Biologická systematika

Biologická systematika  je vědní disciplína, mezi jejíž úkoly patří vypracování zásad pro klasifikaci živých organismů a praktická aplikace těchto zásad při konstrukci systému organického světa . Klasifikace se zde vztahuje k popisu a zařazení do systému všech moderních a vyhynulých organismů [1] .

Cíle a principy taxonomie

Poslední fází práce systematického vědce, odrážející jeho představy o určité skupině živých organismů, je vytvoření přirozeného systému. Předpokládá se, že tento systém je na jedné straně základem přírodních jevů, na druhé straně je pouze etapou na cestě vědeckého výzkumu. V souladu s principem kognitivní nevyčerpatelnosti přírody je přirozený systém nedosažitelný [2] .

Hloubkové studium již známých skupin, stále více objasňující jejich vzájemné vztahy, si vyžádá další srovnání, přesněji řečeno přeskupení členů. Zdá se nám, že přírodní systém bude vždy podléhat neustálým změnám, protože každý pokus lze provést pouze v souvislosti se stavem vědeckého poznání své doby.

Hlavní cíle taxonomie jsou:

• jméno (včetně popisu) taxonů ,
• diagnostika (definice, tedy nalezení místa v systému),
• extrapolace, tedy predikce vlastností objektu na základě skutečnosti, že patří do určitého taxonu. Například, pokud jsme na základě stavby zubů přiřadili zvíře do řádu hlodavců , pak můžeme předpokládat, že má dlouhé slepé střevo a plantigrádní končetiny , i když tyto části těla neznáme.

Systematika vždy předpokládá, že:

• rozmanitost živých organismů kolem nás má určitou vnitřní strukturu,
• tato struktura je organizována hierarchicky, to znamená, že různé taxony jsou si navzájem důsledně podřízeny,
• tato struktura je plně rozpoznatelná, což znamená, že je možné vybudovat úplný a komplexní systém organického světa („přírodní systém“).

Tyto předpoklady, které jsou základem každé taxonomické práce, lze nazvat axiomy taxonomie [1] .

Moderní klasifikace živých organismů jsou postaveny na hierarchickém principu. Různé úrovně hierarchie ( hodnosti ) mají svá vlastní jména (od nejvyšší po nejnižší): doména , říše, království , typ nebo oddělení , třída , řád nebo řád , čeleď , rod a ve skutečnosti druh . Druhy se již skládají z jednotlivých jedinců .

Je uznáváno, že každý konkrétní organismus musí konzistentně patřit do všech sedmi kategorií. Ve složitých systémech se často rozlišují další kategorie, například pomocí prefixů over- a sub- (nadtřída, podtyp atd.). Každý taxon musí mít určitou hodnost, to znamená patřit do jakékoli taxonomické kategorie.

Tento princip budování systému se nazývá Linnéova hierarchie , pojmenovaná po švédském přírodovědci Carlu Linném , jehož práce tvořily základ tradice moderní vědecké systematiky.

Relativně nový je koncept superříše neboli biologické domény . To bylo navrženo v roce 1990 Carl Woese a zavedlo rozdělení všech biologických taxonů do tří domén:

• eukaryota  – doména, která spojuje všechny organismy, jejichž buňky obsahují jádro.
• bakterie  je doménou prokaryotických mikroorganismů.
• archaea  je doménou jednobuněčných mikroorganismů, které nemají jádro, stejně jako žádné membránové organely.

Historie taxonomie

První známé pokusy o klasifikaci forem života učinil ve starověkém světě Heptador a poté Aristoteles a jeho student Theophrastus , kteří sjednotili vše živé v souladu se svými filozofickými názory. Dali poměrně podrobný systém živých organismů. Rostliny jimi rozdělili na stromy a byliny a živočichy na skupiny s „horkou“ a „studenou“ krví. Poslední znamení mělo velký význam pro odhalení vlastní, vnitřní uspořádanosti živé přírody. Tak se zrodil přirozený systém odrážející uspořádanost, která v přírodě existuje [1] .

