Современная классификация растений и животных: Классификация организмов — урок. Биология, 9 класс.

3. Современная классификация органического мира (из ее лекций)

Систематика
– наука о разнообразии живых организмах,
методах его описания и методах его
описания.

Задачи:
1. Распределение живых организмов по
группам. 2. Наименование и описание этих
групп.3. построение из этих групп
обобщающей классификации живых
организмов.

В
период с 2005 по 2008 год установилась
современная система органического
мира. Нет единого автора.

Система
органического мира – единая иерархическая
классификация, объединяющая все живые
существа на основе специфического
комплекса критериев.

Современная
система органического мира

Наибольший
вклад в оформление современной системы
органического мира внесла международная
группа под председательством Сина Эдла
(2012 г.). (учебник «Общая биология: Система
органического мира»)

В
общих чертах система имеет следующий
облик. Клеточные организмы (Cellulata) делятся
на 3 домена: Archaea (археи), Bacteria (бактерии)
и Eucaryota (эукариоты и ядерные). Эукариоты
разделены на 3 субдомена: Excavata, Diaphoretices
(=Bikonta) и Amorphea (=Unikonta). В состав каждого
субдомена входят «супергруппы» обычно
трактуемые как надцарства. В составе
Excavata имеется одна одноимнная супергруппа.
В составе Diaphoretices насчитывается 4
супергруппы: Rhizaria, Chromalveolata,Hacrobia и
Archaeplastida, к последнему надцарству
относится царство Зелёные растения.
Субдомен Amorphea включает 3 надцарства:
Apusozoa, Amoebozoa и Opisthokonta. Последнее из
надцарств включает 2 царства – животные
и настоящие грибы. Большинство
эукариотических надцарств и царств
образовано различными группами низших
эукариотов. Что же касается «типичных»
растений, животных и грибов, то эти
царства нашли в системе место обусловленное
не способом питания, а родством с другими
группами.

Схема.

Домен
Archaea
появились 3. 8 млрд. лет назад. По уровню
организации являются примитивными
прокариотами, но при этом генетически
ближе к эукариотам и являются их
отдалёнными предками. Признаки: 1.
Исключительно одноклеточные организмы.
2. Прокариотическое строение клетки. 3.
Геном содержит гистоноподобные белки.
4. Мембраны могут быть однослойными. 5.
Жгутик представляет собой сплошную
белковую нить. 6. Уникальные метаболические
процессы: метаногенез. 7. Экология:
термофилы,галофилы,ацидофилы,алкалофилы,барофилы.

Домен
Bacteria.
Крупнейшая группа прокариотов, практически
совпадающая с классическими дробянками
и включающая как «типичных» бактерий
так и множество специфичных групп.
Основные признаки: 1.Одноклеточные,
колониальные и даже многоклеточные
организмы. 2. Прокариотическое строение
клетки. 3. Геном не содержит гистонов.
4. Мембраны состоят из фосфолипидов,
всегда двухслойные. 5. Жгутик представляет
собой полую белковую нить.6.Уникальные
процессы: брожение, азотфиксация.7.
Обитают во всех биотопах Земли.

4. Основные закономерности формирования видового биоразнообразия. Принцип оптимального биоразнообразия.

