Систематика (краткий исторический очерк). бинарная номенклатура. таксономические единицы

Систематика — это наука о разнообразии мира растений и о том, как это разнообразие привести в логически упорядоченную си­стему. Конечная цель систематики состоит в распределении в система­тические группы на основе истинного родства всех ныне существую­щих и ранее существовавших ископаемых растений и в расположении этих групп в такой последовательности (системе), которая отражала бы ход исторического развития мира растений, его эволюции.

Еще Аристотель (3 — 4 век до н. э.) подразделял органический мир на два царства — царство растений и царство животных. А вот ученик Аристотеля Теофраст более детально подошел к рассмотрению вопроса и первым в истории науки сделал попытку классифицировать растения, разделив их на деревья, кустарники, полукустарники и травы, а травы на однолетники, двулетники и многолетники.

Из последующих систем наибольший интерес представляет систе­ма английского биолога Джона Рея (1627 — 1705 гг.), который впер­вые обратил внимание на число семядолей у цветковых растений и выделил две большие группы: однодольные и двудольные. Он впер­вые ввел термин «вид» и дал его определение. Согласно Рею, вид
представляет собой группу особей, сходных по строению и дающих плодовитое потомство.

Мотивированную и логически завершенную систему впервые предложил Карл Линней (1767 г.). Он установил три царства природы:

1. царство неорганизованных тел, неживых и не чувствующих — камней;

2. царство организованных живых, но не чувствующих тел — растений;

3. царство организованных и живых тел, чувствующих и произ­вольно движущихся, — животных.

Кроме того, на основании особенностей строения цветка (числа тычинок и способа их прикрепления) он выделил 24 класса. Классы разделил на 116 порядков. Порядки включили более 1000 родов, кото­рые объединили более 10 000 видов. Таким образом, К. Линней ис­пользовал четыре основные систематические единицы: класс, порядок, род и вид.

К. Линней ввел бинарную (от лат. «би» — два) номенклатуру, то есть систему двойных названий вида. Первое слово в названии вида всегда показывает, к какому роду относится данный вид, второе — видовой эпитет.

В некоторых справочниках и определителях после названия вида указывают фамилию автора, впервые его описавшего. Фамилии пишут в принятом Международным кодексом сокращении, например: L — Линней, Steve — Стевен и т. д.

Можно сказать, что до 50-х годов нашего столетия органический мир дифференцировали на два царства. За основу бралась автотрофность (царство растений) и гетеротрофность (царство животных).

Второе открытие клетки на основе электронного микроскопирования, успехи биохимии и других наук позволили по-новому подойти к самому принципу классификации. В результате вместо привычных двух царств органического мира — растений и животных выделяют целую серию новых царств:

1. неклеточные организмы (вирусы, риккетсии и бактериофаги);

2. прокариоты (бактерии и сине-зеленые водоросли);

3. эукариоты (сюда отнесены все растения и животные).

Классификацию растений на отдельные систематические группы осуществляют на основе общепринятых единиц, называемых таксонами:

1. вид (species) — совокупность тождественных в морфологиче­ском отношении особей;

2. род (genus) — совокупность близкородственных видов;

3. семейство (familia) — совокупность родственных родов;

4. порядок (ordo) — совокупность родственных семейств;

5. класс (classis) — совокупность родственных порядков;

6. отдел (divisio) — совокупность родственных классов.

Кроме основных таксонов, существуют таксоны промежуточные, вспомогательные: подрод, подсемейство и т. д. Внутри вида выделяют подвиды (subspecies) и разновидности (varietas), а применительно к культурным растениям — сорта (cultivar).

Вне рамок официальных таксонов царство растений делят на низшие и высшие; несколько родственных отделов объединяют в подцарство.

Глава 10

ЦАРСТВО ДРОБЯНКИ (МУСНОТА)

ОТДЕЛ БАКТЕРИИ (BACTERIA)

Отдел Бактерии охватывает около 3000 видов. Все они характеризуются общностью структуры клетки, а также особой формой раз­множения (деления клеток) путем дробления. Половой процесс и митотическое деление клеток у большинства отсутствует. У бактерий имеются наружная мембрана, тело, ДНК и РНК, рибосомы. У большин­ства бактерий — трехслойная мембрана.

Впервые увидел и описал бактерии в 1683 году голландский уче­ный Антони ван Левенгук. Он сконструировал микроскоп, способный давать увеличение в 300 раз. Бактерии распространены повсеместно. Они встречаются на поверхности почвы и в почве, в глубоких слоях земной коры, в воде, в теле животных и растений, в атмосфере. Обилие бактерий на Земле неравномерно и может меняться под влиянием вне­шних условий. Зимой в воздухе меньше бактерий, чем летом. Зимой в городах в 1м³ воздуха насчитывается около 4,5 тыс. бактерий, а летом — от 10 до 25 тыс. Трудно представить, но в 30-сантиметро­вом слое почвы на площади одного гектара обитают от 1,5 до 40 тонн бактерий. Зато в воздухе сосновых и кедровых лесов бактерий прак­тически нет. Выделяемые хвойными растениями фитонциды губитель­но действуют на эти микроорганизмы.

