Систематика высших растений

Систематизация – физическое или мысленное объединение некоторого множества объектов по сходству их качеств или функций.

Теофраст (371-286 до н э) – отец ботаники, основал ее как науку (комплекс представлений, понятий и терминов). «Естественная история растений» - 10 томов, вопросы общей ботаники. «О причинах растений» - о сущности, сохранились только фрагменты, физические проблемы, описано около 500 растений. Выделял деревья, кустарники и т.п. Листопадные, водные, бобовые, злаки и т.д. Классификация продержалась до 19 века.

Плиний Старший (23-79 нэ) – написал серию книг «Естественная история». Описал около 100 растений.

Диоскорид – занимался изучением лекарственных свойств растений «Медицинские свойства растений», описал около 600 лекарственных трав.

Монах Василий Великий (329-379) – был основателем монастырских больниц и лепрозориев.

Ибн Синна (Авиценна) (980-1037) – арабский врач, «Гексамерон».

Альберт Великий (1193 – 1280) – создавал зимние сады.

Эпоха Возрождения

Создавались травники – рисунки растений, подробное описание.

Искусственная система – система, основанная на любом произвольно выбранном признаке.

Цезарь Пин – основатель школы фруктистов.

Турнифор – короллисты («королля» - венчик)

Рой – англичанин, поделил цветок растения на 2 группы – однодольные, двудольные. Предложил понятие «вида»

Братья Баудины – 17 век, Швейцария. Каспар описал 6000 растений, предложил понятие бинарной номенклатуры. Произошла дифференциация ботаников.

Карл Линней – Швеция, 1707 – 1778. Реформатор ботаники, разработал искусственную систему растений, по пестикам и тычинкам. Разработка и присвоение ботанических терминов, около 1000 терминов. Присвоил всем известным, около 10000, растениям бинарное название.

Естественная система – основана на признаках прямого родства.

Жюсье – французская семья ботаников. Появилось описание 20000 растений, около 100 семейств, 15 классов. «О родах растений» - вышла в 1789 году. Семейства лежат в основе естественной системы.

В 1813 году вышла книга Декандоля Огюстена «Элементарная теория ботаники» - описание 75000 растений.

Таксон – это реальная группа организмов любого систематического ранга и объема.

Таксономические категории (Латрейл, 1804 год)

• Вид Species

• Род Genus

• Семейство Familia

• Порядок Ordo

• Класс Classis

• Отдел Divisio

Основной таксономической категорией является вид, который разбивает существующие живые организмы на отдельные конкреции. Надвидовые категории выполняют объединяющую функцию.

Вид – генетически ограниченная группа популяций, особи которой характеризуются совокупностью определенных, только им присущих признаков, способностью скрещиваться, давая плодовитое потомство и занимающая определенный ареал.

Подвид Subspecies – группа популяций вида, имеющая наследственно закрепленные морфологические отличия и свой ареал.

Разновидность Varietas – группа популяций вида географически необособленная, но имеющая наследственно закрепленные морфологические отличия, связанные с характером места обитания.

Форма Forma – группа особей, имеющая наследственно закрепленные морфологические отличия, которые возникли в результате случайных мутаций, не несущие экологической адаптивности, ареала нет.

Систематика – наука о разнообразии организмов и взаимосвязи их друг с другом (филогенетическая взаимосвязь).

Задачи:

1 уровень. Альфа-систематика. Исследование и составление каталога и описания видов, обитающих на земном шаре. Предмет систематики – все разнообразие представителей растительного царства на Земле.

2 уровень. Бета-систематика. Составление классификации растений. Классификация – система соподчиненных понятий какой-либо области знаний, используемая как средство для установления связей между этими понятиями, а также для ориентации в многообразии этих понятий.

Классификация растений – филогенетическая система соподчиненных таксонов.

Задачи систематики растений: описание и обозначение существующих и вымерших организмов и установление родственных связей между видами и группами видов. Эти отношения выражаются в филогенетической системе соподчиненных таксонов.

Методы систематики:

1. Морфологические

• Собственно морфологический метод

• Анатомический – особенности строения тканей, органов.

• Полинологический – споры, пыльца, особенности строения наружной оболочки.

• Эмбриологический

• Тератологический

2. Биохимические

• Серодиагностика

3. Цитогенетический, кариологический

4. Физиологический – физиологические особенности (фотосинтез, дыхание, минеральный обмен)

5. Онтогенетический – сравнение циклов воспроизводства растений. Цикл воспроизводства – закономерная смена стадий развития организма.

