История систематики. Практические, искусственные, естественные, филогенетические системы.

Зачатки ботанического знания можно найти еще в доисторическое время. По мере накопления знаний о свойствах и признаках растений предпринимались первые попытки классификации. Зачатки сознательной систематики уже были у народов древнего Египта, Китая и Индии,Это период 5-2 тыс. лет до н.э. В целом историю систематики можно разделить на несколько периодов.

I. Период описательных или практических классификаций – от древних времен до XVI в. Цель — создание системы, удобной для пользования, выделялись признаки для надежного различения видов

Первый ботанический труд сделал ученик Аристотеля – Теофраст, Он описал более 450 видов хозяйственных и лекарственных растений, создал первую классификацию по принципу иерархии, в которой 4 группы – деревья, кустарники, полукустарники и травы. Плиний Старший – (середина 1в. н.э.РИм) — 39-томный труд «Естественная история», где упомянуто и описано около 1000 видов и форм. Диоскорид – (1в. н.э. Рим и Греция) –врач и ученый, создал трактат о лекарственных средствах «Materia medica», где описано и проиллюстрировано 600 видов растений, используемых в медицине. Период средневековья – упадок в развитии естественных наук. Единственный ботаническое сочинение – Альберт Великий (13 в.), немецкий магистр ордена доминиканцев – 7 книг о растениях. Сделал оригинальные описания, уделил внимание промежуточному положению грибов между животными и растениями, на различие между двудольными и однодольными по строению стебля. В эпоху Возрождения произошло три события, давших толчок развитию ботаники: а) в Италии возникли первые ботанические сады для разведения лекарственных растений; б) открыли способ гербаризации растений как метод документации и сохранения для повторного изучения – Лучо Гини (1490-1556г); распространение в XV в книгопечатания — появление травников – книг с описаниями и изображениями растений.II. Период искусственных систем. (построение производится на основе одного или немногих морфологических признаков). конец XVI- 2-я половина XVIIIвв. К этому времени накопилось уже настолько много различных сведений о растениях, что разработка классификации стала важнейшей задачей, позволяющей разобраться в многообразии растительного царства. Первая искусственная система была создана в 1583г итальянцем А.Чезальпино, изложенная в труде «16 книг о растениях». Каспар Баугин – придумал бинарную номенклатуру Конец XVII в, французский ботаник Турнефор, который установил четкую систему соподчиненности таксономических категорий и проработал понятие о роде – составил точные диагнозы около 700 родов; Aнгличанин Дж.Рей (конец 17в). – основоположник учения о виде, описал 19 тыс. видов, показал различия между однодольными и двудольными. использует совокупность признаков, из которых выделяет наиболее существенные. Линней создал «Систему природы, охватывающей три царства: животных, растений и минералов. Наибольшее внимание уделил ботанике. 1737г – Genera plantarum» — охарактеризовал 944 рода, 1753 – Species plantarum, где описано более 7 тысяч видов. Узаконил и ввел в действие бинарную номенклатуру — революционная реформа в номенклатуре. В целом система была довольна проста и удобна, с четким положением таксономических категорий– класс-порядок-род-вид-разновидность. III. Период создания естественных систем (в которой растения объединяются в таксоны по группе признаков). 2-я половина XVIII в. — 2-я пол. XIX в. А.Жюссье. 1789 г., Франция. Труд «Роды растений», где описано около 20 тыс. видов отнесенных к 1754 рода 100 порядкам и 15 классам. Основной принцип «Система должна отражать природу, а не навязываться ей. Живые организмы связаны в одну цепь от простого к сложному». Для построения используется совокупность признаков, имеющих разный Удалось выделить достаточно естественные группы – порядки (в совр. понимании семейства) и дать им удачные характеристики. (1778 – 1841), Швейцария. Выдающийся вклад – Огюстен Декандоль поставил задачу описать все виды земного шара. Сочинение «Предвестник естественной системы растительного царства» выходило в течение 50 лет (1823-1873), описано около 60 тыс. видов. До сих пор является одним из важнейших источников для систематиков. Система расположена от сложного к простому, определены объемы однодольных и двудольных, и даже правильно намечены некоторые эволюционные линии IV. Период филогенетических систем. А.Энглер (конец 19 нач. 20в) издал многотомный труд с описанием всех родов высших и низших растений мира. Эволюционист. Изложил принципы естественного расположения таксонов (важно не практическое удобство, а реальное отражение родства. Несмотря на недостатки в расположении крупных таксоновдо сих пор используется в определителях и гербариях.В XX в было создано множество филогенетических схем рядом известных ботаников: Веттштейн (1901), Г.Галлир, Ч.Бесси, Дж. Хатчинсон, Б.М.Козополянский (1922), Н.А. Буш (1940) и др.. В нашей стране в учебных целях наиболее часто применяется система А.Тахтаджяна (1942, 1954, 1959,1966),