Различают следующие основные формы бактерий:

1. Кокки — шаровидные, округлые клетки. Они могут быть оди­ночными, но чаще собраны по две (диплококки), по четыре (тетракокки) или крупными группами в виде цепочек (стрептококки), гроздей (стафилококки).

2. Бациллы — в виде прямых длинных палочек.

Рис. 35. Строение бактериальной клетки: 1 — капсула; 2 — клеточ­ная стенка; 3 — мембрана; 4 — мезосома; 5 — 5-цитоплазма; 6 — рибо­сомы; 7 — хромосома; 8 — плазмида

Рис 34. Формы бактерий: 1 — кок­ки; 2 — бациллы; 3 — вибрионы; 4 — спириллы; 5 — диплококки; 6 — стрептококки; 7 — стафилококки

Рис. 35. Строение бактериальной клетки: 1 — капсула; 2 — клеточ­ная стенка; 3 — мембрана; 4 — мезосома; 5 — цитоплазма; 6 — рибо­сомы; 7 — хромосома; 8 — плазмида

Вибрионы — слабозакрученные в виде запятой.

Спириллы и спирохеты — спирально закрученные.

Размеры бактериальных клеток значительно меньше раститель­ных и обычно составляют около 1 мкм. При этом самые мелкие дости­гают всего 0,1 — 0,2 мкм, а самые крупные (цианобактерии) — до 10 мкм.

Как и клетки растений, бактерии покрыты оболочкой (клеточной стенкой). Эта упругая стенка выполняет защитную и осморегулирующую функцию. Но состоит она не из целлюлозы, как у растений, а из молекул другого сложного углевода — муреина. Покрытая мембра­ной цитоплазма, в отличие от растительных клеток, неподвижна. В неко­торых местах мембрана впячивается в цитоплазму, образуя мезосомы, в которых находятся ферменты, участвующие в различных физиологи­ческих процессах. По всей цитоплазме рассеяны более тысячи мелких организмов, которые называют рибосомами. Они настолько малы, что увидеть их можно только с помощью электронного микроскопа. В рибосомах по информации, заключенной в хромосоме, синтезируют­ся белки характерные для данной клетки.

Хромосома в бактериальных клетках только одна. И, в отличие от хромосом растений, она замкнута в кольцо. Все бактериальные клетки гаплоидны. У многих бактерий в цитоплазме имеются плазмиды — короткие, замкнутые в кольцо нуклеиновые кислоты.

Многие бактерии выделяют слизь, которая образует вокруг клетки защитную капсулу.

Дыхание бактерий

По способу получения энергии бактерии можно разделить на две группы: аэробы и анаэробы. Аэробные бактерии для расщепления орга­нических веществ используют кислород. При расщеплении выделяется энергия, которая расходуется на процессы жизнедеятельности. Поэто­му аэробные бактерии могут жить только в кислородной среде, необ­ходимой для их дыхания.

Анаэробные бактерии получают энергию в результате бескислородного расщепления органических веществ — брожения или гниения.

Анаэробные бактерии были открыты французским биологом Луи Пастером в 1861 году. Это открытие ошеломило ученых-биологов, так как все считали, что жизнь обязательно связана с дыханием, то есть использованием кислорода. Первой анаэробной бактерией, открытой Л. Пастером, оказалась клостридиум бутирикум — бацилла, вызываю­щая брожение углеводов.

Брожением называют бескислородное ферментативное расщеп­ление углеводов.

Молочнокислые бактерии, например, расщепляют молекулу глюко­зы на две молекулы молочной кислоты. Выделяющуюся при этом энер­гию они используют для процессов жизнедеятельности. Химическими символами эту реакцию можно записать следующим образом:

С₆Н₁₂0₆ 2 С₃Н₆0₃ + ЭНЕРГИЯ

Такие реакции происходят при скисании молока, изготовлении кефира, при квашении капусты, мочении яблок, силосовании. Сахара, содержащиеся в молоке, овощах, фруктах, расщепляются до молочной кислоты, и бактерии получают необходимую для них энергию. Но при этом постепенно повышается кислотность среды, и она становится не­пригодной для жизни бактерий. Поэтому после брожения пищевые продукты могут сохраняться длительное время.

Анаэробные бактерии подразделяются на облигатные, которые не могут жить в присутствии кислорода, и факультативные, живущие как в кислородной среде, так и в бескислородной.