6. Палеоботанический – изучение ископаемых растений. Позволил выявить основные переходные формы между существующими таксонами.

7. Топологические

• географический – сравнение ареалов

• экологический

• фитоценологический – изучает роли вида, встроенного в конкретном растительном сообществе.

8. Вспомогательные методы

• Математическое моделирование

• Рентгеноструктурный анализ

Роль систематики в биологии

1. Составляет ценную информацию о классификациях, имеет большую научную и практическую ценность.

2. Дает картину разнообразия органического мира.

3. Воссоздает филогению жизни.

4. Вскрывает эволюционные тенденции

В науке:

1. Стратиграфия осадочных слоев.

2. На систематике основана эволюционная биохимия

3. Мендель и Наден. Выбор правильного объекта исследования.

Практическая ценность:

1. Селекция растений

2. Сельское хозяйство

3. Медицина

4. Охрана природы

5. Парфюмерия

Основные принципы, лежащие в основе построения современной системы.

1. Структурные принципы

• Объединение видов в систему взаимоподчиненных таксономических единиц надвидового ранга. Основным таксоном является род. В случае необходимости выделяют вспомогательные таксоны: подкласс, надкласс, группа порядков, надпорядок, подсемейство и т.д.

• Принцип построения классификации в виде иерархического дерева. При этом наличие первого максимального элемента (ствола) подразумевает включение минимальных элементов (веточек) и заданное отношение предшествования: признаки последующего элемента включают в себя все признаки предыдущего и отличаются от него хотя бы одним дополнительным признаком.

• Принципом обратной пропорциональности. Чем больше по объему выделенные родственные группы, тем больше допускается между ними точек соприкосновения, то есть растений сочетающих промежуточных признаков.

2. Методологические принципы построения системы

• Построение системы на филогенетической основе.

• Фундаментом построения системы является учение о виде и видообразовании.

• Принцип монофилетичности. Все родственные таксоны происходят от одного предка.

• Принцип научной обоснованности

Обоснование выделения грибов в особое царство.

Признаки, общие у растений и грибов

1. Неподвижность в вегетативной стадии

2. Наличие клеточной стенки, оболочки

3. Осмотрофный способ поглощения питательных веществ

4. Наличие вакуолей с клеточным соком

5. Размножение спорами

6. Неограниченный рост

Признаки, общие у грибов и животных

1. Гетеротрофный тип питания

2. Наличие хитина в клеточной стенке

3. Наличие мочевины в качестве конечного продукта белкового обмена

4. Синтез лизина по животному типу

5. Гликоген, масла, волютин, фосфорная кислота.

Признаки, присущие только грибам

1. Своеобразное строение цитохромов (серия ферментов, содержащих сильно окисляющий элемент, необходимый для дыхания)

Грибы и грибоподные организмы

Отдел Myxomycata Myxophuta (слизевики)

• Группа организмов, тело состоит из протопласта, не покрытого оболочкой

• Около 450 видов, паразитические и свободноживущие

Класс Myxogasteromycetes (миксогастеровые)

Порядок Lycogala (ликогала)

• Окрашенная лепешечка

• Имеют волокна, выполняющие мышечную функцию

• Питаются одноклеточными, мелкими насекомыми, органическим веществом

Цикл воспроизводства.

Элатеры (пружинки) – структуры, которые не имеют клеточного строения, способные совершать гигроскопические движения.

Монада – одноклеточная структура, способная активно передвигаться с помощью жгутиков. Амебоидная структура – миксомеба. Они могут взаимно превращаться. Нужны для копуляции.

Этапы копуляции:

1 этап. Плазмогамия – сливается цитоплазма

2 этап. Кариогамия – слияние ядер

Класс Plasmodiophoromycetes (плазмодиофоровые)

Род Plasmodiophora (плазмодиофора)

• Паразитические организмы, Plasmodiophora brassiacae капустная плазмодиофора. Заболевание – капустная кила

Цикл вопроизводства

Зооспоры – способны к движению с помощью жгутиков, которые находятся на переднем конце.

Дикарионтическая стадия – двуядрие

Меры борьбы с капустной килой:

• Известкование почвы (не выносят щелочного раствора)

• Просушивание парников

• Плодосмен

Слизевики способны формировать склероции, могут долго сохранять жизнеспособность, сжимаясь в шарик, обезвоживаются и покрываются крепкой оболочкой. Жизнеспособны в течение десятков лет. Миксамеба может в состояние цисты и обратно.

Spongospora solani (картофельная парша)

Филогения отдела Слизевиков

Произошли от жгутиковых (динофлагелят)