Систематика растений
СИСТЕМАТИКА РАСТЕНИЙ
Задача систематики. Растительный мир чрезвычайно разнообразен. На земном шаре произрастает около 500 000 видов растений. Каждый человек открывает все новые виды. Чтобы разобраться во всей действий разнообразия растительного мира, надо сделать описание растений, что даст возможность классифицировать растения, объединять их в определенные систематические группы на основании сходства признаков и однородности происхождения.
Описание, классификация растений, выявление родственных взаимоотношений, а следовательно, выяснения эволюции растительных организмов и является основной задачей систематики растений. Систематикой (классификации) растений человек занимался с древнего времени. Сначала он объединил в группы растения по их практическим значением: пищевые, лекарственные, ядовитые и т. д. По мере развития техники, естественных наук, знания человека в области ботаники увеличивались, усложнялась и классификация растений.
Систематика растений. Различают две основные группы систем растений: искусственную и природно-филогенетическую.
Искусственная система классифицирует растения по какой-либо одной, двумя случайно взятыми признаками. Существовало немало разных искусственных систем. Теофраст (372-287 гг. н.э.), например, исходя из практического использования растений, объединял их в такие искусственные группы, как травы, кустарники, деревья. Внутри каждой из этих групп он выделял подгруппы культурных и дикорастущих, вечнозеленых и листопадных растений. Водные растения были выделены им в отдельную группу. Всего Теофраст описал более 500 растений.
Позже попытки классифицировать растения на основе их практического значения для человека были сделаны римским ученого Плиния Старшего (24-79 гг н. н.э.), греческим врачом Диоскоридом (1 ст.н.э.) и многими другими. Итальянский ботаник Цезальпин (1519-1603) разработал систематику растений на основе строения плодов. Его система была важным этапом в развитии систематики растений.
Научные основы систематики растений были заложены шведским натуралистом Карлом Линнеем (1707-1778). Год выхода в свет его труда «Виды растений» (1753) считается у ботаников началом научной систематики растений. В основу своей классификации К. Линней положил число, величину и расположение тычинок и пестиков цветка. Все разнообразие растений он объединил в 24 класса, из них 23 класса включали «явнобрачные», то есть цветковые, растения, а 24-й класс объединял все «тайнобрачные» растения, то есть такие, которые не имеют цветков.
К первому классу вошли растения, имеющие цветки с 1 тычинкой, во второй - с 2 тычинками, в третий - с 3 тычинками и т. д. Система привлекала своей простотой и удобством пользования, но она была сугубо искусственной, так как основана на ограниченном количестве признаков и без учета других признаков и родственных отношений растений внутри каждого класса и между классами. По классификации Линнея все растения, имеющие по 2 тычинки, должны входить к 2-му классу. Такие растения, как пахучая трава (злак), сирень и шалфей, цветки которых имеют по 2 тычинки, включались в один класс, тогда как эти растения ничего общего между собой не имеют, кроме числа тычинок.
Капуста, редька, рис и некоторые бамбуки имеют цветки с шестью тычинками и, следовательно, включались до 6-го класса, а пшеница и ива по числу тычинок - до 3-го класса. Следовательно, по этой классификации отдельные роды одной семьи попадали к разным классам. Теперь такая систематика растений кажется странной и ею можно конечно пользоваться, но в свое время она была очень распространена. Линней дал названия более 10 000 видов и описал около 1500 новых видов - в этом его большая заслуга. Большинство видов, описанных Линнеем, признают до сих пор. Заслугой Линнея также есть введение бинарной номенклатуры растений, уточнения понятия систематических единиц - рода и вида. Он же предложил оформлять описание растений везде на латинском языке, тем самым избегалась путаница в названиях растений при характеристике их в разных странах. Эти нововведения Линнея в систематике растений сохранили свое значение до сих пор. По своим взглядам К. Линней не был сторонником идей исторического развития органического мира. Напротив, он высказывался за постоянство видов и считал, что число видов в природе остается все время постоянным, неизменным после того, как их создал «творец». Такая трактовка К. Линнея применительно к системе растительного мира после трудов Ч. Дарвина была отвергнута большинством естествоиспытателей.
В естественной схеме в отличие от искусственных растений объединяются в систематические группы-не по одним каким-либо случайным взятым признаком, а по комплексу их. Естественная система растений более совершенная, чем искусственная, но и в ней не учитывается такая характерная особенность растений, как их происхождения, их родственные отношения. Одним из первых естественную систему растений разработал французский ботаник А. Жюсье, который в 1789 г. опубликовал свой многотомный труд «Роды растений, расположенные в природные семьи». Труда А. Жюсье печатались и после его смерти. В работе описано 100 семей, в них растения объединены в комплекс сходных признаков.
Позже, в 1813 г., женевский ботаник Де-Кандоль значительно расширил и дополнил труды Жюсье. Де-Кандоль описал 194 семьи и объединил их в 2 отдела. Кроме морфологических признаков, Де-Кандоль при разработке естественной классификации учитывал и некоторые анатомические признаки растений.
Теперь большее значение имеют природно-филогенетические системы растений. При разработке такой системы исключительное значение приобретает эволюционное учение о происхождении растений, отражает родственные взаимоотношения между отдельными группами растений. Филогенетическая система учитывает одновременно данные сравнительной морфологии, анатомии, физиологии, биологии, биохимии, экологии, географии растений, палеоботаники и филогении (филогенез - процесс исторического развития растений).
