Реферат
На тему
Понятие о классификации растений
Развитие систематики
Систематика – это наука, изучающая многообразие организмов на Земле, их классификацию и эволюционные взаимоотношения.
Основная ботаническая дисциплина — систематика растений
— разделяет многообразие растительного мира на соподчинённые друг другу естественные группы — таксоны (классификация), устанавливает рациональную систему их наименований (номенклатура) и выясняет родственные (эволюционные) взаимоотношения между ними (филогения). В прошлом систематика основывалась на внешних морфологических признаках растений и их географическом распространении, теперь же систематики широко используют также признаки внутреннего строения растений, особенности строения растительных клеток, их хромосомного аппарата, а также химический состав и экологические особенности растений. Установление видового состава растений (флоры) какой-либо определенной территории обычно называется флористикой, выявление областей распространения (ареалов) отдельных видов, родов и семейств — хорологией (фитохорологией). Изучение древесных и кустарниковых растений выделяют в особую дисциплину — дендрологию.
В своем развитии систематика растений прошла три этапа.
I этап. "Искусственная" систематика
Искусственность классификации состояла в том, что она основывалась на небольшом количестве случайно взятых признаков. В результате, в одной группе могли оказаться совершенно не родственные друг другу организмы. Наибольшего расцвета искусственная систематика достигла в середине 18 века (система Карла Линнея).
Карл Линней
(Linnaeus) родился (23.05.1707 в г. Росхульд (Швеция) в семье деревенского пастора.
Родители хотели, чтобы Карл стал священнослужителем, но его с юности увлекала естественная история, особенно ботаника. Эти занятия поощрял местный врач, посоветовавший Линнею выбрать профессию медика, поскольку в то время ботаника считалась частью фармакологии.
В 1727 Линней поступил в Лундский университет, перешел в Упсальский университет, где преподавание ботаники и медицины было поставлено лучше. В Упсале работал вместе с Олафом Цельсием, теологом и ботаником-любителем, участвовавшим в подготовке книги «Библейская ботаника» (Hierobotanicum) – списка растений, упоминавшихся в Библии. В 1729 в качестве новогоднего подарка Цельсию Линней написал эссе «Введение к помолвкам растений» (Praeludia sponsalorum plantarun), в котором поэтически описал процесс их размножения. В 1731, защитив диссертацию, Линней стал ассистентом профессора ботаники О. Рудбека. В следующем году совершил путешествие по Лапландии, собирая образцы растений. Упсальское научное общество, субсидировавшее эту работу, опубликовало о ней только краткий отчет – «Флора Лапландии» (Flora Lapponica). Подробная работа Линнея по растениям Лапландии увидела свет лишь в 1737, а живо написанный дневник экспедиции «Лапландский быт » (Lachesis Lapponica) вышел уже после смерти автора в латинском переводе.
В 1733–1734 Линней читал лекции и вёл научную работу в университете, написал ряд книг и статей. Однако продолжение медицинской карьеры по традиции требовало получения учёной степени за границей. В 1735 Линней поступил в Хардервейкский университет в Голландии, где вскоре получил степень доктора медицины. В Голландии сблизился с известным лейденским врачом Г. Бургаве, который порекомендовал Линнея бургомистру Амстердама Георгу Клиффорту, страстному садоводу, собравшему коллекцию экзотических растений. Клиффорт сделал Линнея своим личным врачом и поручил ему определить и классифицировать разводимые им экземпляры. Результатом стал трактат «Клиффортовский сад» (Hortus Cliffortianus), опубликованный в 1737.
В 1736–1738 в Голландии вышли первые издания работ Линнея: в 1736 – «Система природы» (Systema naturae), «Ботаническая библиотека» (Bibliotheca botanica) и «Основы ботаники» (Fundamenta botanica); в 1737 – «Критика ботаники» (Critica botanica), «Роды растений» (Genera plantarum), «Флора Лапландии» (Flora Lapponica) и «Клиффортовский сад» (Hortus Cliffortianus); в 1738 – «Классы растений» (Classes plantarum), «Собрание родóв» (Corollarium generum) и «Половой метод» (Methodus sexualist). В 1738 Линней отредактировал книгу о рыбах «Ихтиология» (Ichthyologia), оставшуюся незаконченной после смерти его друга Петера Артеди. 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, то есть 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 учёного.
В 1738 Линней по поручению Клиффорта посетил ботанические центры Англии. Получил приглашения работать в Голландии и Германии, однако предпочёл вернуться в Швецию и в 1739 открыл медицинскую практику в Стокгольме. В 1741 был назначен профессором медицины Упсальского университета, а в 1742 – профессором ботаники. Последующие годы он в основном преподавал, однако тогда же совершил несколько научных экспедиций в малоизученные области Швеции. Собиратели всего мира присылали ему экземпляры неизвестных форм живого, и он описывал в своих книгах лучшие находки.