2. Грибоподобные организмы. Отдел Слизевики (Myxomycota). Строение, особенности

Под грибоподобными понимаются организмы которые морфологически или экологически имеют некоторые сходства с грибами, но отличаются по ряду ключевых билхим, физиол и млекулярно генетт характеристик. Около 500 видов, эукариотные, гетеротрофные организмы вегетативное тело которых-многоядерный плазмодий, способный к амебоидному движению по субстрату. Голозойный способ питания(активный захват пищи плазмодием). Подвижная стадия-зооспоры с 2мя гладкими жгутиками, гаплоидные и диплоидные миксоамебы. В состав клетки входит целлюлоза. Слжный цикл разв содержит бесполое и половое разв.сапротрофы на гнилой древесине и опаде, редко внутрипаразитические (вставить жизн цикл) Ядра диплоидны. По окончанию роста плазмодий выползает на поверхность и приступает к репродуктивной стадии-формированию спорокарпов. В состав кл стеки входит целлюлоза. Полный цикл развития включает стадии: плазмодий, спорокарп, споры, зооспоры с двумя гладкими жгутиками, гаплоидные миксоамебы, зигота. Спорокарпы бывают: эталии, псевдоэталии, спорангии, плазмодиокарпы.

4. Грибоподобные организмы. Отдел Оомикота (Oomycota). Отличительные признаки отдела, особенности строения и размножения. Характеристика порядка Пероноспоровые (Peronosporales). Фитофтора. Значение.

Вегетативное тело представлено мицелием, как у грибов. Признаки отличия от настоящих грибов% клеточная стенка-целлюлоза и глюканы. Запасное вещество – глюкан водорастворимый Синтез лизина через диаминопиминовую кислоту, вегетативная стадия диплоидная.Мицелий неклеточный но хорошо развит, у паразитов есть гаустории и апрессоии. Подвижная стадия – зооспора с 2мя жгутиками(перистый и гладкий). Бесполое р: в зооспорангии образуется зооспоры. У некоторых видов зооспорангии отваливаются целиком и фунц-т как конидии.Пол процесс: оогамия. Имеется половой орган оогоний с яйцеклеткой, а мужской-антеридий, содержит ядра. Водныесапротрофы на растениях и водных остатках, почвенно наземные оомцеты-паразиты растений, плодовых тел нет.Признаки отличающие оомицеты от настоящих грибов: в клет стенке- целлюлоза, митохондрии с трубчатыми кристами, вегетативная стадия цикла диплоидная 2н, запасное вещество глюкан миколаминарин, синтез лизина через диаминопимелиновую кислоту.Порядок пероноспоровые. Паразиты цветковых растений, наиболее известный предст фитофтора или картофельный гриб. Размножается преимущественно бесполым путем, зооспоры с капельно жидкой влагой проникают через устьица на нижней стороне листа, образующийся мицелий идет по межклетникам и пускает внутрь клеток хозяина гаустории, высасывающие питательные вещества. Затем на мицелии формируются и высовываются из устьиц пучки спорангиеносцев с зооспорангиями лимоновидной формы. В зависимости от погодных условий зооспорангии функционируют по разному: при наличии капельно жидкой влаги образуются зооспоры, а в сухую погоду отрываются целиком, подобно конидиям, и затем на подходящем субстрате прорастают гифой.Поражает большое количество селькохоз культур.

5. Царство Грибы (Fungi, Mycetalia). Положение в системе живых организмов. Общая характеристика, отличия от растений и животных, эколого-трофические группы.

Общая характеристика царства грибов.Грибы – большая группа эукариотных гетеротрофных организмов, имеющих абсорбционный способ питания и размножающихся спорами. Включает по данным разных авторов от 100 до 250 тысяч видов. Отличия от растений:грибы – гетеротрофные редуценты В клеточной стенке – хитин Запасное вещество – гликогенМетаболиты — мочевина и серотонинОсобый путь синтеза лизинаОтличия от животных:неподвижность тела неограниченный рост плотная клеточная стенка осмотрофный способ питания размножение спорамиЧерты, присущие только грибам:вегетативное тело представлено мицелием (грибницей) – системой переплетающихся гиф. нет настоящих тканей — при образовании плодовых тел и других мицелиальных структур формируется ложная ткань плектенхима. Наличие дикариотической фазы в жизненном цикле многих представителей.Важные признаки в систематике грибов: строение мицелия (клеточное или нет, строение септ), наличие и строение подвижных стадий (зооспор, гамет).путь синтеза лизин. тип полового процесса. строение репродуктивных структур.МицелийТипичный – система грибных нитей — гифКлеточный – не клеточныйРазветвленный – не разветвленныйСубстратный – основные гифы, апрессории, гаусторииВоздушный – конидиеносцы, столоны Ризомицелий – примитивный, клетка с гифообразными отросткамиПсевдомицелий — из почкующихся клеток (дрожжи).плазмодий – голый протопласт, лишенный клеточной стенки (фактически это не мицелий) .Размножение.Вегетативное – участками мицелия (в т.ч. с образованием хламидоспор), почкованием. Бесполое: при помощи специализированных клеток или многокл. структур:эндогенные (зооспоры, спорангиоспоры); экзогенные (конидии) Половое:Хологамия – слияние целых (одноклеточных) организмов Изогамия – слияние двух одинаковых гамет Гетерогамия – слияние разных по размеру гамет Оогамия – слияние подвижной мужской гаметы и неподвижной женской (яйцеклетки) Гаметангиогамия – слияние не гамет, а недифференцированного на гаметы содержимого гаметангиев. Частный случай гаметангиогамии — зигогамия – слияние морфологически одинаковых многоядерных гаметангиев Соматогамия – слияние двух соматических (вегетативных) клеток первичного мицелия. Важный момент полового процесса у высших грибов – стадии плазмогамии и кариогамии разделены во времени, в результате чего после плазмогамии в клетке остается два ядра – наблюдается дикариотическая фаза жизненного цикла (каждая клетка – дикарион).Структуры полового спороношения:- сумки, базидии. ооспоры, зигоспоры, аскоспоры, базидиоспоры

