Систематика растений и животных

11. Систематика растений и животных

Многообразие живых существ — результат естественного отбора наиболее приспособленных к среде обитания. Возможность такого отбора связана, с одной стороны, с изменчивостью свойств живых существ; с другой стороны — со способностью сохранять их, передавая из поколения в поколение. В связи с изменчивостью генетической программы, всякий новорождённый организм обладает некоторым количеством свойств, отличающих его от родственников. Эти свойства могут:

1) несколько облегчать его жизнь в среде обитания, обычной для всех представителей этого вида;

2) отягощать его жизнь и приводить к гибели до достижения плодоносного возраста;

3)  обеспечить жизнеспособность за пределами обычной среды обитания остальных представителей его вида, и избавить, таким образом, от необходимости конкурировать с ними за жизненные блага;

4) делать бесплодным.

Понятно, что в первом случае живое существо немногим более жизнеспособно, нежели его родственники, а его шансы дожить до зрелости и передать свои задатки потомкам фактически равны их шансам. При этом его особые свойства прямого отношения к появлению новых форм не имеют.

Во втором случае гибельные признаки исчезают для эволюции вместе с их носителями.

В третьем случае потомки счастливого существа будут свободно осваивать на основе своих особых свойств среду обитания, неприемлемую для пращуров и родственников, лишённых таких свойств. Фактически эти потомки — уже новая разновидность. Земная Жизнь, появившись в одной из сред нашей планеты, на протяжении последующей истории заполнила описанным способом все среды. Сама же Жизнь по мере освоения различных сред обретала соответствующее разнообразие форм. И сейчас она продолжает своё распространение: отчасти в пределах Земли, приспосабливаясь к изменяющейся планете; отчасти уже в околоземном пространстве,  совершенствуя в конечном счете  Человека.

Сущность дарвиновской концепции эволюции сводится к ряду логичных, проверяемых в эксперименте и подтвержденных огромным количеством фактических данных положений:

1.      В пределах каждого вида живых организмов существует огромный размах индивидуальной наследственной изменчивости по морфологическим, физиологическим, поведенческим и любым другим признакам. Эта изменчивость может иметь непрерывный, количественный, или прерывистый качественный характер, но она существует всегда.

2.     Все живые организмы размножаются в геометрической прогрессии.

3.      Жизненные ресурсы для любого вида живых организмов ограничены, и поэтому должна возникать борьба за существование либо между особями одного вида, либо между особями разных видов, либо с природными условиями. В понятие «борьба за существование» Дарвин включил не только собственно борьбу особи за жизнь, но и борьбу за успех в размножении.

4.     В условиях борьбы за существование выживают и дают потомство наиболее приспособленные особи, имеющие те отклонения, которые случайно оказались адаптивными к данным условиям среды. Это принципиально важный момент в аргументации Дарвина. Отклонения возникают не направленно — в ответ на действие среды, а случайно. Немногие из них оказываются полезными в конкретных условиях. Потомки выжившей особи, которые наследуют полезное отклонение, позволившее выжить их предку, оказываются более приспособленными к данной среде, чем другие представители популяции.

5.     Естественный отбор отдельных изолированных разновидностей в разных условиях существования постепенно ведет к дивергенции (расхождению) признаков этих разновидностей и, в конечном счете, к видообразованию.

          Выживание  и преимущественное размножение приспособленных особей Дарвин назвал естественным отбором. В результате естественного отбора образовалось огромное количество живых существ. Первую попытку систематизировать все живое предпринял Аристотель.  У него была "лестница существ". Внизу наиболее примитивно организованные камни, потом растения, животные и человек. Стремление к линейной классификации довольно долго сохранялось, но потом его пришлось отвергнуть, так как объекты живой природы не выстраивались в единую лестницу.

Вторая попытка была принята Карлом Линнеем (1707-1778) (Рис.11.26), который в своей знаменитой "Systema Naturae" (1735), выделил два царства: Vegetabilia (растения) и Animalia (животные). Впоследствии к двум критериям различения растительных и животных организмов Аристотеля Жан Батист Ламарк (1744-1829) добавил еще и способ питания - автотрофный для растений и гетеротрофный для животных. Такая двуцарственная система живого просуществовала практически до наших дней, хотя время от времени и подвергалась сомнению. Осложнения стали накапливаться еще со времени открытия Левенгуком (1632-1723) (Рис.11.27)мира микроскопических организмов, названных им анималькулами. Само название указывало на причисление этих живых существ к царству животных, что основывалось на критерии подвижности. Однако противоречивость двуцарственного подразделения живого становилась все более и более очевидной.

