Биологическая систематика (системы классификации)

Науке известно около 1,5 миллионов видов животных и около 0,5 миллиона видов растений. При этом в природе существует еще множество видов грибов, бактерий, вирусов. Чтобы не запутаться в этом многообразии, необходима система, объединение живых существ в таксоны (группы в классификации, которые объединяют объекты по принципу наличия общих признаков и свойств). Ее созданием и занимает биологическая систематика — наука, которая определяет принципы классификации организмов и применяет эти принципы для построения системы.

Систематика имеет несколько целей. Первая: дать таксонам наименования и описания. Вторая: определить место каждого таксона в системе (классификации). Третья: предсказать признаки объекта на основании его принадлежности к определенному таксону.

Наука систематика исходит из того, что мир живых организмов имеет определенную иерархическую структуру. Иными словами, таксоны в этой системе подчинены друг другу. Биологическая систематика работает над построением полной системы мира живых организмов.

История систематики

Первые попытки классифицировать живые организмы предпринимались в период античности. В IV веке до нашей эры Аристотель разделил известных в то время живых организмов на 2 царства: животные (подвижные и чувствительные организмы) и растения (неподвижные и нечувствительные организмы). Царство животных Аристотель разделил на 2 группы — животных с кровью и животных без крови (в современном делении это позвоночные и беспозвоночные). Опираясь на различные признаки, Аристотель выделил и более мелкие группы. С точки зрения современной науки классификация Аристотеля кажется примитивной, но нельзя забывать, что к тому времени было накоплено недостаточно знаний о живой природе.

Описания растений и животных накапливались в течение почти 2 тысячи лет, благодаря чему в XVII–XVIII веках началось развитие систематики, которое привело к созданию классификации организмов К. Линнея. Его книга «Система природы», увидевшая свет в 1735 г., стала основой современной биологической систематики.

Линней, как и Аристотель, разделил организмы на 2 царства (животные и растения) и ввел понятия «класс», «отряд», «род», «семейство». За единицу классификации он принял вид. К. Линней предложил так называемую бинарную номенклатуру, которая используется и до сегодняшнего дня: каждый вид получает наименование (латинское), состоящее из названия рода и названия вида. Например, «лютик ползучий», «лютик едкий». Ж. Кювье в начале XIX века ввел такой элемент системы в зоологии как тип (в ботанике ему соответствует категория «отдел»).

Значительный шаг в развитии систематики был сделан благодаря учению Чарльз Дарвина (1859 г.). До этого живые организмы объединялись в группы на основании внешних признаков, поэтому предложенные системы были в значительной мере искусственными. Теория Дарвина стала основой системы, которая базировалась на сущностных свойствах организмов. Например, можно найти внешнее сходство между медведем и росомахой, но с точки зрения зоологии они принадлежат к разным группам классификации. Как известно, росомаха является дальним родственником куницы и соболя, а вовсе не медведя.

В 1934 г. французский ученый Е. Шаттон предложил объединить бактерии в надцарство прокариоты (организмы, чьи клетки лишены ядра). В 70-е годы прошлого века удалось обосновать эту теорию, обнаружив принципиальные различия в строении клетки прокариотов и эукариотов (организмов, клетки которых имеют ядро). В 1969 г. американский ученый Р. Г. Уиттейкером выделить грибы, которые ранее относили к царству растений, в отдельное царство. Как известно, грибы отличаются от растений строением клетки, типом обмена веществ и некоторыми другими признаками.

Бурная научная дискуссия развернулась по поводу выделения царства протистов, которые представлены в основном одноклеточными организмами, а многоклеточные организмы этой группы лишены настоящих тканей. Иными словами, к царству протистов следовало отнести простейших, значительную группу водорослей, отдельные грибы.

Примерно 20 лет назад стали выделять царство архебактерии. Не имея оформленного ядра, они по некоторым признакам (особенности обмена веществ, отдельные биохимические свойства и т.п.) близки к эукариотам.

Современная систематика

Основой современной науки являются тезисы о единстве происхождения всех живых организмов, а также об эволюции живого, результатом которой стало разнообразие организмов. По этой причине современная систематика создает классификацию видов, исходя из общности их происхождения, наличия родственных связей и т.п. Родство видов определяют, сравнивая их генетические, анатомические, биохимические и др. свойства.

Как уже отмечалось, классификация живых организмов представляет собой иерархию, в которой таксоны подчинены друг другу: виды объединены в роды, роды объединены в семейства, семейства объединены в отряды, отряды объединены в классы, классы — в типы, а типы — в царства. Таксон более высокого уровня объединяет организмы по самым крупным и существенным признакам. Чем ниже уровень (ранг) таксона, тем более частные признаки определяют объединение организмов в данный таксон.