V roce 1172 udělal arabský filozof Averroes zkrácený překlad Aristotelových děl do arabštiny . Jeho vlastní komentáře byly ztraceny, ale samotný překlad se dochoval v latině .

Velkým přínosem byl švýcarský profesor Konrad Gesner (1516-1565).

Éra velkých objevů umožnila vědcům výrazně rozšířit znalosti o divoké přírodě. Koncem 16.  - začátkem 17. století začalo usilovné studium živého světa, zpočátku zaměřené na známé typy, postupně se rozšiřující, až se nakonec vytvořilo dostatečné množství poznatků tvořících základ vědecké klasifikace. Využití těchto znalostí ke klasifikaci forem života se stalo povinností mnoha slavných lékařů, jako byl Hieronymus Fabricius (1537-1619), následovník Paracelsa Pedera Sørensena (1542-1602, známý také jako Petrus Severinus), přírodovědec William Harvey (1578-1657), anglický anatom Edward Tyson (1649-1708). Své příspěvky poskytli entomologové a raní mikroskopisté Marcello Malpighi (1628-1694), Jan Swammerdam (1637-1680) a Robert Hooke (1635-1702) .

Anglický přírodovědec John Ray (1627–1705) publikoval důležité práce o rostlinách, zvířatech a přírodní teologii. Přístup, který zvolil při klasifikaci rostlin ve své Historia Plantarum, byl důležitým krokem k moderní taxonomii . Rey odmítl dichotomické dělení , které bylo použito pro klasifikaci druhů a typů, a navrhl je systematizovat podle podobností a rozdílů zjištěných v procesu studia.

Linné

Pořádek je pododdělení tříd, zavedené proto, aby se nerozlišovalo mezi rody ve větším počtu, než je mysl může snadno vnímat.
Carl Linné

Do počátku 18. století nashromáždila věda velké množství biologických poznatků, ale z hlediska strukturování těchto poznatků biologie výrazně zaostávala za ostatními přírodními vědami, které se v důsledku vědecké revoluce aktivně rozvíjely. Rozhodujícím příspěvkem k odstranění tohoto nahromadění byla činnost švédského přírodovědce Carla Linného (1707-1778), který určil a uvedl do praxe hlavní ustanovení vědecké systematiky, která umožnila, aby se biologie v poměrně krátké době stala plnohodnotnou vědou. [4] .

To hlavní v taxonomii je podle Linného konstrukce přirozeného systému, který na rozdíl od katalogového seznamu „sám o sobě naznačuje i vynechané rostliny“. Byl autorem jednoho z populárních umělých rostlinných systémů , ve kterém byly kvetoucí rostliny rozděleny do tříd podle počtu tyčinek a pestíků v květu [1] . Linnéova Systema Naturae ( 1735), v níž rozdělil přírodní svět na tři království  — minerální, rostlinné a zvířecí — byla během jeho života přetištěna nejméně třináctkrát.

Linnaeus použil čtyři úrovně ( hodnosti ) v klasifikaci : třídy , řády , rody a druhy . Metoda tvorby vědeckého jména, kterou pro každý druh zavedl Linné, se stále používá (dříve používaná dlouhá jména, skládající se z velkého počtu slov, dávala popis druhu, ale nebyla přísně formalizována). Použití dvouslovného latinského názvu – názvu rodu, poté specifického epiteta  – umožnilo oddělit nomenklaturu od taxonomie . Tato konvence pojmenování druhů se nazývá „ binární nomenklatura “.

Po Linné

Koncem 18. století zavedl Antoine Jussieu kategorii čeledi a na počátku 19. století Georges Cuvier formuloval koncept druhu zvířat.  V návaznosti na to byla pro závody zavedena kategorie podobná typu - oddělení .

Charles Darwin navrhoval chápat přírodní systém jako výsledek historického vývoje živé přírody. Napsal v knize O původu druhů :

… společný původ <…> je spojení mezi organismy, které nám odhalují naše klasifikace.

Toto tvrzení znamenalo začátek nové éry v dějinách systematiky, éry fylogenetické (tedy založené na vztahu organismů) systematiky [1] .