Источник

СИСТЕМАТИКА ВЫСШИХ РАСТЕНИЙПЛАН Систематика как наука. Система ботанических

ПЛАН Систематика как наука. Система ботанических таксономических категорий. Принципы Международного кодекса ботанической номенклатуры. Цели и задачи систематики. Краткая история систематики растений как науки. Основные периоды и этапы. Искусственные, естественные, филогенетические системы. Общая характеристика высших растений. Происхождение высших растений. Основные направления эволюции высших растений.

1. СИСТЕМАТИКА КАК НАУКА Систематика высших растений – ботаническая наука, изучающая разнообразие всех существующих и вымерших высших растений и определяющая их место в системе органического мира. Таксон – это конкретная, реально существующая группа организмов (растений) определенного таксономического ранга. Каждое растение принадлежит к серии таксонов последовательно соподчиненных рангов. Любая система таксонов называется таксономией. Система основных ботанических таксономических категорий + пример таксонов: Царство — Regnum – Vegetabile (Plantae) – Растения Подцарство – Subregnum (+phyta) – Embriophyta – Высшие растения Отдел — Divisio (+phyta) — Magnoliophyta – Цветковые Класс — Classis (+opsida) – Magnoliopsida – Двудольные Порядок — Ordo (+ales) – Magnoliales – Магнолиевые Семейство — Familia (+aceae) — Magnoliaceae J.St.Hil. – Магнолиевые Род — Genus – Magnolia L. – Магнолия Вид — Species — Magnolia grandiflora L. – Магнолия крупноцветковая Форма — forma – lanceolata Ait. – форма Ланцетная

Бинарная (биноминальная) номенклатура – Карл Баугин, Карл Линней (1753). Название каждого вида состоит из двух латинских слов: родового названия и видового эпитета. (Alnus incana (ольха серая), Ranunculus repens (лютик ползучий)) Названия остальных таксонов униноминальные – т.е. состоят из одного слова. Ученый, первым описавший ранее не известный науке таксон и опубликовавший эти данные, является автором его названия. Фамилия автора пишется после латинского названия вида и всех остальных таксонов, как правило, в сокращенной форме: L. – Linneus, DC. – Де-Кандоль (Candolle A.de.), Kom. – Комаров. Разделы СИСТЕМАТИКИ РАСТЕНИЙ: определение, номенклатура и классификация растений. Определение – нахождение правильного научного названия для растения: 1. с помощью определителей; 2. путем сравнения с эталоном; 3. с помощью специалиста. Номенклатура – это выбор правильного научного названия для каждого таксона в соответствии с Международным Кодексом ботанической номенклатуры. Классификация – создание иерархической системы таксонов на основе определенного набора диагностических признаков (морфология, использование, свойства и т.д.) или на основе эволюционных связей растений (филогенетические системы).

ПРИНЦИПЫ БОТАНИЧЕСКОЙ НОМЕНКЛАТУРЫ Принцип независимости. Ботаническая номенклатура независима от зоологической и микробиологической номенклатуры. Принцип типификации. Применение названий таксонов определяется при помощи номенклатурных типов. Номенклатурный тип вида – это гербарный образец, по которому впервые давалось название виду (типовой экземпляр является контролем). Есть номенклатурные типы рода, семейства. Принцип приоритета. Номенклатура таксонов основана на приоритете в обнародовании. Законным считается латинское имя, которое было опубликовано в научной печати раньше других. (Точка отсчета – 1 мая 1753г. – выход книги К. Линнея «Species plantarum» («Виды растений»)). Принцип уникальности. Каждый таксон с определенными границами (таксономическим объемом), положением и рангом имеет только одно научное латинское название; остальные названия – синонимы. Принцип универсальности. Научные названия таксонов рассматриваются как латинские независимо от их происхождения и подчиняются правилам латинской грамматики. Названия растений на живых языках – русском, английском, китайском и др. – не считаются научными.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОДЕКС БОТАНИЧЕСКОЙ НОМЕНКЛАТУРЫ Создан сообществом ботаников для профессиональной деятельности и им же изменяется. В научных публикациях должны использоваться только научные латинские названия, соответствующие положениям Кодекса. Образование латинских названий подчиняется нормам латинского языка. Название не обязательно должно отражать существенные черты растения !

