РОЗДІЛ ІІІ ІСТОРИЧНИЙ РОЗВИТОК ОРГАНІЧНОГО СВІТУ
ТЕМА 2. ІСТОРИЧНИЙ РОЗВИТОК І РІЗНОМАНІТНІСТЬ ОРГАНІЧНОГО СВІТУ
§ 46. СИСТЕМА ОРГАНІЧНОГО СВІТУ І ПРИНЦИПИ її ПОБУДОВИ
Терміни і поняття: біологічна систематика; система органічного світу; штучна і природна системи; таксони; кодекси біологічної номенклатури.
Система органічного світу. Пізнання навколишнього світу неможливе без класифікації здобутої інформації. За відсутності системи упорядкування явищ і наукових фактів жоден найдужчий розум не зміг би розібратися навіть з
Питаннями класифікації організмів займається наука біологічна систематика. Її головне завдання – побудова системи органічного світу – сукупності видів організмів, які живуть або жили на Землі, класифікованої за певними принципами. Систематика, мабуть, – найбільш давня
Системи органічного світу, побудовані у різні часи, істотно відрізняються. Найпершу класифікацію живих об’єктів розробив античний філософ Арістотель (384-322 pp. до н. д.). Його вважають родоначальником зоології. Незважаючи на те, що Арістотель класифікував лише 454 види тварин, розроблена ним схема не втрачала свого значення аж до часів К. Ліннея, який описав уже 4208 видів живих організмів.
Заслуга визначного шведського природодослідника Карла Ліннея (1707-1778) полягає у тому, що він не тільки розробив першу систему організмів, а й уперше сформулював поняття вид як “сукупність організмів, подібних між собою, як подібні діти одних батьків, і здатних давати плідне потомство”. Учений запропонував позначати види бінарними
Мал. 212. Арістотель.
Мал. 213. К. Лінней.
(двослівними) латинськими назвами: перше слово – назва роду, друге – назва виду. Таким чином за кожним видом закріплюється одна латинська назва, що складається з двох слів. Ця назва застосовується у будь-якій країні незалежно від місцевих назв. Наприклад, заєць білий був названий Ліннеєм Lepus timidus. Слово Lepus (заєць) – назва роду, a timidus (боягузливий) – назва виду (мал. 214, а).
Інший видатний учений – німецький і російський натураліст, дійсний член і професор Петербурзької Імператорської академії наук Петер Симон Паллас (1741-1811) описав близький вид, який назвав Lepus europaeus, тобто заєць європейський (мал. 214, б). (Зверніть увагу: українською мовою за цим видом закріплено назву заєць сірий). Із назв цих ссавців випливає, що мова йде про два близьких види, які відносяться до одного роду.
Ще одне важливе нововведення Ліннея полягало у створенні ієрархічної системи чотирьох супідрядних категорій: вид, рід, ряд і клас. При цьому клас включав кілька рядів, ряд – родів, рід – видів. Таксони вищого за рід рівня відтоді прийнято іменувати одним латинським словом. У сучасній систематиці в кожному з царств налічується не менше 12 ієрархічно підпорядкованих таксонів (наприклад, представників типу Хордові класифікують ще й на підтипи, надкласи, підкласи, надряди, підряди і т. ін.). Така детальна ієрархія необхідна, щоб максимально точно відобразити спорідненість організмів.
На відміну від штучної системи Ліннея, що грунтувалася на подібності організмів за одиничними ознаками, нині у біології використовують природну систему, основану на філогенетичній спорідненості організмів. Застосовуючи и в сучасній
Мал. 214. Близькі види ссавців: а – заєць білий; б – заєць сірий.
Мал. 215. Пам’ятник відкриттю структури молекули ДНК у Воронежі.
Біології, подібність організмів доводять не лише за комплексом різноманітних ознак чи даних палеонтології, а й за допомогою досліджень мінливості молекулярних структур: білків і ДНК (мал. 215).
Принципи побудови системи органічного світу. Перший принцип – система органічного світу повинна бути філогенетичною, мати під собою генетичну основу (Дарвін висловив цю ідею просто: “Будь-яка справжня класифікація є генеалогічною”), з максимальною повнотою відображати еволюційні зв’язки між організмами. На відміну від штучних систем, яких може бути безліч, природна система органічного світу, що грунтується на спорідненні організмів, – лише одна.
Другий принцип – ієрархічності. Згідно з ним систематичні категорії (їх прийнято називати таксонами від лат. таксаре – оцінювати) нижчого порядку об’єднують у категорії вищого порядку. При цьому таксони низького порядку характеризуються особистими ознаками, а високого порядку – загальними, об’єднуючими. У систематиці тварин прийняті такі основні таксони: тип – клас – ряд – родина – рід – вид. У систематиці рослин, грибів і бактерій використовують як основні таксони: відділ – клас – порядок – родина – рід – вид.