Основные
закономерности формирования видового
биоразнообразия

Биологическое
разнообразие складывается из 3 компонентов:
разнообразие сообществ, разнообразие
видов, генетическое разнообразие.
Видовое разнообразие-характеризуется
рядом факторов относящихся к нескольким
категориям: — географические (географическая
широта, высота над уровнем моря). —
продуктивность среды, климатическая
изменчивость. — характеризуется
географической изменчивостью не
связанной с широтой: изоляция, островные
характеристики сообщества. — характеризуется
биологической особенностью сообщества:
интенсивность хищничества и конкуренции,
положение сообщества в сукцессионном
ряду. Исторические аспекты формирования
разнообразия. Неполнота палеонтологической
летописи, плохая сохранность ископаемых,
непропорциональное распределение
находок по разным группам организмов,
таксономические трудности затрудняют
оценку эволюционных изменений
разнообразия. Приблизительно 600 млн.
лет назад известно за несколько млн.лет
в палеонтологическую летопись попали
почти все типы морских беспозвоночных
« кембрийский взрыв биоразнообразия
». 2,5 млрд. лет биосферу заселяли только
бактерии и водоросли. Стэнли известный
исследователь 70е-80е гг. считает, что
появление высокого трофического уровня
способно повысить разнообразие на
предыдущем уровне. Количественная
эволюция растительноядных простейших
в результате выедания монокультур
водорослей вызвало вспышку эволюционной
активности. Эволюции известны и провалы
в биоразнообразии -Пермский период
произошло резкое сокращение числа
семейств всех мелководных беспозвоночных.
Время образования Пангеи и сокращения
площади мелководных морей. Анализ
эволюции сосудистых растений позволил
выделить 4 фазы обособления: — рост
разнообразия древнейших сосудистых в
Силуре и среднем Дивоне. — распространение
в позднем Дивоне и Карбоне нескольких
ветвей папоротниковидных. — появление
семенных растений в позднем Девоне и
адаптивная радиация голосеменных. —
возникновение цветковых и завоевание
ими господства в Мелу и Третичном
периоде. Николс — расцвет каждой
последующей группы сосудистых растений
вызывал упадок каждой предыдущей. Одна
из причин конкурентное исключение более
древних и менее специализированных
таксонов новыми; существенные климатические
изменения и лучшие адаптивные возможности
у более современных форм. Первые
растительноядные насекомые известны
из Каменноугольного периода. Позже
возникают все остальные отряды, последние
из которых бабочки (чешуекрылые). Их
разнообразие связанно с расцветом
покрытосеменных растений. Продолжается
возрастание числа видов и увеличение
числа отрядов насекомых, что говорит о
том, что эволюция этой группы не закончена.
Коэволюция растений и растительноядных
была и продолжает оставаться важнейшим
механизмом обеспечивающим рост видового
богатства обеих групп. Формирование
нового вида идет в процессе длительного
отбора случайно возникших комбинаций
признаков, а завершается возникновением
надежной изоляции нового вида от вида
предшественника. Возникновение и
вымирание видов в природе. Причины
вымирания видов в природе. Непосредственной
причиной вымирания является снижение
численности вида ниже критической, при
этом вероятность близкородственного
скрещивания становится высокой. Инбридинг
ведет к генетическому обеднению,
возрастает доля потомков, имеющих
врожденное нарушение, снижаются
приспособительные возможности и
плодовитость оставшихся в живых особей.
В результате на протяжение нескольких
поколений численность катастрофически
падает и вид исчезает. Пример: Гепард
не только малочислен, но и имеет крайне
низкие показатели генетического
разнообразия, исследования показали
что все существующие гепарды родственники.

Принцип
оптимального биоразнообразия.
Е. Н. БУКВАРЕВА, Г. М.АЛЕЩЕНКО (2005 год) с
ее презентации.

В
основе принца оптимального биоразнообразия
лежит предположение от том, что
разнообразие связано с некими
фундаментальными характеристиками
биосистем, определяющих их
жизнеспособность(вероятность
долговременного выживания). В ходе
своего развития биосистемы стремятся
максимизировать свою жизнеспособность.
Для этого они должны установить
разнообразие своих элементов на уровне,
который обеспечивает их максимальную
жизнеспособность. Этот уровень
разнообразия является оптимальным.

Урок №2 Классификация растений и животных

Систематика, таксономия и классификация: современная классификация

На протяжении многих лет многие модели классификации организмов считались следующими лучшими. Схема Линнея классификации всего на два царства была первой настоящей попыткой, и она просуществовала более 200 лет! Однако, поскольку живые организмы настолько разнообразны, система классификации Линнея считается сегодня неадекватной как средство точного представления степени родства между организмами. Более развитое мышление создало сначала пяти-, затем шести-, а затем и трех-царственную систему классификации, включающую все недавние открытия, связанные с родством. Вполне вероятно, что по мере того, как будет сделано больше открытий и обработано больше данных, модель трех царств может оказаться под угрозой.

