Классификация органического мира

Современная классификация органического мира

Современная биология представляет комплекс, систему наук. Отдельные биологические науки или дисциплины возникли вследствие процесса дифференциации, постепенного обособления относительно узких областей изучения и познания живой природы. Это, как правило, интенсифицирует и углубляет исследования в соответствующем направлении. Так, благодаря изучению в органическом мире животных, растений, простейших одноклеточных организмов, микроорганизмов, вирусов и фагов произошло выделение в качестве крупных самостоятельных областей зоологии, ботаники, протистологии, микробиологии, вирусологии.

Изучение закономерностей, процессов и механизмов индивидуального развития организмов, наследственности и изменчивости, хранения, передачи и использования биологической информации, обеспечения жизненных процессов энергией является основой для выделения эмбриологии, биологии развития, генетики, молекулярной биологии и биоэнергетики. Исследования строения, функциональных отправлений, поведения, взаимоотношений организмов со средой обитания, исторического развития живой природы привели к обособлению таких дисциплин, как морфология, физиология, этология, экология, эволюционное учение. Интерес к проблемам старения, вызванный увеличением средней продолжительности жизни людей, стимулировал развитие возрастной биологии.

Для уяснения биологических основ развития, жизнедеятельности и экологии конкретных представителей животного и растительного мира неизбежно обращение к общим вопросам сущности жизни, уровням ее организации, механизмам существования жизни во времени и пространстве. Наиболее универсальные свойства и закономерности развития и существования организмов и их сообществ изучает общая биология. Сведения, получаемые каждой из наук, объединяются, взаимодополняя и обогащая друг друга, и проявляются в обобщенном виде, в познанных человеком закономерностях, которые либо прямо, либо с некоторым своеобразием (в связи с социальным характером людей) распространяют свое действие на человека.

Основными методами биологии являются наблюдение (позволяет описать биологические явления), сравнение (дает возможность найти общие закономерности в строении и жизнедеятельности различных организмов), эксперимент, как опыт (помогает исследователю изучить свойства биологических объектов), моделирование (имитируются многое процессы, недоступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения), исторический метод (позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познать процессы развития живой природы).

Исследования К. Линнея

В классической биологии родство организмов, относящихся к разным группам, устанавливали путем сравнения организмов во взрослом состоянии, эмбрионального развития, поиска переходных Ископаемых форм. Современная биология подходит к решению этой задачи также путем изучения различий в нуклеотидных последовательностях ДНК или аминокислотных последовательностях белков. По главным своим результатам схемы эволюции, составленные на основе классического и молекулярно-биологического подходов, совпадают.

Ранее люди классифицировали организмы в зависимости от их практического значения. К. Линней (1735) ввел бинарную классификацию, согласно которой для определения положения организмов в системе живой природы указывается их принадлежность к конкретному виду и роду. Хотя бинарный принцип сохранен в современной систематике, оригинальный вариант классификации К. Линнея носит формальный характер. Биологи до создания теории эволюции относили живые существа к соответствующему роду и виду по их подобию друг другу, прежде всего близости строения. Эволюционная теория, объясняющая сходство между организмами их генетическим родством, составила естественно-научную основу биологической классификации. Приобретя в эволюционной теории такую основу, современная классификация органического мира непротиворечиво отражает, с одной стороны, факт разнообразия живых форм, а с другой — единство всего живого. Его ботанические работы, особенно Роды растений, легли в основу современной систематики растений. В них Линней описал и применил новую систему классификации, значительно упрощавшую определение организмов. В методе, который он назвал "половым", основной упор делался на строении и количестве репродуктивных структур растений, т.е. тычинок и пестиков.

Еще более смелым трудом стала знаменитая Система природы, попытка распределить все творения природы – животных, растения и минералы – по классам, отрядам, родам и видам, а также установить правила их идентификации. Исправленные и дополненные издания этого трактата выходили 12 раз в течение жизни Линнея и несколько раз переиздавались после смерти ученого.

Систематика органического мира

Систематика – это часть ботаники и зоологии, изучающая разнообразие форм живого. Систематика даёт научные названия организмам, оценивает черты сходства и различия между ними. Важной частью систематики является таксономия, целью которой является разделение организмов на группы (таксоны) и расположение этих групп в порядке, отражающем их родственные связи и иерархию. Существует несколько методов определения относительного положения таксона в системе.

Попытки классификации живой материи предпринимались учёными неоднократно. Среди первых попыток можно вспомнить труды Аристотеля по зоологии и Теофраста по ботанике. Начало современной систематике положила "Система природы" Карла Линнея. Он разделил всех животных на шесть классов: звери, птицы, гады, рыбы, насекомые и черви, а все растения – на несколько классов по способу размножения. К середине XIX века некоторые учёные (например, Эрнст Геккель) наравне с животными и растениями стали выделять новое царство протистов, в которое вошли бактерии, водоросли, грибы и одноклеточные животные.

С развитием микробиологии стало ясно, что одной из важнейших характеристик организмов является их клеточное строение. В результате, в первой половине XX века были выделены два надцарства — прокариоты и эукариоты. Надцарство прокариот включило в себя бактерии и сине-зелёные водоросли, клетки которых не содержат ядра. Остальные клеточные организмы были отнесены к ядерным (эукариотам).

Особой формой, промежуточной между живым и неживым состоянием, являются вирусы, отличающиеся от всех остальных организмов отсутствием важнейшего признака организации живой материи – клеточного строения. Некоторые исследователи, чтобы показать отличие вирусов от других организмов, вводят новый таксон – империю – и включают в одну из империй вирусы, а в другую – все клеточные организмы.