Darwin navrhl, že pozorovaná taxonomická struktura, zejména hierarchie taxonů, souvisí s jejich sestupem jeden od druhého. Tak vznikla evoluční systematika, která staví do popředí objasnění původu organismů , k nimž se používají jak morfologické, tak embryologické a paleontologické metody.

Nový krok v tomto směru učinil Darwinův následovník, německý biolog Ernst Haeckel . Haeckel si vypůjčil pojem „ rodokmenový (rodokmenový) strom “ z genealogie . Haeckelův genealogický strom zahrnoval všechny do té doby známé velké skupiny živých organismů i některé neznámé (hypotetické) skupiny, které hrály roli „neznámého předka“ a byly umístěny ve větvích větví nebo u paty tohoto stromu. Taková extrémně vizuální reprezentace byla velkou pomocí evolucionistům a od té doby – od konce 19. století – fylogenetická systematika Darwin-Haeckel dominuje biologické vědě. Jedním z prvních důsledků vítězství fylogenetiky byla změna pořadí výuky botaniky a zoologie na školách a univerzitách: pokud dříve prezentace začala u savců (jako v Životě zvířat A. Brehma ), pak sestoupil „dolů“ po „žebříčku přírody“, nyní prezentace začíná bakteriemi nebo jednobuněčnými živočichy [1] .

Haeckel opravdu chtěl , aby bylo možné umístit organismus na každou vidličku stromu. Takový organismus by byl rodičovskou (předchůdcovou) formou pro celou větev. Ale pokud byly takové organismy nalezeny, byly následně rozpoznány ne jako předci, ale jako „boční větve“ evoluce. Stalo se to například u tupai , Archeopteryx , Lancelet , Trichoplax a mnoha dalších organismů. Haeckel snil o nalezení organismu, který by mohl být umístěn na samém základu stromu, a dokonce jednou oznámil, že byl nalezen. Organismus byl shluk hlenu a nazýval se bathidium , ale brzy se ukázalo, že jde o degradační produkt mořských živočichů. Takový tvor (v angličtině se mu říká last common ancestor , zkráceně LCA ) nebyl dosud nalezen.

Název a popis taxonů

Na začátku 20. století se v systematice zformovalo sedm hlavních taxonomických kategorií:

• království  - regnum
• typ  - kmen (v rostlinách, oddělení  - divisio)
• třída  _
• oddělení (v pořadí rostlin ) - ordo
• rodina  - rodina
• rod  — rod
• druh  _

Každá rostlina nebo zvíře musí důsledně patřit do všech sedmi kategorií. Taxonomové často rozlišují další kategorie pomocí předpon sub- (sub-), infra- (infra-) a over- (super-), například: subtype , infraclass , superclass . Tyto kategorie nejsou povinné, to znamená, že při systematizaci objektu je lze přeskočit. Kromě toho se často rozlišují další kategorie: rozdělení (divisio) mezi podříší a nadtypem u zvířat, kohorta (kohorky) mezi podtřídou a nadřádem , kmen (tribus) mezi podrodinou a rodem , sekce ( sectio) mezi podrodem a druhem a tak dále. Často se takové kategorie používají pouze v systematice některých specifických taxonů (například hmyzu). Jména taxonů se obvykle tvoří pomocí standardních přípon.

poznámky :

• Tučným písmem jsou označeny hlavní pozice. Plus je zaznamenáno, pokud je taxon použit v klasifikaci tohoto království, ale neexistuje žádné jednoznačné označení.
• V řádu Lepidoptera se rozlišuje několik dalších mezičlánků mezi podřádem a nadčeledí taxonů (například anglická  řada , anglická  skupina , anglická  divize ). Viz například taxony Monotrysia a Microlepidoptera .