Ситуация стала постепенно изменяться начиная с 60-х годов, когда в связи с активным внедрением в биологию методов электронной микроскопии (особенно интенсивно эти исследования проводились в 70-80-х годах) стали накапливаться принципиально новые данные по тонкому строению (ультраструктуре) простейших живых организмов. Оказалось, что на этом уровне выявляются достаточно отчетливые морфологические признаки (тонкое строение покровов, жгутикового аппарата, митохондрий, хлоропластов и др.), которые можно использовать в качестве надежных критериев при выяснении степени родства организмов. Другая волна новой информации стала быстро распространяться с 80-х годов со стороны молекулярной биологии, когда появилась возможность сравнивать степень сходства нуклеиновых кислот разных организмов. 
Были описаны простые одноклеточные растения и животные,  которых не всегда  было понятно, куда отнести - к  растениям или  животным. Они были выделены в группу одноклеточные (Протисты). Затем открыли бактерий и выделили их в отдельное царство. По мере развития микробиологии  в отдельное царство были выделены грибы (Рис.11.1). Они кажутся похожими на растения, но, тем не менее, от растений  существенно отличаются, в частности, тем, что, как животные, запасают гликоген, а не крахмал.

Рис.11.1 Царства живых организмов

Итак, живые организмы разделили на царства Растений, Грибов, Животных и Простейших (одноклеточных), и царство бактерий, в которое входили все прокариоты. По мере  изучения бактерий, оказалось, что они также делятся на две сильно отличающиеся группы. Соответственно, их пришлось разделить на два царства: Эубактерии (собственно бактерии) и Архебактерии (другое название – Археи). Последние также не имеют ядра, но по структуре сильно отличаются от бактерий. Такое деление возникло недавно.

Подробная классификация живых существ выходит за рамки данного учебного пособия, поэтому в нем приводятся лишь основные сведения по построению современной классификации.

По современной систематике органическая жизнь на нашей планете представлена  в виде трёх Империй:

• Империи Клеточных,
• Империи Неклеточных (не имеющих клеточных стенок микоплазм),
• Империи Вирусов и Фагов.

Империя Клеточных состоит из двух Надцарств

• Надцарство прокариот (3 Царства);
• Надцарство эукариот (6 Царств) .

Надцарство Эукариот (имеющие ядро)	Надцарство Прокариот (нет ядра)
Царство Животных (имеет митохондрии, значит, имеет Графство Митохондрий)	Царство Настоящих Бактерий (не имеет митохондрий, не имеет многих органелл, не имеет ядра)
Царство Растений (имеет Графство Митохондрий)
Царство Грибов (имеет Графство Митохондрий)	Царство Бактериоподобных Организмов, включая Актиномицет, Спирохет, Хламидий (не имеют митохондрий, не имеет многих органелл, не имеет ядра)
Царство Слизевиков или Миксомицет (имеет Графство Митохондрий)
Царство Риккетсий (не имеет митохондрий, но есть ядро, значит эукариоты)
Царство Миксобактерий (не имеет митохондрий, но есть ядро, значит эукариоты)	Царство Цианобактерий или Сине-зелёных водорослей (не имеет митохондрий, не имеет многих органелл, не имеет ядра)
Протекторат трёх Царств: Растений, Животных, Грибообразных (в виде Жгутиковых) (имеет Графство Митохондрий)
Совладение Царства Растений и Царства Грибов ( лишайники) (имеет Графство Митохондрий)
Совладение Царства Грибов и Царства Цианобактерий ( лишайники)

 

 

   Империя Вирусов и Фагов состоит из двух Надцарств. В их составе 4 Царства:

Надцарство Вирусов и Фагов имеющих ДНК	Надцарство Вирусов и Фагов имеющие РНК
Царство Вирусов и Фагов имеющее двойную ДНК	Царство Вирусов и Фагов имеющее двойную РНК
Царство Вирусов и Фагов имеющее одинарную ДНК	Царство Вирусов и Фагов имеющее одинарную ДНК

 

Царство животных имеет 35 типов:

1. Хордовые (подтипы оболочники, они же личиночнохордовые; бесчерепные, они же головохордовые; черепные, они же позвоночные)
2. Гемихордовые или Полухордовые (перистожаберные, кишечнодышащие, и вымершие граптолиты)
3. Иглокожие (морские звёзды, морские лилии, морские ежи, голотурии, офиуры)
4. Щетинкочелюстные - тип морских беспозвоночных животных. Тело вытянутое, прозрачное, длиной от 5 мм до 9 см; имеются боковые и хвостовой плавники. На голове серповидные щетинки (отсюда название), служащие для захватывания добычи (Рис.11.2).