В 90-х годах XX века учёные обратили пристальное внимание на очень древнюю и сравнительно малочисленную группу архебактерий. Выяснилось, что хотя клетка архебактерии и не содержит ядра, она разительно отличается по строению и от клетки эукариот, и от клетки прокариот. В результате архебактерии, рассматривавшиеся ранее как один из классов бактерий, в настоящее время нередко выделяются в отдельное царство или даже надцарство.

Итак, в основу деления организмов по надцарствам положено строение клетки. Что касается деления эукариот на царства, то устоявшейся точки зрения пока ещё нет. Любые искусственные разграничения нарушают естественные связи между организмами. Действительно, существует большое количество отличительных признаков, по каждому из которых может быть произведена классификация; среди них:

• строение организма;

      ·    способ получения органических веществ;

      ·    способность к передвижению.

В советских учебниках долгое время была распространена классификация эукариот по способу питания, подразумевавшая разделение надцарства эукариот на три царства: растения (фотосинтезирующие автотрофы), грибы (в основном, осмотрофные гетеротрофы) и животные (в основном, голозойные гетеротрофы). Однако, в эту схему достаточно сложно уложить, например, эвгленовые водоросли, которые могут питаться как автотрофно, так и гетеротрофно.

Рис.1. Система пяти царств (по Роберту Уитткеру)

В 1969 году Робертом Уиттекером была предложена система пяти царств, завоёвывающая сейчас всё больше и больше сторонников (рис.1). Прокариоты у него по-прежнему объединены в одно царство Monera. Примитивные эукариоты, не имеющие тканевой дифференциации (простейшие, водоросли, слизевики), объединены в царство Protista. Всё, что осталось от растений, (мхи, папоротники и семенные растения) составило царство Plantae, все высшие классы грибов – царство Fungi, все многоклеточные животные – царство Animalia.

Эта система, однако, тоже имеет свои недостатки. Среди них:

      ·    систематическое положение оомицетов и слизевиков, являющихся промежуточными формами между протистами и грибами, пока что не ясно;

      ·    сами грибы обладают многими признаками, сближающими их с протистами (таковыми, в частности, является отсутствие истинных тканей).

Таксономические категории

Наука о классификации животных и растений носит название таксономии, она определяет родственные связи между организмами. Основателем научной систематики был шведский ботаник Карл Линней, который ввел (1753) так называемую биномиальную номенклатуру, позволяющую с максимальной точностью определить положение любого животного или растения в системе. Согласно этой номенклатуре каждый вид получает двойное название: родовое и видовое. Все названия пишутся на латинском языке. Родовое имя пишется с большой буквы, видовое — с малой. Степень сходства между организмами, входящими в одну таксономическую категорию, возрастает по мере перехода к категориям более низкого ранга.

В биологической систематике объекты классифицируются с использованием системы иерархически соподчиненных таксономических категорий (вид, род, семейство, порядок, класс, отдел, царство) и бинарной номенклатуры, разработанных К.Линнеем. С использованием этих семи таксономических категорий можно описать систематическое положение любого из известных науке видов.
1. Вид (species) – низшая таксономическая категория. Названия видов состоят из двух частей (бинарные), например, Volvox globator. Первая часть указывает на принадлежность к роду, вторая отражает их видовую специфичность.
2. Род (genus) – основная надвидовая таксономическая категория, объединяющая филогенетически близкородственные виды, была предложена Ж.Турнефором.
3. Семейство (familia) – объединяет близкородственные роды, имеющие общее происхождение. Латинские названия семейств в ботанической систематике имеют окончания –ceae, например, Volvocaceae. Была предложена П.Маньолем.
4. Порядок (ordo) – объединяет филогенетически родственные семейства. Названия порядков оканчиваются на –les, например, порядок Volvocales. Предложена К.Линнеем.
5. Класс (classis) – объединяет родственные порядки растений. Стандартное окончание –phycea, например, Chlorophycea. Предложена К.Линнеем.
6. Отдел (divisio) – объединяет филогенетически родственные классы и соответствует главным ветвям филогенетического древа царства растений. Оканчиваются на –phyta, например, отдел Chlorophyta. Предложена А.Бленвилем.
7. Царство (regnum)- самая высокая таксономическая категория в биологической систематике, объединяющая филогенетически близкие отделы. Введена К.Линнеем. Общепринятых правил по формированию названий нет.

Основными таксонами являются царство, тип (отдел), класс, отряд (порядок), семейство, род, вид. Каждая предыдущая группа в этом списке объединяет несколько последующих (так, семейство объединяет несколько родов и, в свою очередь, принадлежит к какому-либо отряду или порядку). По мере перехода от высшей иерархической группы к низшей степень родства возрастает. Для более детальной классификации используются вспомогательные единицы, названия которых образуются прибавлением к основным единицам приставок "над-" и "под-", например, надцарство, подвид. Только виду можно дать относительно строгое определение, все остальные таксономические группы определяются достаточно произвольно.

Вид – это единственная таксономическая категория, которой можно дать относительно точное определение. Вот некоторые из определений вида:

      ·    Вид – это группа особей, обладающих единственным в своём роде набором морфологических (структурных) и функциональных признаков, т.е. внешним видом, особенностями расположения органов и их работы и т.п.

      ·    Вид – это группа особей, способных, скрещиваясь между собой, давать плодовитое потомство.