Современную систему классификации живых организмов можно представить следующим образом:

Надцарство археи Надцарство бактерии Надцарство эукариоты Надцарство вирусы
Царство археи Царство бактерии

Царство животные
Царство растения
Царство грибы
Царство протисты
Царство хромисты

Царство вирусы

Следует иметь в виду, что данная классификация является лишь одной из возможных. Общепринятой классификации не существует, поскольку ученые еще не пришли к единому мнению по этому вопросу.

Рассмотрим таксоны более подробно.

  • Надцарство археи: царство археи. Археи — это одноклеточные организмы, клетка которых лишена ядра и других мембранных элементов. Археи живут в различных средах. Одни виды переносят очень высокие, другие — очень низкие температуры. Архей встречают в гейзерах, маслосборниках, сточных водах, болотах, в почве, в океанах и других средах. Археи вторично используют азот, углерод, серу. Для нормального существования экологической системы такие превращения необходимы. При этом археи могут способствовать и неблагоприятным изменениям, которые вызваны деятельностью человека, и даже могут вызвать загрязнение.
  • Надцарство бактерии: царство бактерии. Бактерии представляют собой безъядерные микроорганизмы, как правило, одноклеточные. По форме клеток бактерии могут быть круглыми (кокки), витыми (спирохеты, вибрионы), палочковидными (бациллы), реже встречаются кубические, С-образные, О-образные, звездчатые, тэтраэдрические бактерии.
  • Надцарство эукариоты. К этой группе относятся организмы (одноклеточные и многоклеточные), чьи клетки имеют ядра. Ученые полагают, что все столь непохожие друг на друга организмы, отнесенные к этому таксону, имеют общее происхождение.
    • Царство животные. Ученые выделяют несколько общих признаков живых существ, отнесенных к этому таксону. Во-первых, они питаются (прямо или косвенно) другими живыми организмами (делятся на плотоядных, растениеядных, всеядных, паразитов). Во-вторых, способны активно передвигаться. Царство животных составляют млекопитающие, рыбы, птицы, пауки, моллюски, насекомые, черви и другие живые организмы. Человек тоже относится к этому таксону, но в соответствии с научной традицией его рассматривают отдельно.
    • Царство растения. Данное царство включает цветковые и голосеменные растения, хвощи, мхи, папоротники, плауны, некоторые водоросли. Основные признаки растений:
      1. наличие плотных целлюлозных оболочек клеток;
      2. клетки имеют хлоропласты, которые содержат специальный пигмент хлорофилл, благодаря чему возможен фотосинтез;
      3. как правило, ведут прикрепленный образ жизни;
      4. запас веществ накапливается в клетках в виде крахмала;
      5. на протяжении всей жизни растут.
    • Царство грибы. Представители этого царства имеют признаки и растений, и животных. Грибы не способны синтезировать органические вещества из неорганических путем фотосинтеза. Для жизнедеятельности используют производимые другими организмами вещества. Тип питания грибов всасывающий.
    • Царство протисты. К этому царству относят эукариотические организмы, которые не принадлежат к растениям, грибам и животным. Протистов делят на водоросли, простейших и грибоподобных организмов. Как правило, они являются одноклеточными. При этом многие из протистов могут образовывать колонии, а некоторые имеют многоклеточное строение.
    • Царство хромисты. Клетки этих организмов включают 2 эукариотические клетки: одна располагается внутри другой и содержит хлоропласт. Хромистами являются некоторые водоросли, опалины (существа со жгутиками, которые обитают в клоаке лягушки), ряд организмов, ранее относимых к грибам.
  • Надцарство вирусы: царство вирусы. Вирусы являются неклеточными инфекционными организмами, которые могут существовать исключительно внутри живых клеток. Вирусы поражают не только животных и растения, но даже архей и бактерий. Существуют и вирусы, поражающие другие вирусы.

Проблемы классификации

Следует учитывать, что система классификации несовершенна. Так, в ней окончательно не определено место вирусов, которые являются неклеточными организмами. Ученые не ответили на вопрос о происхождении вирусов, поэтому и не определили их точное место в классификации. Боле того, не все специалисты признают вирусы живыми организмами.

Ученые не пришли к единому мнению относительно места в классификации лишайников, которые представляют собой неразрывное единство гриба и клеток водорослей. По этой причине одни исследователи относят их к грибам, другие — считают самостоятельным таксоном в царстве растений.