В 1745 Линней опубликовал труд «Флора Швеции» (Flora Suecica), в 1746 – «Фауна Швеции» (Fauna Suecica), в 1748 – «Упсальский сад» (Hortus Upsaliensis). В Швеции и за границей продолжали выходить новые издания «Системы природы». Некоторые из них, особенно шестое (1748), десятое (1758) и двенадцатое (1766), содержали дополнительные материалы. Знаменитые 10-е и 12-е издания стали энциклопедическими многотомниками, содержавшими краткие описания всех известных к тому времени видов животных, растений и минералов. Статья о каждом виде дополнялась информацией о его географическом распространении, среде обитания, поведении и разновидностях. Именно в 10-м издании Линней впервые дал двойные (бинарные, или биноминальные) названия всем известным ему видам животных. В 1753 завершил труд «Виды растений» (Species plantarum); в нём содержались описания и бинарные названия всех видов растений, определившие современную ботаническую номенклатуру. В книге «Философия ботаники» (Philosophia botanica), вышедшей в 1751, Линней афористично изложил принципы, которыми он руководствовался при изучении растений.
Скончался Линней 10.1.1778 в г. Упсала (Швеция).
Значение работ К. Линнея
Одним из первых систематизаторов окружающего нас мира считается Аристотель. Его ученик, «отец ботаники» Теофраст свел воедино и систематизировал данные своего времени о растениях. В «Естественной истории растений» он подробнейшим образом описал и классифицировал около 500 видов, заложил основы морфологии, географии и экологии растений. Теофраст разделил известные ему растения по жизненным формам: деревья, кустарники, полукустарники и травы. В пределах каждой формы он различал культурные и дикорастущие, наземные и водные, вечнозеленые и листопадные, цветущие и нецветущие. Следовательно, Теофраст уже использовал принцип иерархичности.
В Средние века преобладал утилитарный подход к классификации организмов. Например, растения делились на сельскохозяйственные, пищевые, лекарственные и декоративные. При классификации растений учитывались особенности внешнего строения их генеративных органов. Например, итальянец Андреа Цезальпино ориентировался на характерные черты семян и плодов, француз Жозеф Турнефор считал определяющей форму венчика.
В XVII–XVIII вв. произвольный выбор классификационных признаков привел к созданию множества искусственных систем, из которых наиболее всеобъемлющей и обоснованной стала система Карла Линнея.
Можно только поражаться той грандиозной работе, которая была замыслена и проведена Линнеем. Он составил описания около 7.500 видов растений (из которых полторы тысячи ранее не были известны науке) и 4.000 видов животных. От «инвентаризационного списка» Линнея, его знаменитой книги «Виды растений», вышедшей первым изданием в 1753 году, систематики ведут свою «профессиональную» хронологию. Линней разработал свод ботанических терминов (около тысячи наименований), которыми следовало пользоваться при описании растительных форм, и тем самым заложил основы унификации этих описаний. Но самое главное, он построил четкую систему растений, состоявшую из 24 классов, позволявшую быстро и точно определить их виды. Свою систему растений Линней строил на различиях в морфологии частей цветка (число и величина тычинок, степень их срастания, половые особенности и т.д.).
Nominasinectisperitetcognitiorerum – в переводе с латинского означает: если не будешь знать имен, умрет и познание вещей. Этим девизом Линней руководствовался в течение всей своей жизни ученого и поэтому взял на себя смелость дать свои собственные авторские, оригинальные названия большинству известных в то время растений, настаивая и на их обязательном применении.
В долиннеевской систематике справочники (травники) представляли собой описания растений, одни более, другие менее развернутые, но все же описания, весьма пространные, состоящие из многих слов (полиномы). «Нарцисс с узкими многочисленными листьями, похожими на листья лука-порея, стеблем, более тонким, чем листья, и цветками с оранжево-красной срединой, белым корнем, округлым, похожим на луковицу…» – вот только часть такого многословного «названия–диагноза», взятого из книги О. Брунфельса (1532) и относящегося к растению, которое именуется сейчас нарциссом ложным (Narcissuspseudonarcissus).
Краткость и четкость – этим и следует, по мнению Линнея, руководствоваться, называя растения. Данному условию как нельзя лучше соответствовали введенные им в постоянный обиход двойные (бинарные) наименования.
