животных и растений.
1. Таксоны царства Животные (в порядке убывания):
царство → тип → класс → отряд → семейство → род → вид
(некоторые таксоны опущены, например подтип, подотряд, подсемейство и др.).
2. Таксоны царства Растения (в порядке убывания):
царство → отдел → класс → порядок → семейство → род → вид
(некоторые таксоны опущены, например подотдел, подкласс, под-порядок и др.).
Важно помнить, что организмы имеют родовое и видовое название (характеризуются бинарной номенклатурой), например одуванчик лекарственный (одуванчик — родовое название; лекарственный — видовое), лягушка травяная, жаба обыкновенная и т. д. В науке используют двойные латинские названия, что делает систематику (таксономию) растений, животных, грибов международной наукой.
Классификация организмов по их экологической роли, исходя из способов питания
Вам известно, что по типу питания организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. В зависимости от экологической роли эти организмы разделяют на несколько групп. Рассмотрим эту классификацию.
1. Продуценты — автотрофы, которые из неорганических соединений синтезируют органические вещества, являющиеся пищей для всех других организмов.
Экологическая роль продуцентов состоит в том, что они составляют начало всех пищевых цепей и в круговороте веществ осуществляют перевод неорганических веществ в органические. К продуцентам относят все растительные организмы (водоросли, покрытосеменные, голосеменные и т. д.), а также хемосинтетики (например, серобактер).
2. Консументы — организмы, усваивающие органические вещества и частично переводящие их в неорганические, а частично — в органические соединения нового вида. Консументы «передают» органические вещества от одного звена пищевой цепи к другому.
Консументы делятся на несколько групп по порядку нахождения в пищевой цепи.
- Консументы 1-го порядка — это растительноядные животные — фитофаги (заяц, овцы и др.); они переводят органические вещества растительного происхождения в органические вещества животного происхождения и часть органических веществ превращают в неорганические за счет процессов диссимиляции.
- Консументы 2-го порядка — плотоядные животные, питающиеся другими животными, в частности, растительноядными. Существуют консументы более высоких порядков.
3. Редуценты — гетеротрофные организмы, главная экологическая функция которых состоит в превращении органических веществ в неорганические.
К редуцентам относят гнилостные бактерии, грибы (сапрофиты), дождевых червей и т. д. Особую роль среди редуцентов занимают детритофаги — организмы, питающиеся детритом.
Редуценты завершают пищевые цепи, за счет их деятельности замыкается цикл в круговороте веществ в природе — неорганические вещества, образовавшиеся из органических, вновь вступают в цикл, являясь основой минерального питания продуцентов.
Необходимо отметить, что редуценты не только превращают органические вещества в неорганические — часть потребляемых ими органических веществ используется для синтеза органических веществ, образующих тело редуцентов, но в итоге деятельности редуцентов процесс превращения органики в неорганику преобладает. Аналогичное замечание можно сделать и относительно деятельности продуцентов: продуценты часть синтезируемых ими органических веществ преобразуют в неорганические (в процессах диссимиляции), но в итоге деятельности этих организмов из неорганических веществ синтезируются органические (этот процесс преобладает).
Следовательно, вышерассмотренные организмы в природных сообществах образуют цепи питания, в которых реализуется перенос веществ и энергии и за счет которых осуществляется круговорот веществ в природе.
Пищевые цепи многообразны, в них участвует большое число различных организмов, отдельные пищевые цепи перекрещиваются, что приводит к возникновению пищевых сетей. Многочисленность участников пищевых цепей и сетей способствует их устойчивости в природе, так как исчезновение одного из звеньев цепи легко заменяется другим звеном цепи.
Примерами простых пищевых цепей являются:
- Травянистые растения, произрастающие в водоеме (продуценты) → Растительноядные насекомые — жуки, стрекозы (консументы 1-го порядка) → Земноводные, питающиеся насекомыми (лягушка обыкновенная и др. — консументы 2-го порядка) → Водные пресмыкающиеся (например, уж обыкновенный — консумент 3-го порядка) → Хищные птицы, питающиеся ужами (консумент 4-го порядка) Гнилостные бактерии, разлагающие трупы умерших хищных птиц (редуценты).
- Злаковые растения → Птицы, питающиеся злаками → Человек Гнилостные бактерии, разрушающие трупы людей.
- Злаки (пшеница) Кузнечики → Землеройка Хорь → Хищные птицы, питающиеся хорями → Гнилостные бактерии, уничтожающие трупы хищных птиц.
Основным признаком пищевой сети, отличающим ее от пищевых цепей, является наличие в первой нескольких взаимосвязанных цепей питания. Сети питания возникают в процессе эволюции в природных сообществах организмов (биогеоценозах) и являются основой устойчивости данного биогеоценоза в природных условиях. При небольших изменениях внешних условий пищевая сеть позволяет сохранить данное сообщество в течение длительного времени. Однако резкое изменение условий может привести к гибели данного биогеоценоза, что важно учитывать при воздействии хозяйственной деятельности человека на тот или иной регион.