      ·    Вид – это группа особей, сходных по генотипу (количеству, размеру и форме хромосом).

      ·    Вид – это группа особей, занимающих одну и ту же экологическую нишу.

Современная система органического мира

Органический мир делится на два надцарства: ядерные (эукариоты) и безъядерные (доядерные, или прокариоты) и четыре царства: Растения, Грибы, Животные, Бактерии и цианобактерии. Основа их классификации — родство, общность происхождения организмов.

Бактерии и сине-зеленые, или цианобактерии — одноклеточные просто-организованные безъядерные организмы, автотрофы или гетеротрофы, посредники между неорганической природой и надцарством ядерных. Бактерии — разрушители органических веществ, их роль в разложении органических веществ до минеральных. Роль цианобактерии в биосфере — заселение бесплодных субстратов (камни, скалы и др.) и подготовка их для заселения разнообразными организмами.

Грибы — одноклеточные и многоклеточные организмы, обитающие как на суше, так и в воде. Гетеротрофы. Роль грибов в круговороте веществ в природе, в превращении органических веществ в минеральные, в почвообразовательных процессах.

Растения — одноклеточные и многоклеточные организмы, большинство которых в клетках содержит пигмент хлорофилл, придающий растению зеленую окраску. Растения — автотрофы, синтезируют органические вещества из неорганических с использованием энергии солнечного света. Растения — основа для существования всех других групп организмов, кроме сине-зеленых и ряда бактерий, так как растения снабжают их пищей, энергией, кислородом.

Животные — царство организмов, активно передвигающихся в пространстве (исключение составляют некоторые полипы и др.). Гетеротрофы. Роль в круговороте веществ в природе — потребители органического вещества. Транспортная функция животных в биосфере — переносят вещество и энергию.



Похожие главы из других работ:

Возраст Солнца, Звезд, Вселенной. Отличия научной картины мира от классической. Распределение солнечной энергии

2. ДАЙТЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О НАУЧНОЙ МЕТОДОЛОГИИ И ФОРМИРОВАНИИ КРИТЕРИЯ ИСТИНЫ В РАЗНОЕ ВРЕМЯ. ЧЕМ ОТЛИЧАЕТСЯ СОВРЕМЕННАЯ НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА ОТ КЛАССИЧЕСКОЙ? КАК ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ПРЕЕМСТВЕННОСТЬ ИДЕЙ И КОНЦЕПЦИЙ

При смене картины мира пересматриваются основные вопросы мироздания, структура знаний и место науки в жизни общества. Среди естественных наук в течение двух столетий, несомненно, лидировала физика, исследовавшая явления неживой природы…

Галофильные микроорганизмы озера Мраморное

1.4. Продукция и деструкции органического вещества микроорганизмами

В соленых озерах непрерывно протекают процессы образования и разложения ОВ при участии различных физиологических групп бактерий. В таких водоемах высокие значения минерализации ограничивают развитие высших форм жизни (Заварзин и др., 2000)…

Генетика и эволюционное учение

5. Современная генетика.

Если век XIX по праву вошел в историю мировой цивилизации как Век Физики, то стремительно завершающемуся веку XX-му, в котором нам счастливилось жить, по всей вероятности, уготовано место Века Биологии, а может быть, и Века Генетики…

Генетика и эволюция. Основные аксиомы биологии

12. Современная генетика

Если век XIX по праву вошел в историю мировой цивилизации как Век Физики, то стремительно завершающемуся веку XX-му, в котором нам счастливилось жить, по всей вероятности, уготовано место Века Биологии, а может быть, и Века Генетики…

Геоцентрическая система мира

Аристотелевская система мира

Начиная с IV века до н. э. греческие мыслители строят геометрические модели мира, призванные объяснить движение небесных светил. Рождению новой космологической модели способствовал самый выдающийся ученый Древней Греции — Аристотель (384 — 322 гг…

Геоцентрическая система мира

Птолемеевская система мира

Попытка решения трудностей в модели Аристотеля была предпринята выдающимся александрийским ученым Клавдием Птолемеем. Клавдий Птолемей (90-168 г.г. н. э.) — выдающийся греко-египетский астроном, астролог, математик, географ и оптик, вероятно…

Иерархическая организация

1.2 Современная иерархия

Многие исследователи пытаются разместить вce живые системы в едином иерархическом ряду, но при этом обычно те или иные системы остаются за бортом—то биогеоценозы, то популяции, то виды, не говоря уже о надвидовых таксонах…

Исторические эволюции картин мира

3. Современная картина мира

В ХХ в. на роль лидера научного познания наряду с физической претендует и биология, к которой относятся такие мощные направления, как эволюционное учение, генетика и экология, ставшая наукой о биосфере в целом…

Концепции современного естествознания

2. Физические картины мира. Многообразие и единство мира. Микро-, макро — и мегамир. Геометрия Вселенной. Вопрос о конечности и бесконечности Вселенной

Нет ничего более волнующего, чем поиски жизни и разума во Вселенной. Уникальность земной биосферы и человеческого интеллекта бросает вызов нашей вере в единство природы. Человек не успокоится, пока не разгадает загадку своего происхождения…

Научная картина мира, понятие, структура, функции. Корпускулярно–волновой дуализм. Его сущность

2.2 Современная научная картина мира и ее отличие от ненаучных картин мира.

Основой современной научной картины мира являются фундаментальные знания, полученные, прежде всего, в области физики. Однако в последние десятилетия прошлого века все больше утверждалось мнение…

Представление о критерии истинности знания

8. Раскройте сущность микро- и макроэволюции, приве-дите примеры действующих в них процессов.