Бинарная система предполагает, что у каждого вида растений и животных есть единственное, принадлежащее только ему одному научное название (биномен), состоящее всего из двух слов (латинских или латинизированных). Первое из них – общее для целой группы близких друг к другу видов, составляющих один биологический род. Второе – видовой эпитет – представляет собой прилагательное или существительное, которое относится только к одному виду данного рода. Так, лев и тигр, включаемые в род «кошки» (Felis), называются соответственно Felis leo и Felis tigris, а волк из рода собаки (Canis) – Canis lupus. Сам Линней не придавал бинарной системе особого значения и делал упор на полиноминальное, т. е. многословное название-описание, а соответствующий ему биномен сам считал простым названием (nomen trivialis), не имеющим научного значения и всего лишь облегчающим запоминание вида.
Таким образом, каждый вид получил «фамилию» и «имя» – стоящее на первом месте родовое и следующее за ним видовое названия. Так, род лютик (Ranunculus) объединяет лютик ползучий, лютик едкий, лютик кашубский, лютик золотистый и еще около 400 видов. Видовое же название определяет, если можно так сказать, индивидуальность растения, его специфику.
Чтобы бинарные названия были единообразными, унифицированными, их следует подчинять строго определенным правилам. Прежде всего, они должны быть по форме латинскими или латинизированными, то есть написаны с соблюдением правил латинской грамматики. В конце названия таксона ставят (обычно в сокращенном виде) имя систематика, впервые описавшего и «окрестившего» данный вид или иной таксон.
Бинарное название во избежание путаницы должно быть единственным и не повторяться больше нигде. Значит, все другие названия (синонимы), сколько бы их ни числилось за этим растением, должны быть безжалостно отброшены. Например, шелковицу белую только на латыни именуют MorusalbaL., M. tauricaBieb., M. heterophyllaLoud. и пр. Ясно, что только одно из них будет истинным. Тут на помощь приходит правило приоритета. Первое из приведенных названий дал шелковице Линней, второе – российский ботаник Биберштейн, третье – английский садовод Лоудон. Как правило, систематиками принимается старейшее, самое первое из данных названий. По справедливому правилу приоритета предпочтение здесь отдано линнеевскому названию – шелковица белая (Morusalba). Оба других ученых описали повторно тот же вид значительно позже.
Кроме синонимов, в систематике можно столкнуться также с омонимами – одинаковыми по написанию названиями, но принадлежащими разным растениям. Например, секвойядендрон гигантский поначалу назвали вашингтонией, в то время как это имя уже носила пальма. Здесь тоже действует правило приоритета, так что могучему секвойядендрону пришлось уступить.
Словом, мало просто назвать вид. Надо еще это название опубликовать, причем опубликовать вместе с описанием вида, иначе оно будет считаться «голым названием» (nomennudum), то есть недействительным. Процесс «утверждения» названия несколько напоминает процедуру получения авторского свидетельства на изобретение: сначала эксперты проводят патентный поиск на новизну предложения, устанавливая его приоритет, чтобы затем опубликовать описание в специальном издании.
Сейчас сведенные вместе номенклатурные правила, начало которым положил Линней, составляют основу Международных кодексов номенклатуры.
Линней строил свою систему отнюдь не на пустом месте, и его реформы во многом были подготовлены работами предшественников, попытки построения систем растений на основе самых разнообразных их признаков предпринимались неоднократно и до Линнея. К тому же Линней не был первым и в использовании бинарных названий. Их предложил швейцарец Конрад Геснер; довольно широко применяли бинарные названия Иоганн Баугин и Каспар Баугин.
Знал ли об этом Линней? Разумеется, и не только знал, но и высоко ценил эти работы. И речь тут не только о далеких предшественниках. Своими фундаментальными ботаническими знаниями Линней в значительной степени обязан своим учителям и коллегам, от которых многое перенял. Ему посчастливилось в Упсале слушать лекции знаменитого шведского ботаника Олафа Рудбека. В Лейдене, куда Линней прибыл для защиты докторской диссертации в 1735 году, он познакомился с Борхавом – известным голландским ботаником, общение с которым принесло молодому ученому большую пользу. Тремя годами позже Линней приезжает в Париж, но не за тем, чтобы восхищаться красотами старинного города. Первый его визит – в Королевский ботанический сад, где он встречается с братьями Жюссье – Антуаном и Бернаром – создателями оригинальной системы растительного царства. До сих пор, заметим, ботаники признают семейства, выделенные и описанные Антуаном Жюссье.
Затем – Англия, Оксфорд и Челси, новые научные знакомства и в том числе со знаменитым флористом и путешественником Гансом Слоаном, патриархом английских ботаников, серьезным, но объективным оппонентом работ Линнея.