Третій принцип – усі назви й описи таксонів мають подаватися за суворими правилами, чітко прописаними у спеціальних міжнародних кодексах біологічної номенклатури (мал. 216), які у біології мають силу закону. Недотримання їх призводить до того, що ті самі вид, рід, родина тощо організмів можуть називатися по-різному й учені просто перестануть розуміти, хто з яким об’єктом працює. Важливим є правило пріоритету, згідно з яким перша назва, дана з дотриманням правил Кодексу, є загальновживаною, усі наступні – тільки синонімами. Принципи біологічної номенклатури єдині для всіх груп організмів: тварин, рослин, грибів, бактерій, навіть вірусів, хоча відрізняються багатьма деталями.
Сучасна система органічного світу. Незважаючи на досягнення у царині побудови природної системи органічного світу, її вдосконалювання є неперервним процесом. З кожним роком ученим стають відомі дедалі більше видів сучасних і викопних організмів. Це веде до появи не лише нових родів, родин, рядів, а й навіть класів і типів. Виявляється, що межі між царствами еукаріотів не такі й чіткі, що існує безліч різноманітних організмів, які водночас мають ключові ознаки рослин і тварин (пригадайте евглену зелену) або тварин і грибів. Не випадково за різними системами органічного світу виділяють від 4 до 26 царств, від 33 до 132 типів, від 100 до 200 класів, а загальну кількість видів
Мал. 216. Офіційне видання Кодексу зоологічної номенклатури українською мовою.
Живих істот оцінюють у кілька мільйонів. Нині усі живі організми об’єднують в імперію Клітинні. Спільною особливістю їх будови є клітинна структура. Імперію поділяють на два надцарства: Доядерні (прокаріоти) і Ядерні (еукаріоти) (мал. 217). Основним критерієм, за яким організми поділяють на ці дві великі групи, є будова клітини. Для еукаріотичних організмів характерна наявність у цитоплазмі значної кількості органел, відсутніх у прокаріотів (пригадайте, як в еукаріотів побудована цитоплазма). А генетичний апарат у них сформований у вигляді ядра, в якому перебувають хромосоми. Крім того, еукаріотичним організмам властиве розмноження клітин шляхом непрямого поділу – мітозу, а деяким одноклітинним і всім без винятку багатоклітинним еукаріотам – статеве розмноження й редукційний поділ – мейоз.
Надцарство Доядерні зазвичай поділяють на дві групи: царство Археї (від грец. археос) і царство Еубактерії (від грец. еус – справжній). До першого відносять зовсім примітивно побудовані навіть для бактерій мікроскопічні одноклітинні істоти. За молекулярною будовою і хімічним складом клітин вони відрізняються від усіх інших живих істот. Можливо тому їх відносять до екстремофілів (від лат. екстремум – крайній і грец. філео – люблю), тобто організмів, для яких природним є існування в умовах, граничних для інших живих істот. Різні види архей не просто витримують, а спокійнісінько живуть у джерелах з температурою +45 – +113 °С, у кислотному середовищі (pH 1-5); у 25-30-процентних розчинах NaCl, в умовах мінімальної вологи й постійного дефіциту води. Крім того, серед представників цього царства є такі, що розмножуються за температури нижче нуля й витримують тиск у 700 атмосфер. Вважають, що археї дуже стародавні, виникли на Землі 3,5 млрд років тому. Більшість видів є автотрофами, в яких відбувається хемосинтез. Серед них практично немає паразитів і збудників хвороб. Деякі вчені вважають, що археї – наймасовіші організми, що колись існували на нашій планеті.
Царство Еубактерії часто поділяють на дві групи: бактерії та ціанобактерії (від грец. ціано – блакитний). Власне бактерії – гетеротрофні або хемотрофні організми, а ціанобактерії – прокаріотичні фотосинтетики, у клітинах яких утримуються пігменти, гомологічні пігментам рослин, у тому числі й хлорофіл. Фотосинтез у них відбувається з виділенням кисню. Завдяки цій особливості їх ще називають синьо-зеленими водоростями. Вважають, що завдяки ціанобактеріям, що розмножилися, близько 2 млрд років тому на Землі виникла киснева атмосфера. Окремі клітини ціанобактерій мікроскопічного розміру – не більше 10 мкм, але вони здатні утворювати колонії в кілька метрів. Саме ціанобактерії формують синьо-зелену масу в товщі й щільну плівку на поверхні води під час “цвітіння” наших водойм у літню спеку.