Каковы доказательства эволюции органического мира?

Современная эволюционная теория подразделяет сложный эволюционный процесс на два этапа: макро- и микроэволюцию. Знание элементарных представлениий, лежащих в основе эволюции…

Развитие гелиоцентрической системы мира от её появления до её признания

2. Система мира Коперника

Николай Коперник родился в 1473 г.

в польском городе Торне. Сын богатого купца, он получил всестороннее образование в лучших университетах того времени. Затем в 1505 г…

Системы живого мира

2. Классическая система живого мира

Построение естественной системы органического мира является непрерывным процессом. Это связано с бесконечной серией все углубляющихся и усложняющихся исследований…

Современная классификация органического мира. История развития жизни на нашей планете

1. Современная классификация органического мира

Современная классификация органического мира. История развития жизни на нашей планете

1.3 Систематика органического мира

Систематика — это часть ботаники и зоологии, изучающая разнообразие форм живого. Систематика даёт научные названия организмам, оценивает черты сходства и различия между ними. Важной частью систематики является таксономия…

Шпаргалка: Современная классификация органического мира. История развития жизни на нашей планете

—PAGE_BREAK—1.3 Систематика органического мира

Систематика – это часть ботаники и зоологии, изучающая разнообразие форм живого. Систематика даёт научные названия организмам, оценивает черты сходства и различия между ними. Важной частью систематики является таксономия, целью которой является разделение организмов на группы (таксоны) и расположение этих групп в порядке, отражающем их родственные связи и иерархию. Существует несколько методов определения относительного положения таксона в системе.

Попытки классификации живой материи предпринимались учёными неоднократно. Среди первых попыток можно вспомнить труды Аристотеля по зоологии и Теофраста по ботанике. Начало современной систематике положила «Система природы» Карла Линнея. Он разделил всех животных на шесть классов: звери, птицы, гады, рыбы, насекомые и черви, а все растения – на несколько классов по способу размножения. К середине XIX века некоторые учёные (например, Эрнст Геккель) наравне с животными и растениями стали выделять новое царство протистов, в которое вошли бактерии, водоросли, грибы и одноклеточные животные.

С развитием микробиологии стало ясно, что одной из важнейших характеристик организмов является их клеточное строение.

В результате, в первой половине XX века были выделены два надцарства — прокариоты и эукариоты. Надцарство прокариот включило в себя бактерии и сине-зелёные водоросли, клетки которых не содержат ядра. Остальные клеточные организмы были отнесены к ядерным (эукариотам).

Особой формой, промежуточной между живым и неживым состоянием, являются вирусы, отличающиеся от всех остальных организмов отсутствием важнейшего признака организации живой материи – клеточного строения. Некоторые исследователи, чтобы показать отличие вирусов от других организмов, вводят новый таксон – империю – и включают в одну из империй вирусы, а в другую – все клеточные организмы.

В 90-х годах XX века учёные обратили пристальное внимание на очень древнюю и сравнительно малочисленную группу архебактерий. Выяснилось, что хотя клетка архебактерии и не содержит ядра, она разительно отличается по строению и от клетки эукариот, и от клетки прокариот. В результате архебактерии, рассматривавшиеся ранее как один из классов бактерий, в настоящее время нередко выделяются в отдельное царство или даже надцарство.

Итак, в основу деления организмов по надцарствам положено строение клетки. Что касается деления эукариот на царства, то устоявшейся точки зрения пока ещё нет. Любые искусственные разграничения нарушают естественные связи между организмами. Действительно, существует большое количество отличительных признаков (рис.2), по каждому из которых может быть произведена классификация; среди них:

·                   строение организма;

·                   способ получения органических веществ;

·                   способность к передвижению.

В советских учебниках долгое время была распространена классификация эукариот по способу питания, подразумевавшая разделение надцарства эукариот на три царства: растения (фотосинтезирующие автотрофы), грибы (в основном, осмотрофные гетеротрофы) и животные (в основном, голозойные гетеротрофы). Однако, в эту схему достаточно сложно уложить, например, эвгленовые водоросли, которые могут питаться как автотрофно, так и гетеротрофно.

В 1969 году Робертом Уиттекером была предложена система пяти царств, завоёвывающая сейчас всё больше и больше сторонников (рис.1). Прокариоты у него по-прежнему объединены в одно царство Monera. Примитивные эукариоты, не имеющие тканевой дифференциации (простейшие, водоросли, слизевики), объединены в царство Protista. Всё, что осталось от растений, (мхи, папоротники и семенные растения) составило царство Plantae, все высшие классы грибов – царство Fungi, все многоклеточные животные – царство Animalia.

Эта система, однако, тоже имеет свои недостатки. Среди них:

·                   систематическое положение оомицетов и слизевиков, являющихся промежуточными формами между протистами и грибами, пока что не ясно;

·                   сами грибы обладают многими признаками, сближающими их с протистами (таковыми, в частности, является отсутствие истинных тканей).

