Порядок сельдереецветные, или аралиецветные 1 страница
Лекция №1
1. Предмет, цели и задачи систематики высших растений
Систематика высших растений – это раздел ботаники, который разрабатывает естественную классификацию высших растений на основе изучения и выделения таксономических единиц, устанавливает родственные связи между ними в их историческом развитии.
"Систематика, по определению Lawrence (1951) – это наука, которая включает о п р е д е л е н и е, н о м е н к л а т у р у и к л а с с и ф и к а ц и ю объектов, и обычно ограничивается объектами, если она ограничивается растениями, то часто называется систематической ботаникой".
1. О п р е д е л е н и е – это сопоставление растений или таксона с другими и выявление идентичности или сходства его с уже известными элементами. В некоторых случаях может быть обнаружено, что растение является новым для науки;
2. Н о м е н к л а т у р а – это выбор правильного научного названия известного всем растения в соответствии с системой номенклатуры; это своеобразная метка, к которой можно обращаться. Процесс наименования регулируется международно принятыми правилами, которые лежат в основе "Международного кодекса ботанической номенклатуры".
3. К л а с с и ф и к а ц и я – это отнесение растения (или групп растений) к группам, или таксонам, которые принадлежат к различным категориям согласно особому плану или порядку; то есть кждый вид классифицируется как определенного рода, каждый род относить к определенному семейству и т.д. (Гербарное дело: Справочное руководство. Русское издание. Кью: Королевский ботанический сад, 1995).
|
|
|
Важнейшими понятиями систематики являются таксономические (систематические) категории и таксоны. Под таксономическими категориями подразумевают определенные ранги или уровни в иерархической классификации, полученные в результате последовательного подразделения абстрактного множества на подмножества.
Согласно правилам ботанической номенклатуры основными т а к с о н о м и ч е с к и м и к а т е г о р и я м и считаются: в и д ( species ), р о д ( genus ), семейство ( familia ), порядок ( ordo ), класс ( classis ), отдел ( devisio ), царство ( regnum ). При необходимости могут использоваться и промежуточные категории, например, подвид ( subspecies ), родрод ( subgenus ), подсемейство ( subfamilia ), надпорядок ( superordo ), надцарство ( superregnum ).
В отличие от абстрактных таксономических категорий т а к с о н ы конкретны. Т а к с о н а м и принято называть реально существующие или существовавшие группы организмов. Которые в процессе классификации отнесены к определенным таксономическим категориям. Например, ранги р о- д а или в и д а являются т а к с о н о м и ч е с к и м и к а т е г о р и я м и, а род лютик ( Ranunculus ) и вид лютик едкий ( Ranunculus acris ) – два конкретных таксона. Первый таксон охватывает все существующие виды рода лютик, второй – все особи, относимые к виду лютик едкий.
|
|
|
Научные названия всех таксонов, относящихся к таксономическим категориям выше вида, состоят из одного латинского слова, т.е. у н и н о м и н а л ь н ы е. Для видов, начиная с 1753 г. – даты выхода в свет книги К. Линнея "Виды растений" – приняты б и н о м и н а л ь н ые н а з в а н и я, состоящие из двух латинских слов. Первое обозначает род, к которому относится данный вид, второе – видовой эпитет: например ольха клейкая – Alnus glutinosa , смородина черная – Ribes migrum , клевер луговой – Trifolium pratense . Принятое в ботанике правило давать видам растений двойные названия известно как б и н а р н а я н о м е н к л а т у р а. Введение бинарной номенклатуры – одна из заслуг Карла Линнея.
У н и н о м и н а л ь н ы е н а з в а н и я имеют обычно определенные окончания, позволяющие устанавливать, к какой таксономической категории относится данный таксон. Для семейтсв растений принято окончание – aceae , для порядков – ales , для подклассов – idae , для классов – psida , для отделов – phyta. В основу стандартного униноминального названия кладется название какого-либо рода, включаемого в это семейство, порядок, класс и т.д. Например, названия семейства Magnoliaceae , порядка Magnoliales , подкласса Magnoliidae , класса Magnoliopsida и отдела Magnoliophyta происходят от рода Magnolia . Для таксонов высоких рангов (класс, отдел и т.д.) допускается употребление давно установившихся названия, не имеющих перечисленных выше окончаний. Так, классы покрытосеменных растений – двусемядольные –Magnoliopsida и односемядольные –Liliopsida – могут называться Dicotyledones и Monocotyledones , а покрытосеменные – Magnoliopsida , или Angiospermae .
|
|
|
"Кодекс международной ботанической номенклатуры" для ряда семейств допускает использование на равных основаниях альтернативных (т.е. с правом выбора) названий, давно закрепившихся в научной литературе. В частности, семейство пальмы можно с равным правом называть либо Areca - ceae (от Areca ), либо Palmae; крестоцветные –Brassicaceae (от Brassica ), либо Cruciferae; бобовые – Leguminosae , либо Fabaceae (от Faba ) и т.д. Строгих и общепринятых праквил, регламентирующих русские названия видов и таксонов более высокого ранга, не существует.