Модель двух царств: Plantae, Animalia

Модель Линнея классифицировала все либо как растения (царство Plantae ), либо как животные (царство Animalia ), что было достаточно для той эпохи. Однако даже последователи Линнея боролись с классификацией грибов. Большинство помещало их в царство растений, потому что они, казалось, имели корни и уж точно не принадлежали царству животных! По мере открытия дополнительных видов классификация двух царств уступила место другим моделям.

Модель пяти царств

Американский эколог Роберт Уиттакер создал модель пяти царств, учитывающую различия между прокариотами и эукариотами. В этой схеме все прокариоты были помещены в царство Monera . Остальные эукариоты были разделены различиями в основном в строении. Растения и животные легко разделялись на свои царства. Было решено, что, поскольку грибы не являются ни растениями, ни животными, а существуют за счет разложения или разложения некогда живой материи, они также становятся их собственным царством. Все остальное свалилось в королевство Протиста . К протистам относились все эукариоты, которые не относились однозначно к царствам растений, животных или грибов. С появлением сложных методов сбора и микроскопии встал вопрос о том, к чему принадлежат «новые» типы бактерий.

Модель Шести Королевств

Линней создал свою модель в восемнадцатом веке, которая оказалась полезной для научных знаний того времени. Однако недавние открытия архебактерий в глубоководных термальных жерлах, горячих источниках в Йеллоустоуне и в соляной морской среде оправдали еще один взгляд на модель пяти королевств. Анализ архебактерий показывает, что они больше похожи на эукариот, чем на их бактериальных прокариотических собратьев (см. Происхождение прокариот и эукариот). Модель с шестью царствами содержит те же первоначальные четыре царства, но разделяет Moneran царство в царство Archaea бактерий, включающее недавно открытый тип бактерий с внутренними мембранами, и царство Eubacteria , которое содержит более распространенные формы бактерий. Интересно, что кладистический анализ показывает, что организмы царства Protista на самом деле больше отличаются друг от друга, чем предполагалось изначально. На самом деле, большинство млекопитающих более тесно связаны с определенными архебактериями, чем некоторые протисты друг с другом!

Модель трех царств

Модели пяти и шести царств основаны на схеме двух принципиально разных групп организмов: прокариот и эукариот. Они разделили и рассортировали все живые существа по различным царствам на основе сходства эволюционной истории. Модель трех королевств вносит фундаментальные изменения. Вместо того, чтобы классифицировать организмы на прокариот или эукариот, он сортирует их по трем категориям, разделяя прокариот на два царства, подобно модели с шестью царствами: 9Бактерии 0007 Archae и Eubacteria . Все эукариоты, то есть практически все остальные, объединены в царство эукариот . Современные химические и клеточные данные в настоящее время поддерживают модель трех царств. Считается, что бактерии были одним из первых типов жизни, а эубактерии отделились, оставив архебактерии и эукариоты продолжать эволюционную борьбу как единое целое. Тот факт, что современные архебактерии содержат много эукариотических признаков, указывает на то, что их разделение произошло после эубактерий, и тем самым устанавливает большее родство между архебактериями и эукариотами. Архебактерии занимают промежуточное положение между эубактериями и эукарайями. Большинство современных систематиков отдают предпочтение модели трех царств.

Возможно, по мере открытия новых видов возникнут дополнительные аномалии, которые заставят реорганизовать модель. Мы можем прийти к классификационной модели с четырьмя царствами!

Выдержки из Полное руководство по биологии для идиотов © 2004 г., Глен Э. Моултон, Эд. Д.. Все права защищены, включая право на полное или частичное воспроизведение в любой форме. Используется по договоренности с Alpha Books , членом Penguin Group (USA) Inc.

Чтобы заказать эту книгу непосредственно у издателя, посетите веб-сайт Penguin USA или позвоните по телефону 1-800-253-6476. Вы также можете приобрести эту книгу на Amazon.com и в Barnes & Noble.