1.4 Таксономические категории

Наука о классификации животных и растений носит название таксономии, она определяет родственные связи между организмами. Основателем научной систематики был шведский ботаник Карл Линней, который ввел (1753) так называемую биномиальную номенклатуру, позволяющую с максимальной точностью определить положение любого животного или растения в системе. Согласно этой номенклатуре каждый вид получает двойное название: родовое и видовое. Все названия пишутся на латинском языке. Родовое имя пишется с большой буквы, видовое — с малой. Степень сходства между организмами, входящими в одну таксономическую категорию, возрастает по мере перехода к категориям более низкого ранга. Применяются следующие таксономические категории:
<img width=«291» height=«319» src=«ref-1_1347939374-12472.coolpic» v:shapes="_x0000_i1025">
Основными таксонами являются царство, тип (отдел), класс, отряд (порядок), семейство, род, вид. Каждая предыдущая группа в этом списке объединяет несколько последующих (так, семейство объединяет несколько родов и, в свою очередь, принадлежит к какому-либо отряду или порядку). По мере перехода от высшей иерархической группы к низшей степень родства возрастает. Для более детальной классификации используются вспомогательные единицы, названия которых образуются прибавлением к основным единицам приставок «над-» и «под-», например, надцарство, подвид. Только виду можно дать относительно строгое определение, все остальные таксономические группы определяются достаточно произвольно.

Вид – это единственная таксономическая категория, которой можно дать относительно точное определение. Вот некоторые из определений вида:

·                   Вид – это группа особей, обладающих единственным в своём роде набором морфологических (структурных) и функциональных признаков, т.е. внешним видом, особенностями расположения органов и их работы и т.п.

·                   Вид – это группа особей, способных, скрещиваясь между собой, давать плодовитое потомство.

·                   Вид – это группа особей, сходных по генотипу (количеству, размеру и форме хромосом).

·                   Вид – это группа особей, занимающих одну и ту же экологическую нишу.
    продолжение
—PAGE_BREAK—

Главная / Лекции 1 курс / Медицинская биология / Вопрос 9. Учение об организации живого / 4. Структуры уровней органического мира

4. Структуры уровней органического мира

Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня. Характер клеточного уровня организации определяется молекулярными и субклеточными уровнями, организменный — клеточным, тканевым и органным, видовой (популяционный) — организменным и т. д.

Следует отметить большое сходство дискретных единиц на низших уровнях и все возрастающее различие — на высших.

Таблица 1. Уровни организации органического мира

Основная группа или ступень	Уровень
Биологические микросистемы	Молекулярный. Субклеточный. Клеточный.
Биологические мезосистемы	Тканевой. Органный. Организменный (организм как целое).
Биологические макросистемы	Популяционно-видовой. Биоценотический (сообщества, биогеоценозы). Биосфера в целом (глобальный).

Далее по теме:

Предложенный. Вашему вниманию учебное пособие построен с учетом задач программы учебного курса"Ботаника", предусмотренных для студентов высшей педагогической школы

Задача курса состоит в том, чтобы ознакомить студентов с разнообразием растительных форм, раскрыть взаимосвязи между растениями и окружающей средой, изучить процессы, которые проходят в органах росли ин, показать хозяйственное значение и необходимость рационального использования и охраны растительных ресурсе.

Общей целью курса"Ботаника"является раскрытие закономерностей внутренней и внешней строения растительного организма. Доказать, что растение является целостным организмом, сформировавшийся постепенно во время онтогенез зу и филогенеза. Раскрыть родство растений рассмотреть принципы и основные положения международного кодекса ботанической номенклатур номенклатури.

По структуре учебное пособие составляет курс лекций. Практика показала, что это способствует эффективной подготовке к семинарским и практическим занятиям, облегчает проработки учебного материала для само остийного изучения. После изложения учебного материала в пособии помещены вопросы для самопроверки знаний студентеів.

Создавая учебное пособие для будущих специалистов, авторы включили в его текст научно-популярную информацию под рубриками"Из истории науки","Из истории народов","Эволюционный процесс","Со мир ту науки","Интересно знать","Важно знать","Для любознательныхаво знати", "Важливо знати", "Для допитливих".

Настойчивое изучение курса"Ботаника"обеспечит студентов необходимым объемом теоретических знаний, практических умений и навыков, позволяющих молодому специалисту преподавать в соответствии с современными и требованиями и на должном уровному рівні.

. С уважением и пожеланием успехов авторы

ЛЕКЦИЯ 1 РАЗНООБРАЗИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

. План

1. Естественная система органического мира

2 Структурные уровни организации живых организмов

3. Краткая история растительного мира

Основные понятия: естественная система, прокариоты, эукариоты, систематика, таксоны, таксономические категории (таксономические единицы), структурные уровни организации живой материи, геологическая эра, период, эпоха

1 Естественная система органического мира

Весь современный органический мир принято делить на две империи. Империя неклеточных (Noncellulata) состоит только из одного царства. Вирусы (Vira), но по мнению многих ученых, вирусы — не настоящие и организмы, так как не способны к самостоятельному обмена веществ. Империя клеточных (Cellulata) делится на два надцарства: безъядерные (или прокариоты (от латт. pro — перед, к; karion — ядро)) и ядерные (или эукариоты (от греч eu — полностью, karion — ядро))

По палеонтологическим данным, прокариоты на нашей планете возникли около 3,2 млрд лет назад, тогда как эукариоты намного моложе — их возраст составляет лишь около 1,6 млрд лет

Прокариотические клетки по размерам значительно меньше эукариотических — их средний диаметр составляет около 0,5-2 мкм, тогда как у эукариот — 5-20 мкм

Клетки прокариот и эукариот на фенотипическом уровне подобные при наличии. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и белок-синтезирующего аппарата, представленного рибосомами, при наличии внешней мембраны (плазмалеммы), ферментных комплексов. В состав клеток прокари иот и эукариот входят белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, минеральные соединения и вода.