Ученый, впервые описавший таксон, является его автором. Фамилия автора помещается после латинского названия таксона обычно в сокращенной форме. Например, буква L. указывает на авторство Линнея (Linneus), ДС. – Декандолля (De Candolle), Bge. – Бунге (Bunge), Com. – В.Л. Комарова и т.д. В научных работах авторство таксонов считается обязательным, в учебниках и популярных изданиях их нередко опускают.
|
|
|
Цель систематики высших растений – дать целостное представление об историческом развитии высших растений на основе родственных связей между ними, охарактеризовать их в научном и практическом отношениях.
Задачи систематики высших растений как учебного курса заключаются в том, чтобы
- о п р е д е л и т ь место высших растений в органическом мире, отличие их от водорослей;
- р а с с м о т р е т ь краткую историю развития систематики высших растений, методы исследований в систематике высших растений;
- о х а р а к т е р и з о в а т ь вегетативные и репродуктивные органы высших растений отдельных таксонов; происхождение и филогенетические связи между ними; различные взгляды на происхождение высших растений и их таксонов; значение высших растений в природе и жизни человека; вопросы рационального использования и охраны высших растений.
2. Место высших растений в органическом мире
Современная наука об органическом мире делит живые организмы на два н а д ц а р с т в а: доядерные организмы ( Procariota ) и ядерные организмы ( Eucariota ). Надцарство доядерных организмов представлено одним ц а р с т в о м – дробянки ( Mychota ) с двумя п о д ц а р с т в а м и: бактерии ( Bacteriobionta ) и цианотеи, или сине-зеленые водоросли ( Cyanobionta ).
Надцарство ядерных организмов включает три ц а р с т в а: животные ( Animalia ), грибы ( Mycetalia , Fungi , или Mycota ) и растения ( Vegetabilia , или Plantae ).
Царство животных делится на два п о д ц а р с т в а: простейшие животные ( Protozoa ) и многоклеточные животные ( Metazoa ).
Царство грибов подразделяется на два п о д ц а р с т в а: низшие грибы ( Myxobionta ) и высшие грибы ( Mycobionta ).
Царство растений включает три п о д ц а р с т в а: багрянки ( Rhodobionta ), настоящие водоросли ( Phycobionta ) и высшие растения ( Embryobionta ).
Таким образом, предметом систематики высших растений являются высшие растения, которые входят в состав подцарства высших растений, царства растений, надцарства ядерных организмов.
3. Общая характеристика высших растений и их отличие от водорослей
Высшие растения – это жители наземно-воздушной среды, которая коренным образом отличается от водной среды.
Высшие растения являются листостебельными растениями, многие имеют корни. По этим признакам на латинском языке их называют Cormophyta (от греч. kormos –ствол, стебель, phyton – растение) в отличие от водорослей – Thallophyta (от греч. thallos – слоевище, таллом, phyton – растение).
Органы высших растений имеют сложное строение. Проводящая система у них представлена специальными клетками – т р а х е и д а м и, а также сосудами, ситовидными трубками. Проводящие элементы группируются в закономерные сочетания – сосудисто-волокнистые пучки. У высших растений появляется центральный цилиндр – с т е л а. Сначала центральный цилиндр простой - п р о т о с т е л а (от греч. protos – простой, stela – колонка, столб). Затем появляются более сложные стелы: а к т и н о с т е л а (от греч. actis – луч), п л е к т о с т е л а (от греч. plectos – скручивать, вить), с и ф о н о- с т е л а (от греч. siphon – трубка), а р т р о с т е л а (от греч. arthrus - членистый), д и к т и о с т е л а (от греч. diktyon – сеть), э в с т е л а (от греч. eu – настоящий), а т а к т о с т е л а (от греч. ataktos – беспорядочный).
У высших растений имеется сложная система покровных тканей ( э п и- д е р м а, п е р и д е р м а, корка), появляется сложный устьичный аппарат. В условиях наземно-воздушной жизни у высших растений появляются мощно развитые механические ткани.
Половые органы высших растений – многоклеточные а н т е р и д и и (мужские) и а р х е г о н и и (женские) – взяли начало, вероятно, от многоклеточных г а м е т а н г и е в водорослей типа диктиоты и эктокорпуса (из бурых водорослей).