Aby se předešlo synonymii (tj. různým jménům pro stejný taxon) a homonymii (tj. jednomu jménu pro různé taxony), je nomenklatura v současnosti regulována nomenklaturními kódy , které umožňují rozdělení do úrovní (viz Rank (biologická systematika) ), - samostatně pro rostliny, zvířata a mikroorganismy. Všechny nomenklaturní kódy používají tři základní principy nomenklatury: prioritu, platné vyhlášení a typ nomenklatury . Kromě toho musí být jména všech taxonů uvedena v latině (z latinských a řeckých kořenů nebo z osobních jmen nebo lidových jmen) a druhové jméno musí být binární, to znamená, že se musí skládat z rodového jména a specifického epiteta. . Například latinský název brambor  je Solanum tuberosum L. (poslední slovo označuje autora jména - v tomto případě je to Carl Linné; v zoologii se často uvádí i rok skutečného vydání).

Každý taxon musí mít hodnost, to znamená patřit do některé z uvedených kategorií. Hodnost je tedy mírou vzájemné korespondence taxonů; například čeleď Cabbage a čeleď Feline  jsou srovnatelné kategorie. Neexistuje však žádný obecně přijímaný způsob výpočtu hodnosti, a proto různí taxonomové rozlišují hodnosti různými způsoby [1] .

Diagnostika taxonu

Diagnostika je chápána především jako sestavování tabulek k identifikaci organismů ( definiční klíče ). Od dob J. B. Lamarcka se nejvíce rozšířily dichotomické klíče , v nichž je každá položka (etapa) rozdělena na tezi a antitezi , opatřenou údaji o tom, do které etapy jít další. Nyní je téměř celá flóra a fauna zeměkoule pokryta definitivními klíči.

V praktické práci se systematický biolog řídí několika základními principy a technikami. Za prvé, klasifikace musí být dělená, to znamená, že žádný taxon nemůže patřit do dvou skupin stejné úrovně najednou, a naopak každý taxon musí patřit do nějakého supertaxonu (nesmí tam být žádný nezařazený "zbytek"). Za druhé, klasifikace by měla být provedena na jednom základě, to znamená, že označení použitá pro klasifikaci by měla být alternativní (tj. vzájemně se vylučující: nelze je rozdělit na „rostliny s květy“ a „dřeviny“). Za třetí, klasifikace by měla být provedena podle významných znaků (například nelze použít znaky výšky a hmotnosti). Za čtvrté, klasifikace by měla být provedena podle maximálního počtu znaků (převzatých z nejrozmanitějších oblastí biologie - od morfologie po biochemii ). Klasifikace začíná definicí hranic původního taxonu, poté se rozlišují elementární taxony (například druhy), které mají být klasifikovány. Dalším krokem je seskupení taxonů. Někdy je nutné tento postup opakovat, dokud není dosaženo přijatelného výsledku. Různé oblasti taxonomie se liší především metodami seskupování [1] .

Hierarchie

1. Biota / Superdoména
2. Superrealm / doména
3. Subdoména
4. Království
5. Podříše
6. Supertyp / superdivize
7. Typ / oddělení
8. Podtyp / pododdělení
9. Infratyp
10. Supertřída
11. Třída
12. Podtřída
13. Infratřída
14. Superobjednávka / superobjednávka
15. Tým / Rozkaz
16. Podřád / Podřád
17. Nadrodina
18. Rodina
19. Podrodina
20. Kmen
21. Podkmen
22. Rod
23. Podrod
24. Supersekce
25. Sekce
26. Podsekce
27. Série / Série
28. Pohled
29. Poddruh
30. Odrůda / Plemeno
31. Odrůda / Infravid
32. poddruh
33. Formulář
34. podformulář
35. Odrůda

Moderní vývoj

Nyní se uznává, že klasifikace, pokud je povolena, by se měla řídit zásadami evolucionismu .

Typicky jsou biologické systémy vytvářeny ve formě seznamu, ve kterém každý řádek odpovídá nějakému taxonu (skupině organismů). Od 60. let 20. století se rozvíjí větev systematiky zvaná " kladistika " (nebo fylogenetická systematika), která se zabývá řazením taxonů do evolučního stromu - kladogram , tedy schéma vztahu taxonů. Pokud taxon zahrnuje všechny potomky nějaké rodové formy, je monofyletický . W. Hennig formalizoval postup určování rodového taxonu a ve své kladistické systematice založil klasifikaci na kladogramu zkonstruovaném pomocí počítačových technik. Tento směr nyní vede v Evropě a USA zejména v oblasti genové systematiky (srovnávací analýza DNA a RNA ) [1] .