Прокариоты не имеют специализированных фотосинтетических органелл. Представители эукариот имеют специализированные органеллы — хлоропласты, где и сосредоточен весь пигментный комплекс

. Отмены между прокариот и эукариот на геномном уровне заключаются в том, что прокариотическая клетка является системой, которая содержит один геном, сосредоточен в нуклеоид, то есть моногеномною эукариотических клетках ина является системой с несколькими (двумя, тремя или даже четырьмя) неродственными геномами, то есть полигеномною.

Прокариоты не способны к фаго-и пиноцитоза, не имеют морфологически оформленного ядра, митохондрий, пластид, эндоплазматической сети, комплекса. Гольджи, лизосом, а также органелл, построенные с микротом—рубочок — жгутиков, базальных тел жгутиков, клеточного центра по центриолями. В прокариот отсутствуют митоз, мейоз, половой процесс, а обмен генетической информацией осуществляется парасексуальный — путем т рансформаций и коньюгаций. Прокариоты, в отличие от эукариот, способны очень быстро размножатьсяся.

Прокариоты составляют два царства:. Архебактерии (Archaebacteria) и. Бактерии (Eubacteria). Разница между которыми заключается в отсутствии двухслойной липидной мембраны в архебактерий и ее наличием у бактерий

Эукариоты разделяют на три царства:. Растения (Plantae или Vegetabilia). Грибы (Fungi),. Животные (Animalia) (табл. 1)

. Таблица 1

. СИСТЕМА. ОРГАНИЧЕСКОГО. МИРА

ИМПЕРИЯ
КЛЕТОЧНЫЕ	неклеточный
Надцарство	ВИРУСЫ
ПРОКАРИОТЫ	эукариот
ЦАРСТВО	ДРОБьЯНКЫ	РАСТЕНИЯ	ГРИБЫ	ЖИВОТНЫЕ
подцарство	бактерии	ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ	ВЫСШИЕ ГРИБЫ	одноклеточных
цианобактерии	НИЖЕ РАСТЕНИЯ	НИЖЕ ГРИБЫ	многоклеточных

По самым осторожным оценкам сегодня на нашей планете зарегистрировано около 1,8 млн видов живых организмов. Из них более 1000 видов вирусов, около 4500 видов дробьянок, около 500 тыс. видов — это растения, около 100 тыс. видов — грибы, у 1,5 млн видов — животные (из них более 1 млн. — насекомые). Это многообразие возникло вследствие длительного процесса эволюции, в ходе которого одни виды давали начало другим, некотор и исчезали. Виды, образовавшиеся от общего предка, сохраняют немало признаков сходства. Чем отдаленным исторический связь между видами, тем существеннее есть различия между ними. Таким образом, все виды, насе ляют нашу планету, повязкам связаны между собой родственными связями, то есть образуютутворюють естественную систему. Исследованием этой системы и попытками воспроизвести ее, то есть попытками отразить последовательность эволюционных событий на планете занимается систематика

. Систематика (от греч systematikos — упорядоченный) — наука, изучающая разнообразие живых организмов, устанавливает филогенетические связи между ними и другими таксономическими категориями органического мира и разработок обляе естественную классификацию. Воспроизведение природной системы (чаще называют разработкой или построением естественной системы) является одним из самых сложных и важных научных задач, стоящих перед биолог ией. Значительные теоретические обобщения биологии XIX и. ХХ в — эволюционная теория. Дарвина и симбиогенеза теория. Мере-жковського-Маргелис — были напрямую связаны с разработкой естественной системтеми.

Естественная система как научное, так и прикладное значение. Научная ценность природной системы заключается в том, что при ее построении требуются синтез и обобщение знания по всем областям биологии — би иохимии, биофизики, генетики, молекулярной биологии, цитологии, экологии. Таким образом, в естественной системе в концентрированном виде представлены достижения современной биологии в целом. Прикладное значение природной системы заключается в ее прогнозируемости.

Знание степени родства объектов позволяет методом аналогий прогнозировать свойства других объектов. Эта черта природной системы в чрезвычайном сту пени оказалась полезной для современной биотехнологии, особенно тогда, когда производится поиск новых биотехнологических объект объектеєктів.

Наука систематика оперирует двумя основными понятиями: таксонами и систематическими единицами (категориям)

. Таксон (от греч taxis — размещение, порядок) — это группа дискретных (обособленных) организмов, родственных между собой общностью признаков и свойств, благодаря чему им можно присвоить систематическую единицу (т таксономическую категорию).

. Систематическая единица в отличие от таксона, является понятием логичным, и отражает не реальные организмы, а определенный ранг или уровень классификации, к которому может быть отнесен определенный таксон на основе комплекса установленных такс сономичних озна.

Основные таксономические категории систематике растений, грибов и животных представлены в таблице 2

. Таблица 2

Итак, вишня обыкновенная — представляет собой таксон, а вид, род, семья и тд не является таксонами, а есть таксономическими категориями, или таксономическими единицами. Кроме основных таксономических категорий существуют также помо омижни: надцарство, подотдел, надкласс, подкласс, пидпорядок, подсемействина.

Каждый таксон, в соответствии с тем, к какой таксономической категории он относится, имеет собственную уникальную название. Порядок предоставления таксонам правильных и законных названий регламентируется. Международным кодек ксом ботанической номенклатуры (МКБН). Согласно. МКБН, правильной научным названием таксона является латинское название. Причем для таксонов ранга от отдела к семье устанавливаются специальные окончания, указывает ют, к которой таксономической категории относится данный таксон (табл. 3. 3).