Надцарство Ядерні поділяють на три царства (мал. 217, 218). Царство Рослини – нерухливі фотосинтезуючі організми, клітини яких мають
Мал. 217. Систематична ієрархія на рівні надцарств і царств живих істот.
Щільні оболонки й постійну форму, а цитоплазма містить пластиди, зокрема зелені, – хлоропласти. Це царство зазвичай поділяють на два підцарства – Нижчі й Вищі рослини. Нижчими рослинами (їх ще називають Нижчими споровими рослинами) є водорості, утворені різними за походженням еволюційними групами тварин. (Пригадайте, як побудовані тіла і клітини зелених, червоних, діатомових і бурих водоростей.) Головна відмінність вищих рослин від водоростей полягає не в тому, що їх тіло побудоване не з однієї, як у багатьох водоростей, а з мільйонів і мільярдів клітин, а в тому, що у вищих рослин тіло поділене на органи, а клітини диференційовані на тканини. Тому, якою великою не була б водорість (пригадайте: бурі водорості можуть досягати сотні метрів завдовжки), її тіло побудоване з однакових клітин, у ньому відсутні провідна система й органи. Крім того, клітинні оболонки водоростей у ряді випадків формує не тільки клітковина, а у багатьох вона навіть відсутня (пригадайте, у панцир з яких сполук закуті клітини діатомових водоростей), а самі клітини можуть мати скорочувальні вакуолі й органи руху – джгутики. Вищі рослини мають провідну систему й органи тіла, клітини в них збираються в тканини. їх поділяють на два надвідділи. Вищі спорові рослини
Мал. 218. Ієрархія груп організмів найбільших царств – Рослини і Тварини.
(мохи, плауни, хвощі, папороті) розмножуються спорами й мають тривалу стадію гаметофіта. Насінні рослини (голонасінні йпокритонасінні)розмножуються виключно насінням, а стадія гаметофіта в них редукована.
До царства Тварини входять рухливі гетеротрофні організми. їх клітини позбавлені фотосинтетичного апарата й клітинних оболонок, тому вони можуть змінювати свою форму. Одноклітинні тварини розмножуються поділом клітини навпіл, багатоклітинні – за допомогою гамет. Поділяють це царство на два підцарства: Одноклітинні, або Найпростіші, й Багатоклітинні. Одноклітинні тварини за багатьма своїми ознаками не відрізняються: від деяких груп водоростей, тому чимало вчених розглядають водорості, найпростіших і навіть деякі примітивні гриби як окреме царство Протисти (мал. 219). Тіло багатоклітинних тварин побудоване з тканин. Виняток становлять лише представники типу Губки, у яких немає тканин і органів, а клітини одного типу можуть перероджуватися у клітини іншого. Саме тому їх зазвичай відокремлюють від інших багатоклітинних тварин. Усім іншим багатоклітинним тваринам властива диференціація клітин, за якою клітини можна віднести до чотирьох типів тканин (пригадайте, що це за тканини). Зародки багатоклітинних тварин, починаючи з плоских червів, складаються з трьох зародкових шарів клітин. У всіх них з’являються внутрішні органи, з яких формуються системи органів.
Царство Гриби. Ці організми поєднують у собі особливості рослин і тварин. Через щільну клітинну оболонку вони нерухливі й відтак нагадують рослин. Проте хімічним складом своїх клітин, зокрема тим, що їх оболонки побудовані з хітину – складного полісахариду, з якого утворюється кутикула членистоногих, вони схожі на тварин. Відсутність фотосинтетичного апарата й гетеротрофний тип живлення також зближує їх із тваринами, але розмноження спорами – знову ж таки зі споровими рослинами. У грибів особлива клітинна будова. їх тіло – гіф, по суті, є однією довгою клітиною, розбитою на секції, в яких зазвичай міститься по два рівноцінних ядра. Сплетіння гіфа й утворюють плодові тіла їстівних грибів. Гриби у своїй більшості – багатоклітинні організми. Сучасні одноклітинні гриби – дріжджі – мають вторинне походження, тому що виникли від багатоклітинних грибів. (Пригадайте, яким терміном називають еволюційний процес спрощення організації.) Гриби поділяють на нижчі й вищі. Нижчі гриби так
Мал. 219. Представники групи протистів, яку останнім часом вважають окремим царством живих істот: а – амеба звичайна: б – колоніальна інфузорія перетрихій; в – зелені водорості; г- бурі водорості.
Відрізняються від вищих (аскоміцетів і базидіоміцетів), що деякі дослідники і грибами їх не вважають, відносячи до протистів.
Найважливішим завданням біологічної науки є створення системи органічного світу, яка являє собою всю різноманітність видів живих організмів, класифікованих за принципом філогенетичного споріднення.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)