• Систематика, таксономия и классификация: введение

Таксономия | Биология для специальностей I

Описать классификацию и организационные инструменты, используемые биологами, включая современную таксономию

Рис. 1. Наша планета

Если смотреть из космоса, Земля не дает никаких сведений о разнообразии форм жизни, обитающих на ней. Считается, что первыми формами жизни на Земле были микроорганизмы, существовавшие в течение миллиардов лет в океане до появления растений и животных. Млекопитающие, птицы и цветы, столь знакомые нам, появились сравнительно недавно, от 130 до 200 миллионов лет назад. Люди населяли эту планету только последние 2,5 миллиона лет, и только за последние 200 000 лет люди стали выглядеть так, как мы сегодня.

Столкнувшись с удивительным разнообразием жизни, как нам организовать различные виды организмов, чтобы лучше понять их? Поскольку каждый день открываются новые организмы, биологи продолжают искать ответы на эти и другие вопросы. В этом результате мы обсудим таксономию , которая одновременно демонстрирует огромное разнообразие жизни и пытается организовать эти организмы таким образом, чтобы мы могли понять.

Цели обучения

• Объяснить «разнообразие жизни»
• Объясните назначение филогенетических деревьев
• Объясните, как отношения обозначаются биномиальной системой именования

Разнообразие жизни

Рисунок 2. Жизнь на Земле невероятно разнообразна.

Биологическое разнообразие – это разнообразие жизни на Земле. Сюда входят все различные растения, животные и микроорганизмы; содержащиеся в них гены; и экосистемы, которые они образуют на суше и в воде. Биологическое разнообразие постоянно меняется. Он увеличивается за счет новых генетических вариаций и уменьшается за счет вымирания и деградации среды обитания.

Что такое биоразнообразие?

Биоразнообразие относится к разнообразию жизни и ее процессов, включая разнообразие живых организмов, генетические различия между ними, а также сообщества и экосистемы, в которых они встречаются. Ученые идентифицировали около 1,9 миллиона видов, живущих сегодня. Они разделены на шесть царств жизни, показанных на рисунке 3. Ученые все еще открывают новые виды. Таким образом, они точно не знают, сколько видов действительно существует сегодня. Большинство оценок колеблется от 5 до 30 миллионов видов.

Рис. 3. Нажмите, чтобы увеличить изображение. Известная жизнь на Земле

Шестерни и колеса

Сохранить каждую шестеренку и колесо — первая мера предосторожности разумного мастерства.

— Альдо Леопольд, Круглая река: из журналов Альдо Леопольда , 1953

Леопольд, которого часто считают отцом современной экологии, скорее всего, нашел бы термин биоразнообразие подходящим описанием своих «винтиков и колес, «хотя идея не стала жизненно важным компонентом биологии почти через 40 лет после его смерти в 1948.

Буквально слово биоразнообразие  означает множество различных видов ( разнообразие ) жизни ( био -). Однако биологи, всегда внимательно следящие за уровнями организации, определили три уникальных показателя изменчивости жизни.

• Наиболее точным и конкретным показателем биоразнообразия является вариация внутри вида . Эта мера разнообразия рассматривает различия между особями внутри популяции или различия между разными популяциями одного и того же вида.
• Просто более широкий уровень — это  разнообразие видов , что лучше всего соответствует буквальному переводу биоразнообразия : количество различных видов в конкретной экосистеме или на Земле. Этот тип разнообразия просто смотрит на область и сообщает, что там можно найти.
• Наконец, на самом широком уровне у нас есть экосистемное разнообразие . Как ясно понимал Леопольд, «винтики и колеса» включают в себя не только жизнь, но и сушу, море и воздух, поддерживающие жизнь. В разнообразии экосистем биологи рассматривают множество типов функциональных единиц, образованных живыми сообществами, взаимодействующими со своей средой.

Хотя важны все три уровня разнообразия, термин биоразнообразие обычно относится к видовому разнообразию.