Характерной чертой высших растений является чередование поколений в цикле развития – г а м е т о ф и т а (полового) и с п о р о ф и т а (бесполого) и соответствующая смена я д е р н ы х ф а з (г а п л о и д н о й и д и п л о и д н о й). Переход от гаплоидной ядерной фазы к диплоидной происходит при оплодотворении я й ц е к л е т к и с п е р м а т о з о и д о м или с п е р м и е м. И наоборот, переход от диплоидной ядерной фазы к гаплоидной происходит при образовании спор из спорогенной ткани - а р х е с п о р и я путем м е й о з а с редукцией числа хромосом.
4. Происхождение высших растений
Высшие растения, вероятно, произошли от каких-либо водорослей. Об этом свидетельствует то, что в геологической истории растительного мира высшим растениям предшествовали водоросли. В пользу этого предположения свидетельствуют и следующие факты: сходство наиболее древней вымершей группы высших растений - риниофитов – с водорослями, очень сходный характер их ветвления; сходство в чередовании поколений высших растений и многих водорослей; наличие жгутиков и способность к самостоятельному плаванию у мужских половых клеток многих высших растений; сходство в строении и функции хлоропластов.
Предполагают, что высшие растения произошли скорее всего от зеленых водорослей, пресноводных или солоноватоводных. Они имели многоклеточные гаметангии, изоморфное чередование поколений в цикле развития.
Первыми наземными растениями, найденными в ископаемом состоянии, были риниофиты (риния, хорнея, хорнеофитон, спорогонитес, псилофит и др.).
После выхода на сушу высшие растения развивались в двух основных направлениях и образовали две большие эволюционные ветви – гаплоидную и диплоидную.
Гаплоидная ветвь эволюции высших растений представлена отделом моховидные ( Bryophyta ). В цикле развития мхов преобладает гаметофит, половое поколение (само растение), а спорофит, бесполое поколение, редуцирован и представлен спорогоном в виде коробочки на ножке. Развитие моховидных шло в сторону возрастания самостоятельности гаметофита и его постепенного морфологического расчленения, потери самостоятельности спорофита и его морфологического укрощения. Самостоятельной, вполне автотрофной фазой жизненного цикла моховидных стал гаметофит, а спорофит низведен до степени органа гаметофита.
Мхи как представители гаплоидной ветви эволюции высших растений оказались менее жизнеспособными и адаптированными к условиям жизни на Земле. Их распространение связано с наличием свободной капельно-жидкой воды, необходимой не только для ростовых процессов, но и для полового процесса. Этим объясняется их экологическая приуроченность к местам, где имеется постоянное или периодическое увлажнение.
Вторая эволюционная ветвь высших растений представлена всеми остальными высшими растениями.
Спорофит в наземных условиях оказался более жизнеспособным и адаптированным к разнообразным экологическим условиям. Эта группа растений более успешно завоевывала сушу. Спорофит у них часто имеет большие размеры, сложное внутреннее и внешнее строение. Гаметофит, наоборот, претерпел упрощение, редукцию.
У более протых форм (споровые растения) гаметофит еще имеет самостоятельное существование и представлен автотрофным или симбиотрофным заростком ( Lycopodiophyta , Equisetophyta , Polypodiophyta ), а у разноспоровых представителей этих отделов он значительно упрощен, редуцирован. У более организованных – семенных растений – гаметофит утратил самостоятельный способ жизни и развивается на спорофите, а у покрытосеменных (цветковых) сведен до нескольких клеток.
В новых условиях шло постепенное усложнение наземных растений с преобладанием в цикле развития спорофита. Они дали начало ряду самостоятельных групп (отделов) растений, приспособленных к разнообразным условиям жизни на суше.
В настоящее время высшие растения насчитывают свыше 300 000 видов. Они господствуют на Земле, населяют ее от арктических территорий до экватора, от влажных тропиков до сухих пустынь. Они образуют различные типы растительности – леса, луга, болота, заполняют водоемы. Многие из них достигают гигантских размеров (секвойядендрон – 132 м при обхвате 35 м, эвкалипт гигантский – 152 м (Флиндт, 1992), вольфия бескорневая – 0,1-0,15 см (Определитель растений Беларуси, 1999).
При всем огромном разнообразии внешнего вида и внутреннего строения все высшие растения сохраняют определенное единство в строении. Высшие растения подразделяют на 9 отделов. Однако они сравнительно легко увязываются между собой, что свидетельствует о единстве происхождения высших растений.
5. Краткая история систематики растений
Еще на заре своей истории человек обратил внимание на огромное разнообразие растительного мира. В процессе хозяйственной деятельности он стремился познать и отличить растения полезные (пищевые, лекарственные и проч.), а также вредные, особенно ядовитые. Очень рано человек стал использовать зерна многих хлебных злаков (пшеница, просо, ячмень), которые найдены при археологических раскопках и относятся к 6-5 тысячелетиям до н. э.