. Таблица 3

. СПЕЦИАЛЬНЫЕ. ОКОНЧАНИЯ таксонов, принадлежащих к разным. ОСНОВНЫХ таксономической. КАТЕГОРИЙ

Таксономическая категория	Водоросли	Высшие растения	Примеры таксонов
Отдел (ОИУИзио)		Chlorophyta — зеленые водоросли Magnoliophyta — покрытосеменные
Класс (Classis)			Trebouxiophyceae — требуксия-фици Magnoliopsida — двудольные
Порядок (Ordo)		Chlorellales — хлореллальни Fagales — букоцвитни
Семья (Familia)		Chlorellaceae — хлорелла Fagaceae — буковые
Рид (Genus)	существительное единственного числа без специального окончания	Chlorella — хлорелла Quercus — дуб
Вид (Species)	биномен из названия рода и видового эпитета без специальных окончаний	Chlorella vulgaris — хлорелла обыкновенная Quercus robur — дуб черешчатый

Родовое название представляет собой существительное без специального окончания, написан с большой буквы. Видовое название является биноминальной, то есть состоит из двух слов, из которых первое является названием рода, а второе — зрелище им эпитетом. Правила написания названий царств и. Надцарство отдельно в. МКБН. НЕ оговореноні.

Рассмотрим таксономические категории одного из видов растений:

o вид -. Вишня обыкновенная (Cerasus vulgaris);

o род -. Вишня (Cerasus);

o семья -. Розовые (Rosaceae);

o порядок -. Розоцветные (Rosales);

o класс -. Двудольные (Magnoliopsida);

o отдел -. Покрытосеменные, или. Цветочные (Magnoliophyta);

o царство -. Растения (Plantae)

Жизнь существует на Земле около 5 млрд. лет. Однако то, что происходило в этот длительный период времени на Земле, наука представляет себе достаточно хорошо. Большую помощь в этом оказывает изучение горных пород, сохранивших окаменевшие остатки древних организмов. Известно, что горные породы залегают слоями и самый нижний слой является самым древним. Следовательно, остатки растений и животных, встречаемые в нижних слоях, должны быть более древними по происхождению, чем организмы, жившие в поздние эпохи и оказавшиеся в виде окаменелостей в более верхних слоях. Достаточно знать характерные для данного пласта ископаемые, чтобы определить возраст породы.

Современная наука располагает радиоактивными методами определения возраста пород – ториевым, урановым, рубидиевым, калиевым, углеродным и др. Эти методы позволили создать шкалу геологического летоисчисления, представляющую собственно историю развития жизни на Земле.

Архейская (самая древняя) эра, продолжавшаяся более 900 млн. лет, оставила мало, следов жизни, так как пласты сильно изменились под воздействием высокой температуры и давления. Найденные в горных породах этой эры графит, известняк и мрамор говорят о существовании в ту пору сине-зеленых водорослей и бактерий, которые за простую организацию (у них мелкие клетки без четко выраженного ядра) — получили название прокариотов.

В архее произошли три крупных ароморфоза, сыгравших громадную роль в дальнейшем развитии жизни на Земле: 1) возник половой процесс, приведший к обмену генами и появлению комбинативной изменчивости, которая значительно расширила материал для естественного отбора; 2) появился фотосинтез, приведший к разделению , единого органического мира по способу питания на мир растений и мир животных. Растения оказались способными синтезировать необходимые для жизни вещества из неорганических — автотрофные организмы. Они обеспечили накопление кислорода и органических веществ, которые использовали Для своей жизнедеятельности животные — гетеротрофные организмы; 3) образовались многоклеточные организмы, способные захватывать и переваривать более крупные частицы и осваивать новые среды обитания.

Протерозойская эра длилась примерно 2 млрд. лет. В эту эру процветали зеленые водоросли — организмы с типичными клетками — эукариоты. Среди них были формы свободноплавающие, и придонные. От последних в дальнейшем возникли формы с расчлененным телом. В протерозое процветали многоклеточные мор животные — кишечнополостные, кольчатые черви, моллюски, иглокожие и членистоногие, а в конце эры появились хордовые (бесчерепные).

В протерозойскую эру произошли следующие крупные ароморфозы: сформировалась

двусторонняя симметрия, обеспечившая дифференцировку тела на спинную и брюшную стороны, передний и задний концы. Спинная сторона выполняла защитную функцию, брюшная — обеспечивала движение и захват пищи, в переднем конце развивались органы чувств, а затем — нервные узлы и головной мозг. Это значительно повысило жизненную активность животных; появились первые хордовые — самый высокоорганизованный тип животных. Наличие хорды обеспечило опору мускулатуры; центральная нервная система в виде трубки способствовала их активизации, появились органы дыхания — жабры.

Палеозойская эра – эра древней жизни. Возраст – 570 млн. лет.

Кембрийский период получил своё название от древнего названия Уэльса. Кембрий продолжался около 80 млн. лет. Этот период характеризуется довольно ровным и теплым климатом. Суша, представлявшая в конце протерозоя единый суперконтинент, раскололась на отдельные материки, сгруппированные около экватора. Это привело к созданию большого количества мелких прибрежных районов, пригодных для расселения живых организмов. Кембрийский период ознаменовался возникновением и распространением представителей новых типов беспозвоночных животных, многие из которых имели известковый или фосфатный скелет. Ученые связывают это с появлением хищничества. Среди одноклеточных животных были многочисленны фораминиферы – представители простейших, имевших известковую раковину. Первыми из многоклеточных скелетных организмов были археоциаты – своеобразные существа, имевшие форму кубка с двойными стенками. Появились и достигли большого разнообразия трилобиты, относящиеся к типу членистоногих. Некоторые из находок в кембрийских отложениях (пластинки, своим строением напоминающие чешую рыбообразных) позволяют ученым предположить, что в это время могли появиться и древнейшие позвоночные. В целом в кембрии появились почти все известные типы животных.