Видеообзор

Посмотрите это обсуждение о биоразнообразии:

Биоразнообразие обеспечивает нас всем, что мы едим. Он также обеспечивает многие лекарства и промышленные продукты и имеет большой потенциал для разработки новых и улучшенных продуктов в будущем. Возможно, наиболее важно то, что биологическое разнообразие обеспечивает и поддерживает широкий спектр экологических «услуг». К ним относятся обеспечение чистым воздухом и водой, почвой, пищей и жильем. Качество — и продолжение — нашей жизни и нашей экономики зависит от этих «услуг».

Биологическое разнообразие Австралии

Рисунок 4. Короткоклювая ехидна является эндемиком Австралии. Это животное, наряду с утконосом и тремя другими видами ехидн, является одним из пяти выживших видов млекопитающих, откладывающих яйца.

Длительная изоляция Австралии на протяжении большей части последних 50 миллионов лет и ее движение на север привели к эволюции особой биоты. К важным особенностям биологического разнообразия Австралии относятся:

• Высокий процент эндемичных видов (то есть они больше нигде не встречаются):
  • более 80 % цветковых растений
  • более 80% наземных млекопитающих
  • 88% рептилий
  • 45% птиц
  • 92% лягушек
• Дикие группы большого богатства. Австралия отличается исключительным разнообразием ящериц в засушливой зоне, множеством наземных орхидей и общей фауной беспозвоночных, которая оценивается в 200 000 видов, причем одних только муравьев насчитывается более 4 000 различных видов. Сумчатые и однопроходные в совокупности составляют около 56% местных наземных млекопитающих Австралии.
• Дикая природа, имеющая большое эволюционное значение. Например, в Австралии насчитывается 12 из 19 известных семейств примитивных цветковых растений, два из которых больше нигде не встречаются. Некоторые виды, такие как квинслендская двоякодышащая рыба и перипатус, оставались относительно неизменными на протяжении сотен миллионов лет.

Филогенетические деревья

В научных терминах история эволюции и взаимоотношения организма или группы организмов называется филогенезом. Филогения описывает отношения одного организма к другим, например, от каких организмов он, как считается, произошел, с какими видами он наиболее тесно связан и так далее. Филогенетические отношения предоставляют информацию об общем происхождении, но не обязательно о том, чем организмы похожи или отличаются.

Ученые используют инструмент под названием филогенетическое дерево, чтобы показать эволюционные пути и связи между организмами. Филогенетическое дерево — это диаграмма, используемая для отражения эволюционных отношений между организмами или группами организмов. Ученые считают филогенетические деревья гипотезой эволюционного прошлого, поскольку невозможно вернуться назад, чтобы подтвердить предполагаемые отношения. Другими словами, можно построить «древо жизни», чтобы проиллюстрировать эволюцию различных организмов и показать взаимосвязь между разными организмами (рис. 5).

Рисунок 5. Оба этих филогенетических дерева показывают взаимосвязь между тремя доменами жизни — бактериями, археями и эукариями — но (а) корневое дерево пытается определить, когда различные виды отделились от общего предка, в то время как (б) неукорененное дерево — нет. (кредит a: модификация работы Эрика Габа)

Филогенетическое дерево можно читать как карту истории эволюции. Многие филогенетические деревья имеют в основе одну линию, представляющую общего предка. Ученые называют такие деревья корневыми, что означает наличие единой линии предков (обычно нарисованной снизу или слева), к которой относятся все организмы, представленные на диаграмме. Обратите внимание, что на корневом филогенетическом дереве три домена — бактерии, археи и эукариоты — расходятся из одной точки и ответвляются. Небольшая ветвь, занимаемая растениями и животными (включая человека) на этой диаграмме, показывает, насколько недавно и ничтожны эти группы по сравнению с другими организмами. Неукорененные деревья не показывают общего предка, но показывают отношения между видами.