Большое влияние на развитие систематики растений и животных имело учение Ламарка (1744-1829), который подошел к определению органического мира с позиций эволюционного учения. Ламарк не признавал постоянство видов и считал, что все изменения в растительном и животном мире «походили на основе законов природы, а не вследствие чудесного вмешательства». Однако Ламарк в ряде случаев не смог подтвердить свои высказывания убедительными доказательствами.
Это блестяще сделал позднее Ч. Дарвин. Теория эволюционного происхождения растений и животных Ч. Дарвина стала новой эрой в развитии естественных наук и в том числе систематики растений. «... Дарвин положил конец воззрению на виды животных и растений, как на ничем не связанные, случайные, богом созданные и неизменны и впервые поставил биологию на вполне научную почву» ... - так оценивал В. И. Ленин эволюционную теорию Ч. Дарвина.
Теперь подробно разработано филогенетическую систему растений немецким ботаником Г. Энглеру (1844-1930). Хотя эту систему и нельзя признать совершенной, однако она широко используеться в ботанической практике, так детализирована до мельчайших ситематичных единиц - родов, а в отдельных случаях и до видов. Много ценного сделали в развитии филогенетической систематики растений наши отечественные ученые-ботаники Кузнецов, Буш, Козо-Полянский, Гроссгейм, Тахтаджян и др..
Из иностранных филогенетических систем растений можно назвать, кроме Энглера, системы Веттштейна, Галлира, Хетчинсона, Пуля-Бесси. В этой статье материал по систематике цветковых растений изложены по системе акад. Гроссгейм с приложениями акад. П. М. Жуковского.
Бинарная номенклатура растений. Со времени К. Линнея научные названия растений во всех странах устанавливают на латинском языке. Большой заслугой К. Линнея было введение двойной, или бинарной, номенклатуры (названий) растений, по которой каждое растение получает название двумя словами. Первое слово обозначает название рода растения, а второе - название вида. Поясним это на примере. Всем хорошо известно, что существует несколько видов клевера: клевер красный, клевер белый, или ползучий, и другие. В данном случае название «клевер» обозначает род, а «красная» и «белая» - виды этого рода. Латинском языке эти растения называться так: Тrifolium pratense, Тrifolium repens. После видового латинского названия растений обычно ставят в сокращенном виде фамилию автора, впервые описавшего данный вид, например рожь посевная - Secale cereale L. (Линней), костер безостый - Bromus inermis (Лейссер) и т. д.
Таксономические единицы в ботанике. Учение о принципах классификации растений связано с установлением таксономических (систематических), т.е. суподчиненных, групп растений, которые отличаются разной степенью родства. Установка таксономических единиц (или таксонов) в растительном мире входит в задачи систематики растений.
В ботанике обычно пользуются такими таксономическими единицами (от больших до мелких): отдел или категория (Kategoria), тип (phylum), класс (classis), порядок (огdo), семья (familia), род (genus), вид (species).
Основной элементарной единицей в систематике растений считается вид - species. Каждый растительный организм обязательно относится к тому или иному виду. Вид растений, равно как и вид животных, является результатом длительной эволюции.
Особи одного вида отличаются определенными морфологическими и внутренним признакам, а также биолого-физиологическими и биохимическими свойствами. В то же время вид не является однородным. Внутри вида часто различают мелкие, так называемые внутривидовые, таксономические единицы: подвиды (subspecies), разновидности (уагиеиаз), формы (varietas).
В своем труде «Учение о виде у растений» акад. В. Л. Комаров отмечал: «Вид, как и каждый процесс, как и любое явление природы, не есть нечто простое и-однообразное, а очень сложное; можно сказать, что он со всех сторон связан другими явлениями, которые происходят как и в нем самом, так и вокруг него и в живой и в неживой природе ».
Хотя вид и является реально существующей систематической единицей, однако определение его вызвало немало разногласий среди систематиков. Эти различия существуют и теперь, до сих пор нет общепризнанного определения понятия вида.
По определению выдающегося ботаника-систематика акад. В. Л. Комарова, «... вид является совокупность поколений, происходящих от общего предка и под влиянием среды и борьбы за существование обособленных отбором от остального мира живых существ; вместе с тем вид есть определенный этап в процессе эволюции».
Акад. Т. Д. Лысенко дает такое определение вида: «Виды-это звенья цепи живой природы, это этапы качественной особенности, ступени постепенного исторического развития органического мира».
Весь растительный мир делится на 2 больших отделы, или категории: 1) низшие растения и 2) высшие растения.
Каждый из этих отделов делится в свою очередь на более мелкие единицы - типа. Это руководство подается 17 типов, из них первые 10 объединяются в отдел низших растений и 7 - в отдел высших растений. Самый тип - покрытосеменных растений делится на 2 больших класса: 1) класс двудольных и 2) класс однодольных.
Такое разделение растительного мира можно изобразить схемой.
Растительный мир
Низшие растения Высшие растения
1. Тип Сине-зеленые водоросли 10. Тип Лишайники
2. Тип Разножгутиковые водоросли 11. Тип Мохообразные
3. Тип Диатомовые водоросли 12. Тип Псилофитообразные
4. Тип Зеленые водоросли 13. Тип Плауноподобные
5. Тип Бурые водоросли 14. Тип Клинолистовидные
6. Тип Красные водоросли 15. Тип Папоротникообразные
7. Тип Бактерии 16. Тип Голосеменные
8. Тип Слизевики. 17. Тип Покрытосеменные
9. Тип Грибы