Ордовикский период получил своё название от одного из кельтских племен, обитавших в той части Англии, где находятся характерные для этого периода остатки. В этот период происходили активные горообразовательные процессы, площадь суши значительно сократилась. В морях господствовали из растений разнообразные водоросли, из животных – трилобиты. Археоциаты к этому времени вымерли, на смену им пришли кораллы. Для ордовикских отложений характерны граптолиты – колониальные полухордовые животные, сочетавшие признаки беспозвоночных и позвоночных животных.

Силурийский период также получил название от кельтских племен. Климат силура был более сухим, чем в ордовике, увеличилась площадь суши, представленной суперконтинентом Пангей. В морях уменьшается разнообразие трилобитов, появляются новые членистоногие – ракоскорпионы, достигавшие в длину 2 метров. Начинается массовое распространение первых настоящих позвоночных – панцирных бесчелюстных. По форме тела они напоминали рыб, но принадлежали к другому классу. До настоящего времени сохранились представители этого класса – миноги.

Важнейшим ароморфозом этого периода был выход растений на сушу. Это были споровые растения псилофиты. Они росли на прибрежных мелководьях, настоящих корней у них не было, специальные нитевидные отростки служили для прикрепления к почве. Вслед за растениями на сушу вышли и представители животных. Ими были паукообразные, очень похожие на современных скорпионов.

Девонский период назван от графства Девоншир в Англии, где найдены характерные для этого периода слои древнего песчаника – следы древних пустынь. Продолжилось поднятие суши и сокращение площади морей. Климат стал более континентальным, в горных районах наблюдались оледенения.

В девонских морях господствующее положение заняли хрящевые рыбы, появились и костные рыбы. Среди костных рыб особое положение занимают кистеперые рыбы. Их плавники с мускулистой кистевидно

расчлененной лопастью позволяли им не только плавать, но и переползать по дну пересыхающих водоёмов. Долго считалось, что кистеперые рыбы, дав начало назем позвоночным, вымерли в палеозое. Однако в середине ХХ в. первую такую живую рыбу выловили у берегов Южной Африки. В честь первой исследовательницы этого «живого ископаемого» К. Латимер ры6у назвали Латимерией. К настоящему времени выловлено более 100 экземпляров этой крупной (длиной до 1, 8 м и весом до 95 кг) рыбы. Продолжалось освоение суши членистоногими. Появились и первые земноводные, которые, по-видимому, вели водный образ жизни, хотя и могли переползать по суше, — ихтиостеги и ла6иринтодоныl, внешне похожие на тритонов и саламандр и достигавшие длины до 5 м. От высыхания их защищала кожа, покрытая слизистым секретом. К концу девонского периода на поверхности суши стали возникать первые леса. Они состояли из споровых растений — папоротникообразных, плаунов, хвощей.

Каменноугольный период получил своё название из-за огромных масс каменного угля. Карбон отличался теплым мягким климатом и активной вулканической деятельностью. Чередующиеся наступления и отступления моря погубили массу животных и растений и образовали топи и болота, зараставшие древовидными папоротниками и хвощами. В этих условиях шло приспособление животных к различным средам обитания: на суше процветали пауки и скорпионы, в воздухе летали насекомые; в топях и болотах царствовали земноводные; в морях плавали иглокожие, моллюски.

В конце карбона и начале Перми произошли горообразовательные процессы, влажный климат сменился сухим.

Это привело к новым ароморфозам. На смену растениям пришли более высокоорганизованные и приспособленные к произрастанию условиях сухого климата семенные папоротники и голосеменные растения, у которых оплодотворение происходило вне воды. На смену земноводным пришли более приспособленные к новым условиям и высокоорганизованные — пресмыкающиеся. Роговой слой защищал их тело от высыхания, плотная оболочка и большой запас питательных веществ в яйце Обеспечивали благоприятные условия для развития зародыша.

Пермский период назван по имени русского города Пермь, возле которого найдены характерные отложения. Пермь отличалась засушливым континентальным климатом и активной вулканической деятельностью. Это способствовало дальнейшему распространению голосеменных и исчезновению древовидных хвощей и папоротников. В этот период вымерли трилобиты, многие земноводные, большее развитие получили пресмыкающиеся, насекомые, акулы и кистеперые рыбы.

Основной ароморфоз — на смену хвощам и папоротникам приходят голосеменные растения.

Мезозойская эра — эра средней жизни.

Название триасового периода происходит отложений, найденных в Германии поверх пермских отложений. В триасовый период климат был континентальным. Это способствовало развитию голосеменных растений и пресмыкающихся, заселивших всю планету. В морях обитали моллюски, иглокожие, акулы, двоякодышащие рыбы.

Крупным ароморфозом было появление в конце триаса первых млекопитающих и настоящих костистых рыб.

Юрский период получил название от цепи гор на границе Франции и Швейцарии. Юрский период отличался мягким климатом. В этот период господствовали голосеменные растения, были распространены небольшие хвощи, папоротники. Из животных особый расцвет получили пресмыкающиеся, заселившие моря, сушу и воздух.