Основная цель систематики – создание универсального определителя и номенклатуры, а также классификации растений на основе их реальных эволюционных связей. МакроЗадача: выявление, описание и классификация всех растений Мира в информативную эволюционно значимую систему, отражающую филогенез растительного мира. Конкретные задачи: — Обобщение данных, получаемых другими науками — Изучение флор — Прогностическая роль систематики (предсказание свойств и признаков).

2. Краткая история систематики растений. Искусственные, естественные, филогенетические системы. 1 этап – прагматический включает два периода: описательных, или практических (утилитарных), классификаций – от древних времен до 16 века и искусственных систем – с XVI по XVIII века; 2 этап – классический включает два периода: естественных систем – с конца XVIII до середины XIX века и эволюционной филогенетической систематики (последарвиновский период) с конца XIX века до настоящего времени. 3 этап – неопрагматический включает современный период неклассических систем.

СИСТЕМЫ КЛАССИФИКАЦИЙ ТАКСОНОВ Искусственная (прикладная) система – основывается на одном или нескольких признаков и свойств, которые легко обнаруживаются. (лекарственные, пищевые, технические, кормовые и т.д.), по строению венчика, по плодам, строению чашечки, по внешнему облику (травы, деревья, кустарники). Недостаток — классифицируют не растения, а их признаки. Естественные системы учитывают максимальное количество признаков растений: морфологических, цитологических, генетических, биохимических и др., и основана на сравнении сходства растений по сумме выбранных признаков (системы Б. Жюссье, П. Декандоля и др.) Не объясняют причины сходства и различия таксонов. Филогенетические системы строятся на эволюционных связях таксонов, т.е. исходя из процесса их филогенеза. При построении таких систем предполагается, что растения, относящиеся к одному таксону имеют общих предков, поэтому связь между ними представляют или в виде родословного древа (монофилетические или полифилетические системы).

3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ Предки: Зеленые многоклеточные водоросли силурского периода с гетеротрихальным талломом. Доказательства: сходство пигментного состава, запасных питательных веществ, наличия у некоторых современных хетофоровых многокамерных гаметангиев. Предпосылки: появление гетеротрихальных зеленых водорослей; кислорода и защитного озонового слоя в атмосфере; горообразовательные процессы в начале палеозойской эры (570 млн. лет назад) – обмеление морей, появление суши  естественный отбор среди водорослей  наземные растения. Выход на сушу – 430-415 млн. лет назад конец силура (палеозой)

Pinophyta ?  Magnoliophyta (с середины девона, (с начала мела,

390млн. лет назад)

150 млн. лет назад)   ? Pteridospermopsida (семенные папоротники, от середины девона до мела,

380-145 млн. лет назад) Polypodiophyta  Девонские папоротниковидные (

405-360 млн. лет назад) Psilotophyta Lycopodiophyta Equisetophyta (с конца девона, (с начала девона, (с конца девона,

370 млн. лет назад)

400 млн. лет назад)

370 млн. лет назад)    Bryophyta Zosterophylophyta  ? Rhyniophyta (с конца девона, (с начала девона, (с начала девона,

370 млн. лет назад)

405 млн. лет назад)

405 млн. лет назад)   ?  Зеленые водоросли с изогамным половым процессом и изоморфной сменой поколений с гетеротрихальным типом талломов (типа Chaetophorales) – Силурийский период: 435-405 млн. лет назад (палеозойская эра).

АДАПТАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ НА СУШЕ И ИХ РЕШЕНИЕ ВЫСШИМИ РАСТЕНИЯМИ 1. защита от высыхания вегетативных органов – формирование эпидермы  проблема с газообменом – устьица;

2. Проблема с всасыванием воды и минеральных веществ в наземных условиях из почвы – необходимо увеличение площади соприкосновения со средой: решение проблемы – разделение тела на подземные и надземные органы с проводящей системой;

3. Увеличение фотосинтезирующей поверхности – образование листьев

4. Устойчивость в воздушной среде – механическая ткань, образование стелы – системы сосудисто-волокнистых пучков

5. Защита от высыхания спорангиев и гаметангиев – наличие многоклеточной стенки у спорангиев и гаметангиев (антеридии и архегонии); защита от высыхания спор (пыльцы) – кутинизированые споры (пыльца).

ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ НА СУШЕ постепенная редукция и потеря автономности гаметофита + редукция половых органов, при этом, усиление роли в жизненном цикле спорофита; стела – возрастание площади соприкосновения проводящих элементов с остальными тканями. От протостелы к сифоностеле и плектостеле у плауновидных, артростеле у хвощевидных, диктиостеле у папоротников, эустеле двудольных и атактостеле однодольных растений; проводящая ткань: от трахеид к сосудам и от ситовидных клеток к ситовидным клеткам с клетками-спутницами. теломы: превращение в стебли, листья, корни, спорофиллы в результате перевершинивания, планации, срастания и редукции.

Источник



Шпаргалка по "Ботанике"

1. История и методы систематики растений. Искусственные, естественные и филогенетические системы растений.

Систематика — это наука, изучающая многообразие организмов на Земле, их классификацию и эволюционные взаимоотношения.

Систематика растений, раздел систематики. С. р. имеет длинную историю — от первых попыток классификации, основанной на немногих, легко бросающихся в глаза внешних признаках, не связанных между собой внутренним единством и общностью происхождения, до современных систем, базирующихся на огромном числе фактов и учёте истинно родственных (гомологических) связей. Ещё Теофраст делил растения на 4 группы — деревья, кустарники, полукустарники, или кустарнички («фриганон»), и травы. В дальнейшем, до эпохи Возрождения, интерес представляют лишь наблюдения Альберта фон Больштедта (Альберта Великого), впервые отметившего различия между однодольными и двудольными растениями. В эпоху Возрождения итальянец Андреа Чезальпино опубликовал (1583) первую искусственную классификацию растений, основанную главным образом на строении «органов воспроизведения» — плодов и семян. Кроме основных групп, принятых им под влиянием Теофраста (деревья и кустарники, полукустарники и травы), он выделил также группу бессеменных растений — папоротники, мхи, грибы и водоросли. В конце 16 в. К. Баугин разграничил категории рода и вида и наметил основы биноминальной (бинарной) номенклатуры. В 1693 английский естествоиспытатель Дж. Рей установил понятие о виде, а в 1700 французский ботаник Турнефор — о роде. Третью основную таксономическую категорию — семейство определил ещё в 1689 французский ботаник П. Маньоль. Система Турнефора, основанная на строении венчика (класс губоцветных, класс четырёхлепестных и т. п.), получила широкое распространение благодаря её простоте. Более сложной, но более естественной была система Рея (1686—1704), в которую он ввёл название двудольные (Dicotyledones) и однодольные (Monocotyledones); эти 2 группы он расчленил на классы по типу плода, а классы — по признакам строения листа и цветка.

В современной филогенетической систематике можно выделить три крупные группы методов:

I. Биологические методы, то есть методы основанные на изучение самих растительных организмов. В пределах группы биологических методов выделяются следующие методы:

1. Морфологические методы, которые включают в себя собственно морфологический, анатомический, карпологический (т.е. изучение плодов растений), палинологический (изучение пыльцы), кариологический (изучение содержимого клеточных ядер) и тератологический (изучение уродов растительного мира).

2. Биохимические методы, основанные на изучении биохимических превращений в растительных организмах.

3. Физиологические, в основе которых лежит изучение физиологических процессов и реакций растений.

4. Собственно биологические: генетические, онтогенетические (изучение развития организма от зарождения до биологической смерти) и гибридологические (изучения гибридов и их генетических и биологических проявлений).

II. Топологические методы, основанные на изучении среды обитания растений.

К ним относятся:

1. Географический метод — изучение современного распространения растений.

2. Экологический метод, основанный на изучении местообитания растений.

3. Фитоценологический, основывается на изучении структуры растительных сообществ.

III. Вспомогательные или математические методы, к которым относятся вариационно-статистическая обработка и корреляционный анализ.

Искусственные системы растений (с 16 по 18 в.)

Период искусственных систем открывает итальянский ботаник А.Чезальпино. Чезальпино использовал 4 категории жизненных форм Теофраста, но объединил их в 2: древесные (деревья и кустарники) и травянистые (полукустарники и травы). В пределах этих групп он выделил 15 классов. Важным признаком Чезальпино считает положение "души", которая, по его мнению, должна быть у растений скрыта в сердцевине, и "сердца" — в семени (он полагает, что оно находится в месте отхождения семядолей от гипокотиля). Далее используется число семян в плоде, строение перикарпия и отчасти соцветия.

Французский ботаник Турнефор установил четкую систему соподчиненности таксономических категорий и дал глубокую проработку понятия о роде; описал более 1000 новых видов и составил четкий диагноз примерно 700 родов, снабженных точными аналитическими рисунками. Турнефор сохраняет деление на деревянистые (деревья и кустарники) и травянистые (травы и полукустарники) растения и выделяет 22 класса по строению венчика и отчасти плода. И среди деревянистых, и среди травянистых фигурируют однолепестные (спайнолепестные) и многолепестные, с цветками правильными и неправильными; "сложными" цветками названы соцветия типа корзинок сложноцветных.