Многое открыли Линнею голландские библиотеки и ботанические сады. Голландия в то время вела интенсивное освоение своих тропических колоний, в первую очередь территорий в Юго-Восточной Азии. Капитан каждого голландского корабля, отправлявшегося в дальний путь, обязан был привезти домой семена и саженцы диковинных растений. Поэтому здешние сады были тогда одними из богатейших в Европе. Бургомистр Амстердама банкир Клиффорд предложил Линнею курировать его частный ботанический сад Хартекамп, близ Гарлема. Ученый согласился, и инвентаризация замечательных коллекций этого сада позволила ему как нельзя лучше познать растительный мир тропиков Старого Света.
Следует сказать и о знакомстве Линнея с североамериканскими растениями в садах Франции и Англии, о детальном анализе флоры Лапландии, куда он отправился после окончания университета, об отличном знании растений шведской флоры и России. Линней регулярно переписывался с видными русскими ботаниками И. Гмелиным, И. Амманом, С.П. Крашенинниковым, меценатом и ботаником-любителем П.А. Демидовым и получал от них семена растений.
II этап. Морфологическая систематика
На первое место вышли морфологические признаки растительных организмов. На этом этапе можно говорить о возникновении первой "естественной" системы растений, которая была создана в 1789 году. На самом деле, такая система не являлась естественной в строгом смысле этого слова, поскольку она объединяла виды, имеющие схожие морфологические признаки, но не всегда имеющие единое происхождение. Эта система была построена как бы поперек эволюции, хотя и предвосхитила многие положения современной эволюционной систематики.
В тесной связи с систематикой находится морфология растений
, изучающая форму растений в процессе индивидуального (онтогенез) и исторического (филогенез) развития. В узком смысле морфология изучает внешнюю форму растений и их частей, в более широком — включает анатомию растений, изучающую их внутреннее строение, эмбриологию, исследующую образование и развитие зародыша, и цитологию, изучающую строение растительной клетки. Некоторые разделы морфологии растений выделяют в особые дисциплины в связи с их прикладным или теоретическим значением: органографию — описание частей и органов растений, палинологию — изучение пыльцы и спор растений, карпологию — описание и классификация плодов, тератологию — изучение аномалий и уродств (терат) в строении растений. Различают сравнительную, эволюционную, экологическую морфологию растений
III этап. Филогенетическая (эволюционная) систематика
Классификация основывается не только на общих морфологических или анатомических признаках растений, но и учитывает особенности и общность происхождения растительных видов.
С развитием морфологии растений искусственная систематика растений уступила свое место «естественной», основанной на совокупности признаков. Первая «естественная система» была создана в 1789 г. Однако «естественная систематика» не была еще естественной в современном смысле, так как она не была еще эволюционной. Авторы естественных систем продолжали верить в постоянство видов. В естественных системах растения объединялись на основании «сродства», или «родства», под которым понималось, однако, не родство по происхождению, а лишь внешнее и часто поверхностное сходство. В естественных системах соединяются такие растения, которые обнаруживают наибольшее внешнее сходство между собой. В результате естественная систематика часто объединяла аналогичные эволюционные стадии или сходные верхушки разных филогенетических ветвей, т. е. она строила свои рубежи поперек течения эволюции. Тем не менее, многие построения естественной систематики предвосхитили выводы эволюционной систематики.
После торжества эволюционной идеи в биологии естественная систематика стала постепенно уступать свое место эволюционной, или филогенетической, систематике. Начался новый этап в ее развитии. Употреблявшийся и ранее термин «родство» получил новое значение, и перед систематикой возникли новые цели. Основной задачей систематики является теперь построение такой системы классификации, которая отражала бы родственные, т. е. эволюционные, взаимоотношения между организмами.
Современная систематика развивается в тесной связи с другими биологическими науками и широко пользуется как их фактическим материалом и идеями, так и методами исследования, в том числе экспериментальными.
Литература
1. Очерки по истории русской ботаники, М., 1947;
2. Русские ботаники. Биографо-библиографический словарь, сост. С. Ю. Липшиц, т. 1—4, М., 1947—1956;
3. Базилевская Н. А., Мейер К. И., Станков С. С., Щербакова А. А. Выдающиеся отечественные ботаники. М.: Гос. учебно-пед. изд-во Мин. просв. РСФСР, 1957
4. Развитие биологии в СССР, М., 1967, с. 21—158, 695—709;
5. Базилевская Н. А., Белоконь И. П., Щербакова А. А., Краткая история ботаники, М., 1968;