 

Рис.11.2 Щетинкочелюстные

5. Тихоходки Tardigrada (Рис.11.3)

 Рис.11.3      Тихоходки (Tardigradae)

Доказано, что животные организмы, известные как тихоходки (Tardigradae), способны выжить в условиях открытого космоса. Тип Tardigradae включает живые организмы, чьи размеры не превышают 1,5 миллиметра. Эти животные обладают невероятными способностями, помогающими им выживать в самых суровых условиях. Биологи обнаруживают их в Гималаях на высоте 6 тысяч метров над уровнем моря, в океанских впадинах на глубине более 4 тысяч метров и даже вблизи гидротермальных источников, где вода не закипает только благодаря высокому давлению. Группа ученых под руководством шведского эколога К. Ингмара Йонссона провела эксперимент, в ходе которого два вида тихоходок побывали на околоземной орбите. Ученые разделили 120 особей каждого вида на четыре группы, одна из которых по прибытии на орбиту оказалась в условиях вакуума. Две группы также подверглись облучению ультрафиолетом. Последняя группа животных кроме прочего была подвергнута радиоактивному облучению. После 10 дней, проведенных в открытом космосе, практически все организмы были иссушены, но на борту космического аппарата тихоходки вернулись к нормальному состоянию. Большинство животных, подвергшихся облучению ультрафиолетом с длиной волны 315-380 нм, выжили и оказались способны к воспроизводству. Однако ультрафиолетовое облучение с длиной волны 280-315 нм оказало критическое воздействие, лишь 10-15% процентов животных третьей группы выжили спустя некоторое время. Тем не менее, выжившие смогли дать нормальное потомство.  
 
Каким образом организмам удалось выжить в условиях открытого космоса, ученым пока неизвестно. Предпологают, что тихоходки способны восстанавливать поврежденную структуру ДНК.  

6. Членистоногие (подтипы жабродышащих, хелицеровых, трахейных)

Хелицеровые

Хелицеровые (Chelicerata) – подтип беспозвоночных животных типа членистоногих (Рис.11.4). Тело состоит из головогруди, от которой отходят шесть пар придатков: хелицеры, предназначенные для фиксации пищи, педипальпы, служащие для осязания, пережёвывания пищи, а также в качестве копулятивного органа) и четыре пары ходильных ног. Представители подтипа известны с кембрия (наземные формы – с девона) и объединяются в четыре класса: мечехвосты, ракоскорпионы, морские пауки и паукообразные.

Рис.11.4 Внутреннее строение паука

 

 

Рис.11.4а Хелицеровые виды. Клещи. Верхний ряд – акариевые клещи, слева направо: чесоточный клещ, почвенный клещ, двупятнистый паутинный клещ, водяной клещ. Нижний ряд, слева направо: акариевые клещи (зерновой клещ), паразитические клещи (таёжный клещ, отобиус, клещ-краснотелка)

 

7. Моллюски, они же Мягкотелые
8. Хиолиты (вымерли) (Рис.11.5)

 

Рис.11.5 Хиолиты

 Класс вымерших животных, условно относимый к типу моллюсков; некоторые учёные выделяют их в самостоятельный тип. Жили с начала кембрия до перми. Раковина коническая или пирамидальная, от 0,1 до 15 см в длину, замкнутая на узком конце; устье раковины закрывалось крышечкой. У большинства хиолитов спинная и брюшная стороны раковины хорошо различаются по скульптуре. У многих хиолитов полость раковины разделена поперечными перегородками на ряд воздушных камер и одну жилую. Некоторые считают, что раковина была двустворчатая — состояла из конической и плоской створок. Стенка раковины известковая, двухслойная. У некоторых хиолитов имелась пара тонких длинных придатков, отходящих от устья. Обитали в море.                

Рис.11.5а Хиолит

9. Онихофоры (Onychophora), они же первичнотрахейные (Рис.11.6)

10. Кольчатые черви (Рис.11.7)

 

Рис.11.7 Кольчатые черви

11. Немертины - тип первичноротых животных. Как правило, лентовидные черви, выделяющие большое количество слизи, практически лишённые заметных наружных органов. От переднего конца вглубь тела уходит длинное впячивание, способное выворачиваться и служащее для захвата добычи, — хобот. Подавляющее большинство — хищники и трупоеды. Описано около 1000 видов 250 родов (Рис.11.8).