О выращивании пищевых растений и знакомстве человека с лекарственными травами свидетельствуют иероглифы и рисунки на гробницах египетских фараонов (3000 г. до н. э.). Рисунки на древнеегипетских памятниках отражают в первую очередь съедобные, прядильные, лекарственные растения. Об использовании древними народами таких растений, как хлебные злаки, просо, лук, чеснок известно от греческого историка Герадота (484-425 гг. до н. э.). Кукурузу, картофель, табак выращивали древние народы Мексики и Перу.
Описания растений впервые появляются в древнекитайском сочинении под названием Шу-Кинг (около 2200 лет до н.э.). Приводятся сведения о хлебных злаках, бобовых, хлопчатнике, лимонном и тутовом деревьях.
Древнегреческое естествознание отражено в трудах Аристотеля (384-322 гг. до н. э.). Он был крупнейшим натуралистом своего времени. Аристотель интуитивно признавал родство всего живого, и растения он рассматривал как часть природы.
Самой первой известной нам классификацией растений была классификация Теофраста (371-287 гг. до н. э.) – ученого и философа древней Греции. Его настоящее имя Тиртам, а имя Теофраст – божественный оратор – дал ему его учитель – Аристотель.
В основу своей классификации Теофраст положил э к о л о г и ч е с к и й п р и н ц и п, выделяя классификационные группы на основе жизненных форм растений. Теофраст делит все растения на деревья, кустарники, полукустарники и травы, отличает наземную флору, выделяя в ней растения листопадные и вечнозеленые, и водную флору с пресноводными и морскими растениями. Теофраст увязывал данные о растениях с вопросами их практического использования, положил начало у т и л и т а р н о м у направлению в классификации.
Система Теофраста была первой попыткой экологического подхода к классификации растений. Влияние классификации Теофраста прослеживается почти до нашего времени.
Утилитарное направление долгое время было господствующим при изучении растений и их классификации (Плиний Старший, Диоскорид и др.). Ими заканчивается период описательных или практических (утилитарных) классификаций растений.
Период с конца XVI до второй половины XVIII столетия характеризуется появлением ряда и с к у с с т в е н н ы х морфологических систем, или систем, которые строятся на основе какого-либо одного или нескольких признаков.
Период искусственных систем классификации растений начинается с системы итальянского ботаника А. Чезальпино (1519-1603 гг.). В основу классификации он положил принцип строения органов размножения. Растительный мир был разделен им на два отдела: 1) деревья и кустарники, 2) полукустарники и травы. Далее растения группировались в 15 классов на основе строения плодов и числа гнезд и семян в них, а затем выделялись группы меньшего объема – с учетом строения цветка. Особое место в системе Чезальпино занимал 15 класс, куда были отнесены мхи, папоротники, хвощи и грибы. Система Чезальпино, несовершенная с современной точки зрения, была важным этапом в развитии систематики растений.
Швейцарский ботаник Каспар Баугин (1560-1624 гг.) виды растений распределил по признакам подобия в 12 классов.
В классификационной системе английский ботаник Рей (1623-1705 гг.) выделяет отделы растений по числу семядолей и подразделяет их на односемядольные и двусемядольные. В своей системе он принимает во внимание, кроме семян и плодов, форму цветка.
Современник Рея французский ботаник Турнефор (1656-1708 гг.) создал свою систему растений, основанную на форме венчика цветка. Турнефор подразделяет растения на безлепестные и лепестные, а последние – на однолепестные и многолепестные. Он, как и Рей, подразделяет цветки на простые и сложные, на правильные и неправильные; сохранил старое деление на деревья, кустарники и травы.
По форме цветка Турнефор разделил цветковые растения сначала на 14, а затем на 18 классов.
Роль реформатора ботаники сыграл великий шведский ученый Карл Линней (1707-1778 гг.). Он был в числе тех ботаников, которые в XVIII ст. оценили учение Камерариуса о поле у растений. Линней положил это учение в основу своей знаменитой половой системы растений, изложенной им в книгах "Система Природы" (1735), "Основы ботаники" (1736), "Виды растений" (1753) и др. Система Линнея тоже была искусственной, но тем не менее она выгодно отличается от систем Рея, Турнефора и других его предшественников. К. Линней выбрал в качестве основного систематического признака орган размножения, но не плод, как это сделал Чезальпино, а цветок, но не форму цветка, как Турнефор, а строение андроцея.
Система Линнея включает 24 класса растений. В 23 классах представлены растения с цветками, которые отличаются между собой количеством тычинок, их взаимным расположением, одинаковой или различной длиной, распределением полов, а также растения, у которых тычинки срослись со столбиком. В 24 класс Линней отнес "бесцветковые" растения, т.е. не имеющих цветков.
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 55; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!