Сильное влияние на развитие систематики оказали труды выдающегося английского естествоиспытателя Дж. Рея, одного из основоположников учения о виде. Рей ориентируется на общее внешнее сходство растений, которое определяется, конечно, совокупностью признаков, но для выделения и характеристики классов использует лишь какие-то отдельные особенности, которые кажутся ему более существенными для той или иной группы. Выделяет 33 класса.

Этот период завершил К.Линней — бинарная номенклатура растений. Выделяет 24 класса:

Кл. с 1 по 13-по кол-ву одиноч. тычинок;

Кл. с 14 по 20-по длине тычиноч. нитей;

Кл. с 21 по 23-по наличию цветков разн. полов на растении;

Кл.24-тайнобрачные (водоросли, грибы, мхи, папоротники)

Естественные системы (с конца 18 до сер. 19 в.)

Первая попытка создания естественной системы растений принадлежит французскому ботанику М.Адансону. Всего им описано 1700 родов и 58 семейств.

Вслед за Адансоном появилась система А.Л.Жюссье, с которой, по существу, и начинается эпоха естественных систем. Антуан Лоран Жюссье в 1789 г. опубликовал замечательный труд — "Роды растений", в котором описано около 20000 видов, отнесенных к 1754 родам, 100 порядкам (семействам в современном понимании) и 15 классам. Жюссье твердо стоит на позиции, что система должна отображать природу, а не навязываться ей. Живые организмы подчинены естественной иерархии и связаны в единую цепь от простого к сложному. На основе этих принципов Жюссье удалось выделить достаточно естественные группы — "порядки" и дать им удачные характеристики. Стремление же представить эти естественные группы в виде связной непрерывной "восходящей" цепи посредством определенного расположения классов успехом не увенчалось. В своих высших подразделениях и в общей схеме построения система сохранила неискусственность. Действительно, число семядолей и лепестков, положение завязи — это обычные признаки, более диагностические, чем таксономические, использовавшиеся в искусственных системах. Понятно, что при оперировании таким небольшим набором признаков классы у Жюссье оказались в большинстве своем очень сборными, а взаимное расположение классов — произвольным. Причины сходства между таксонами не обсуждаются, они только констатируются. Таким образом, историческая заслуга Жюссье не столько в разработке конкретной системы, сколько в формулировке идеи и ее обосновании. Но это было сделано так убедительно и столь солидно подкреплено превосходными четкими диагнозами родов и порядков, иллюстрирующими естественный метод, что не могло не привлечь внимания современников.

ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ конца 19 в. (последарвиновский период)

Основателем систематики, области науки, которая занимается классификацией живых организмов и взаимоотношениями между компонентами живого, считается Карл Линней. Однако только в конце 1950-х годов немецкий энтомолог Вилли Хенниг высказал идею, что систематика должна отображать известную эволюционную историю так близко, как только возможно. Так был основан подход к систематике, который он назвал филогенетической систематикой. Противники Хеннига пренебрежительно называли его последователей «кладистами», из-за акцента на признание только монофилетичных групп или клад. Однако кладисты быстро приняли это название как полезный термин, и кладистический подход начал преобладать в систематике. Противоположностью филогенетической систематики является фенетика.

Распространение дарвиновской теории эволюции естественным образом вело к представлению, что сродство на самом деле отражает генеалогическое родство, общность происхождения, а различия между таксонами характеризуют меру их расхождения, дивергенции в процессе эволюции.

Энглер обосновал «принципы естественного расположения» таксонов растений.

Главная цель филогенетической системы заключается в отражении родства организмов.

Необходимо отличать гомологичные сходства от аналогичных. Выделил примитивные и продвинутые признаки.

Энглер считал необходимым отличать первичную простоту от вторичного упрощения. Впервые описал явление гетеробатмии. Гетеробатмия — явление, когда таксон оказывается на разных уровнях организации по разным признакам.

Энглер предложил филогенетическую систему восходящего типа. Признаки многоплодниковых считал примитивными, но систему начинал с однопокровных. Признавал первичный полиморфизм цветковых растений. Система Энглера получила широкое распространение в России.

Английские палеоботаники Е. Арбер и Дж. Паркин в работе «О происхождении покрытосеменных» (1907) разработали стробилярную теорию происхождения цветка из обоеполого стробила беннеттитовых.

2. Учение о стеле. Эволюция стелярной организации тела спорофита.

Первичную проводящую систему осевых органов высших растений вместе со связанными с ней паренхимными тканями называют стелой. Снаружи стела окружена корой, но граница между ними не всегда ясно выражена и в некоторых случаях анатомы затрудняются в проведении наружной границы стелы.

Стелярная теория, учение о принципах строения и взаимоотношениях между типами стелы (центрального цилиндра) у высших растений. Большую часть стелы составляют проводящие ткани: ксилема (древесина) и флоэма (луб), по-разному расположенные в разных типах стелы. Проводящие ткани обычно окружены перициклом, состоящим из механических и паренхимных клеток. Вокруг стелы находится первичная кора.

