Систематика — наука, которая описывает многообразие организмов Земли и распределяет их по группам на основе сходства и родства. Сейчас науке известно более 2 миллионов видов (приблизительная цифра), и изучать их без порядка невозможно. Систематика даёт каждому организму точный «адрес»: к какому царству, типу, классу, отряду, семейству, роду и виду он относится. Правильно построенная система отражает и историю происхождения организмов — их филогенез. На экзамене бывают вопросы о порядке таксонов, бинарной номенклатуре, критериях вида и признаках царств органического мира.
§1. История систематики
Аристотель (IV век до н. э.) делил животных на «имеющих кровь» и «бескровных» — одна из первых попыток классификации.
К. Линней (XVIII век, шведский учёный) в труде «Система природы» распределил растения и животных по иерархическим группам и ввёл бинарную номенклатуру. Растения он группировал в основном по числу и строению тычинок — это была искусственная система, так как она опиралась на один-два признака и не учитывала родство.
Ж. Б. Ламарк разделил животных на позвоночных и беспозвоночных.
После эволюционного учения Ч. Дарвина развилась естественная (филогенетическая) система: организмы группируют по совокупности многих признаков и общности происхождения.
Современная систематика, кроме морфологии, использует данные эмбриологии, биохимии и сравнения последовательностей ДНК.
Практическое значение систематики велико: точное определение вредителей и возбудителей болезней, поиск диких родственников лекарственных и культурных растений, учёт редких видов и включение их в Красную книгу возможны только при правильном определении видов. Например, не зная вида насекомого-вредителя, нельзя правильно выбрать меры борьбы с ним, а у близкородственных видов часто встречаются одни и те же лекарственные вещества.
§2. Таксономические единицы
Систематические группы называются таксонами. Они расположены иерархически — каждый высший таксон включает один или несколько низших:
Вид → род → семейство → отряд (у растений — порядок) → класс → тип (у растений — отдел) → царство.
Вид — наименьшая основная единица.
Несколько близких видов объединяются в род, близкие роды — в семейство, семейства — в отряд, отряды — в класс, классы — в тип, типы — в царство.
Высшая единица всегда включает низшую: в одном семействе несколько родов, а не наоборот.
Иногда используют промежуточные единицы: подтип (позвоночные), подкласс (плацентарные), подсемейство; выше царств — империя (неклеточные и клеточные) и надцарство (прокариоты и эукариоты).
У животных: тип и отряд; у растений: отдел и порядок.
§3. Вид и его критерии
Вид — совокупность особей, сходных по строению, жизнедеятельности и набору хромосом, населяющих определённую территорию (ареал), свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.
Для определения вида используют вместе несколько критериев:
морфологический — сходство внешнего и внутреннего строения;
физиологический — сходство процессов жизнедеятельности, главное — скрещивание с плодовитым потомством;
генетический — одинаковое число, форма и строение хромосом (например, у человека 2n = 46);
биохимический — состав белков и нуклеиновых кислот;
экологический — место в среде, питание, условия жизни;
географический — область распространения (ареал).
Одного критерия недостаточно: например, есть виды-двойники, внешне очень похожие, но не скрещивающиеся. Лошадь и осёл при скрещивании дают мула, но мул бесплоден — значит, лошадь и осёл разные виды.
§4. Бинарная номенклатура
К. Линней ввёл для каждого вида латинское название из двух слов:
Первое слово — название рода (с заглавной буквы), второе — видовой эпитет (со строчной): Homo sapiens, Felis catus, Triticum aestivum.
Это название едино во всём мире, поэтому исчезает путаница местных названий: одно растение может иметь десятки названий на разных языках, а научное — одно. Если первые слова названий двух видов совпадают, они относятся к одному роду.
§5. Царства органического мира
Неклеточные формы жизни — вирусы: размножаются только в клетке-хозяине, состоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки.
Прокариоты (безъядерные) — бактерии и цианобактерии (сине-зелёные водоросли): кольцевая ДНК в нуклеоиде; мембранных органоидов нет; рибосомы 70S; клеточная стенка из муреина.
Эукариоты (ядерные) делятся на четыре царства:
Растения — автотрофы (фотосинтез), стенка из целлюлозы, есть пластиды, запасной углевод — крахмал, неограниченный рост, неподвижны.
Животные — гетеротрофы, клеточной стенки нет, большинство активно передвигается, запас — гликоген, рост ограничен.
Простейшие (протисты) — одноклеточные эукариоты: амёба, инфузория, эвглена зелёная (в некоторых учебниках даются как подцарство в царстве животных).
Грибы сочетают признаки растений и животных, поэтому выделены в отдельное царство.
§6. Определение систематического положения
На экзамене часто просят расположить данные таксоны от большего к меньшему или наоборот. Алгоритм:
Сначала найдите царство и тип (отдел) — они самые крупные.
Если есть подтип, ставьте его после типа.
Затем класс → отряд (порядок) → семейство → род → вид.
Названия отрядов часто оканчиваются на «-образные», семейств — на «-иды», «-овые» (голубеобразные — отряд, голубиные — семейство).
Систематическое положение человека: царство животные → тип хордовые → подтип позвоночные → класс млекопитающие → отряд приматы → семейство гоминиды → род человек (Homo) → вид человек разумный (Homo sapiens).
Пример
Что можно сказать о Canis lupus (волк) и Canis familiaris (собака)?
Первое слово в обоих названиях одинаковое — Canis.
Первое слово обозначает род, значит, они относятся к одному роду.
Вторые слова разные — значит, виды разные.
Ответ: один род, два разных вида.
Пример
Расположите таксоны горлицы от большего к меньшему: 1) класс птицы; 2) тип хордовые; 3) вид горлица; 4) отряд голубеобразные; 5) подтип позвоночные; 6) семейство голубиные.
Самый крупный — тип: хордовые (2).
Затем подтип: позвоночные (5).
Класс: птицы (1); отряд: голубеобразные (4).
Семейство: голубиные (6); вид: горлица (3).
Ответ: 2 → 5 → 1 → 4 → 6 → 3.
Пример
От лошади и осла рождается мул. Являются ли лошадь и осёл одним видом?
Критерий вида (физиологический): особи одного вида скрещиваются и дают плодовитое потомство.
Мул бесплоден — сам потомства не даёт.
Значит, лошадь и осёл не дают плодовитого потомства.
Ответ: это разные виды (но один род — Equus).
Проверьте себя
Какой таксон является наименьшей основной единицей?
Какой термин у растений используется вместо «тип»?
Какое слово в названии Homo sapiens обозначает род?
Кто ввёл бинарную номенклатуру?
Из чего состоит клеточная стенка грибов?
Семейство входит в отряд или отряд в семейство?
Какой запасной углевод у животных?
Как называются виды, внешне одинаковые, но не скрещивающиеся?
Типичные ошибки
Менять местами семейство и отряд — отряд крупнее семейства.
Относить грибы к царству растений.
Писать видовой эпитет в бинарном названии с заглавной буквы — с заглавной пишется только род.
Путать цианобактерии с эукариотическими водорослями — это прокариоты.
Определять вид только по одному критерию (например, по внешнему сходству).
Писать «тип» для растений и «отдел» для животных — наоборот.