Карл Вёзе и филогенетическое древо

В прошлом биологи делили живые организмы на пять царств: животные, растения, грибы, протисты и бактерии. Организационная схема была основана в основном на физических особенностях, в отличие от физиологии, биохимии или молекулярной биологии, которые используются современной систематикой. Однако новаторская работа американского микробиолога Карла Вёзе в начале 1970-х годов показала, что жизнь на Земле развивалась по трем линиям, которые теперь называются доменами — бактерии, археи и эукариоты. Первые две представляют собой прокариотические группы микробов, у которых отсутствуют окруженные мембраной ядра и органеллы. Третий домен содержит эукариот и включает одноклеточные микроорганизмы вместе с четырьмя исходными царствами (за исключением бактерий). Везе определил Archaea как новый домен, в результате чего появилось новое таксономическое дерево (рис. 5а). Многие организмы, принадлежащие к домену Archaea, живут в экстремальных условиях и называются экстремофилами. Чтобы построить свое дерево, Везе использовал генетические отношения, а не сходство, основанное на морфологии (форме).

Дерево Вёзе было построено на основе сравнительного секвенирования повсеместно распространенных, присутствующих в каждом организме и законсервированных генов (это означает, что эти гены практически не изменились на протяжении всей эволюции). Подход Вёзе был революционным, потому что сравнения физических признаков недостаточно, чтобы отличить прокариот, которые кажутся довольно похожими, несмотря на их огромное биохимическое разнообразие и генетическую изменчивость (рис. 6). Сравнение гомологичных последовательностей ДНК и РНК предоставило Вёзе чувствительный инструмент, который выявил обширную изменчивость прокариот и оправдал разделение прокариот на два домена: бактерии и археи.

Рисунок 6. Эти организмы представляют разные домены. Бактерии (а) на этой микрофотографии принадлежат к домену бактерий, а экстремофилы (б) (не видны), живущие в этом горячем источнике, принадлежат к домену архей. И подсолнух (c), и лев (d) являются частью домена Eukarya. (кредит a: модификация работы Дрю Марча; кредит b: модификация работы Стива Юрветсона; кредит c: модификация работы Майкла Арриги; кредит d: модификация работы Лешека Лещински)

Таксономия

Таксономия (что буквально означает «закон аранжировки») — это наука о классификации организмов для создания общедоступных на международном уровне систем классификации, в которых каждый организм помещается во все более и более всеобъемлющие группы. Подумайте о том, как организован продуктовый магазин. Одно большое пространство разделено на отделы, такие как продуктовый, молочный и мясной. Затем каждый отдел делится на проходы, затем каждый проход делится на категории и бренды, а затем, наконец, один продукт. Эта организация от больших к меньшим, более конкретным категориям называется иерархической системой.

Система таксономической классификации (также называемая системой Линнея по имени ее изобретателя Карла Линнея, шведского ботаника, зоолога и врача) использует иерархическую модель. По мере продвижения от места возникновения группы становятся более специфичными, пока одна ветвь не заканчивается единым видом. Например, после общего начала всей жизни ученые делят организмы на три большие категории, называемые доменом: бактерии, археи и эукариоты. В каждом домене есть вторая категория, называемая  королевство . После царств следуют категории возрастающей специфичности: тип , класс , порядок , семейство , род и вид (рис. 7).

Рисунок 7. Система таксономической классификации использует иерархическую модель для организации живых организмов во все более конкретные категории. Обыкновенная собака, Canis lupus Familiaris, является подвидом Canis lupus, в который также входят волк и динго. (кредит «собака»: модификация работы Janneke Vreugdenhil)

Царство Animalia происходит от домена Eukarya. Для обыкновенной собаки уровни классификации будут такими, как показано на рисунке 7. Таким образом, полное название организма технически состоит из восьми терминов. Для собак это: Eukarya, Animalia, Chordata, Mammalia, Carnivora, Canidae, Canis, и lupus . Обратите внимание, что все названия пишутся с заглавной буквы, кроме видов, а названия родов и видов выделены курсивом. Ученые обычно ссылаются на организм только по его роду и виду, что является его научным названием, состоящим из двух слов, в том, что называется биномиальная номенклатура . Поэтому научное название собаки Canis lupus .