Учение о стеле создано французскими ботаниками Ф. Ван Тигемом и А. Дулио (1886), которым принадлежит и первая классификация типов стелы.

Наиболее примитивным типом стелы является та, в которой проводящая ткань образует сплошную массу и, центральное ядро, состоящее из ксилемы, полностью окружено слоем флоэмы. Это протостела. Протостела не только очень проста по структуре, но и представляет собой исходный тип, от которого в процессе эволюции произошли все другие типы стелы. Она была характерна для риниофитов и многих других вымерших форм. В современной флоре протостела характерна для плаунов и некоторых папоротников и встречается в корнях почти всех растений. На поперечном сечении протостела может иметь разную форму. Наиболее примитивным типом является протостела, состоящая из центрального пучка первичной ксилемы, окруженной цилиндром флоэмы. Подобную протостелу называют гаплостелой (от греч. haplos — простой). Более продвинутым типом является протостела с радиальными выступами ксилемы, называемая актиностелой (от греч. aktinos — луч). Она была характерна для девонского рода астероксилон (Asteroxylon) и встречается у некоторых примитивных видов плаунов. Результатом дальнейшей специализации актиностелы является так называемая плектостела (от греч. plectos — плетеный), характерная для стеблей большинства видов плауна. В плектостеле ксилема разбита на отдельные пластинки, расположенные параллельно или радиально друг к другу. В процессе эволюции протостела дала начало сифоностеле (от греч. siphon — труба). В отличие от протостелы сифоностела имеет трубчатое строение и обладает центральной паренхимной частью, или сердцевиной. Эволюция сифоностелы сопровождается появлением паренхимных участков (лакун) в самом проводящем: цилиндре. Благодаря лакунам создается непрерывная связь коры и сердцевины. Различные типы сифоностелы очень характерны для многих папоротников.

Когда сифоностела разбита на сеть или ряды продольных тяжей, получается рассеченная стела, или диктиостела (от греч. diktyon — сеть), которая, как и сифоностела, характерна для многих папоротников

Особым типом стелы, производным от сифоностелы, является полициклическая сифоностела. Полициклическая стела- наиболее сложный тип стелярной организации — характерна для некоторых папоротников. Полициклические стелы являются всегда сифоностелическими. Они имеют внутреннюю проводящую систему, связанную с внешней сифоностелой. Эта внутренняя связь бывает всегда у узла. Типичные полициклические стелы имеют два или больше концентрических цилиндров проводящей ткани. В некоторых случаях внешний цилиндр является сифоностелой, а в других — диктиостелой.

У хвощей и родственных форм из сифоностелы возникает особый тип стелы, названный артростелой (от греч. arthron — член, сустав). Артростела имеет членистое строение и характеризуется наличием центральной полости и протоксилемных лакун (каринальных каналов). Она характерна для хвощей.

В результате рассечения сифоностелы возникает так называемая эустела (от греч. eu — хорошо), характерная для большинства семенных растений.

В некоторых случаях, как у ряда травянистых двудольных и большинства однодольных, проводящие пучки эвстелы разбросаны по сердцевине и коре так, что сходство с единой сетью или кольцом теряется совершенно. Ввиду своеобразия подобной стелярной организации она выделяется в особый тип стелы, названный атактостелой (от греч. ataktos — беспорядочный). Атактостела развилась в результате крайнего рассечения эустелы и представляет собой в эволюционном отношении крайне специализированную форму центрального цилиндра.

Проводящие ткани служат для передвижения по растению растворенных в воде питательных веществ. Все проводящие ткани являются сложными (комплексными) и состоят из морфологически и функционально разнородных элементов. Ксилема и флоэма формируются из одной и той же первичной (прокамбий), а уряда растений (голосемянные и двудольные цветковые) затем и вторичной меристемы (камбий). Поэтому они всегда располагаются рядом и объединены в разного типа проводящие пучки.

Функции ксилемы (древесина) – проведение воды с растворенными в ней минеральными веществами. Основными элементами ксилемы, осуществляющими дальний транспорт воды являются трахеиды и сосуды. Трахеиды – это мертвые (в зрелом состоянии) вытянутые (прозенхимные) клетки, суженные на кончиках и лишенные протопласта. Сосуды – это полые трубки, состоящие из расположенных друг над другом отдельных члеников.

Источник

Систематика растений — особенности, системы и зачем нужна

Термин “таксономия” происходит от др.-греч. τάξις — строй, порядок и νόμος — закон). Систематика растений занимается классификацией растений по определенным установленным правилам. Термин «таксономия» был введен швейцарским ботаником А. П. де Кандоллем в его книге «Элементарная теория ботаники» (Théorie élémentaire de la botanique).

Таксономию растений можно определить как раздел ботаники, который занимается характеристикой, идентификацией, классификацией и номенклатурой растений на основе их сходств и различий.

Целями систематики растений являются:

• Идентификация: определение неизвестного вида на основе его характеристик и путем сравнения с уже существующими видами
• Характеристика: описание всех характеристик вновь идентифицированного вида
• Классификация: размещение и систематизация известных видов в различные группы или таксоны в соответствии их сходств и различий
• Номенклатура: присвоение научного названия в соответствии с конвенцией

Таксономия и систематика

Слово «систематика» происходит от слова «система», означающего систематическое расположение организмов. Она учитывает эволюционные взаимоотношения организмов. Систематика растений имеет дело с взаимоотношениями между растениями и их эволюционным происхождением. Систематика изучает биологическое разнообразие и систематизирует информацию в классификацию.

Организмы классифицируются на основе сходства, близости или родства между ними. Классификация показывает филогенетические отношения между различными организмами и их родословную. Сходство между особями показывает, что они могли развиться от общего предка. Близкородственные организмы входят в группу, которая имеет общий генофонд.

Организмы подразделяются на различные таксономические категории в зависимости от сходства и специфических особенностей. Различные таксономические категории в их иерархическом порядке:

• Царство
• Отдел
• Класс
• Порядок
• Семейство
• Род
• Вид

Число общих признаков уменьшается по мере того, как мы переходим от вида к царству, где виды имеют фундаментальное сходство, а организмы в том же царстве имеют наименьшие общие черты.

Системы систематики растений

Самая ранняя система классификации рассматривала лишь несколько растительных признаков. Современные таксономические исследования более сложные и учитывают различные морфологические, клеточные и молекулярные характеристики, например, репродуктивные особенности, способ питания, среду обитания, эволюционные отношения и т. д.

Существует три основных типа систем классификации растений:

• Искусственные системы
• Естественные системы
• Филогенетические системы

Искусственные системы

Искусственные системы были самыми ранними системами, которые пытались классифицировать организмы на основе нескольких поверхностных признаков.

Они сыграли важную роль в истории биологической классификации, поскольку это была попытка организовать живые организмы. Недостатком было то, что они не учитывал морфологические признаки и эволюционные отношения. Они придавали равное значение растительным и половым признакам, но это было ошибкой. На вегетативные признаки большое влияние оказывает окружающая среда. В результате близкородственные виды систематизировали обособленно.

Аристотель классифицировал растения более 2000 лет назад на основе простых морфологических признаков на травы, кустарники и деревья.

Теофраст в своей книге «Historia Plantarum» или «Исследование растений» (1454) попытался организовать растения в различные группы на основе того, как они размножаются и как они используются. Его называют «Отцом ботаники».

Карл Линней известен как «Отец современной систематики». В своей книге «Systema naturae» или «Система природы» (1735) он дал иерархическую систему классификации природного мира на растительное царство, животное царство и минеральное царство.

Он понимал важность цветочных признаков и классифицировал растения по количеству тычинок, присутствующих в них. Эта система также известна как половая система классификации растений.

Линней продолжал добавлять новые работы в свои публикации. В «Species Plantarum» или «Виды растений» (1753) он дал краткое описание всех известных ему видов. В ней он описал около 7300 видов растений. Линней разделил растительное царство на 24 класса по строению, союзу, длине и количеству тычинок.

В «Philosophia Botanica» или «Философия ботаники» он предоставил биномиальный способ для наименования каждого вида. Он называется биномиальным, потому что каждое название состоит из двух частей: 1) название рода и 2) название вида, например Solanum melongena (баклажан), Solanum tuberosum (картофель), имеющие один и тот же род, но разные названия видов.

Естественные системы

В этой системе при классификации учитывается больше признаков. Она была основана на естественном сходстве растительных и цветочных признаков между растениями, а также учитывает различные внешние и внутренние особенности, такие как строение клетки, типы эмбриона и фитохимия.

Бентам и Гукер предложили важнейшую естественную систему классификации цветковых растений. Они классифицировали растения на криптогамы (нецветущие растения) и фанерогамы (цветущие растения).

Это помогло определить отношения между различными группами растений, но не смогло выявить филогенетические отношения между ними.

Филогенетическая система классификации

Филогенетическая система основана на эволюционной последовательности и генетических отношениях. Она была разработана после публикации теории эволюции Дарвина. Помимо морфологических характеристик, обнаруженных в летописи ископаемых, рассматривались также генетические составляющие. Система была широко принят биологами во всем мире. Согласно филогенетической системе, все организмы, принадлежащие к одним и тем же таксонам, произошли от общего предка.

Различные ученые, а именно Энглер и Прантль, Хатчинсон, Тахтаян, Кронквист, Рольф Дальгрен и Роберт Торн внесли свой вклад в филогенетическую систему классификации.

Современные таксономические достижения

С появлением молекулярной биологии было разработано множество методов идентификации генетических материалов. Это позволило нам сравнить особей на разных таксономических уровнях и разрешить трудности их классификации, даже если нет никаких ископаемых свидетельств.

Источник