R. Sokel a P. Snit v roce 1963 založili tzv. numerickou (numerickou) systematiku, ve které se podobnost mezi taxony neurčuje na základě fylogeneze, ale na základě matematického rozboru co největšího počtu znaků. které mají stejnou hodnotu (váhu).

Domény  jsou relativně novým způsobem klasifikace. Třídoménový systém byl navržen v roce 1990 , ale ještě nebyl definitivně přijat. Většina biologů přijímá tento systém domén, ale značný počet nadále používá rozdělení pěti království. Jedním z hlavních rysů třídoménové metody je oddělení archeí ( Archaea ) a bakterií ( Bacteria ), které byly dříve spojeny do říše bakterií . Existuje také malý zlomek učenců, kteří přidávají Archaea jako šesté království, ale neuznávají domény.

Dnes je taxonomie jednou z rychle se rozvíjejících biologických věd, která zahrnuje stále nové a nové metody: metody matematické statistiky , počítačovou analýzu dat, srovnávací analýzu DNA a RNA, analýzu buněčné ultrastruktury a mnoho dalších.

Evoluce klasifikačních systémů

Viz také

• Kladistika
• Identifikační klíč
• Taxon
• Taxonomie
• Taxonomie volně žijících živočichů
• Trinomiální nomenklatura
• Fylogenetika
• Evoluční taxonomie
• Lidová taxonomie

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Pouze v zoologii.
2. ↑ 1 2 3 4 Neoficiální (nestandardizováno Mezinárodním kódem zoologické nomenklatury ) [6] .
3. ↑ 1 2 Synonymum s poddruhem.

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Shipunov, 1999 .
2. ↑ Ljubarskij, 1996 .
3. ↑ Baer K. M. O umělé a přirozené klasifikaci zvířat a rostlin // Annals of Biology. - M . : Nakladatelství MOIP, 1959. - T. 1. - S. 370.
4. ↑ Bruberg, G. Apoštolové a linnéismus // Carl von Linné = Gunnar Broberg. Carl Linné / Per. ze švédštiny N. Hasso. - Stockholm: Švédský institut , 2006. - S. 37-42. — 44 s. — ISBN 91-520-0914-9 . — ISBN 978-91-520-0914-7 .
5. ↑ Gigafamily †Dryomorpha - Nomenklatura a taxonomie - Taxonomicon . Získáno 13. dubna 2013. Archivováno z originálu 9. června 2013. (neurčitý)
6. ↑ Mezinárodní kód zoologické nomenklatury. Čtvrté vydání = Mezinárodní kód zoologické nomenklatury. Čtvrté vydání / Přijato Mezinárodní unií biologických věd: per. z angličtiny. a fr. I. M. Kerzhner. - Ed. 2., rev. - M . : Partnerství vědeckých publikací KMK, 2004. - S. 72. - 224 s. — ISBN 5-87317-142-4 .

Literatura

• Bagotsky SV  Revoluce v systematice  // Chemie a život . - 2010. - č. 6 .
• Lyubarsky G. Yu.  Archetyp, styl a hodnost v biologické systematice // Sborník zoologického muzea Moskevské státní univerzity. - 1996. - T. 35 .
• Pavlinov I. Ya (ed.). Moderní systematika: metodologické aspekty // Sborník zoologického muzea Moskevské státní univerzity. - M . : Nakladatelství Moskevské státní univerzity, 1996. - T. 34 .
• Pavlinov I. Ya.  Základní přístupy v biologické systematice  // Elektronické noviny " Biologie ". - M. , 2010. - č. 17-19 . Archivováno z originálu 6. srpna 2019.  (Přístup: 25. června 2010)
• Systém organického světa / A. L. Takhtadzhyan  // Světlice barvířská - Soan. - M .  : Sovětská encyklopedie, 1976. - ( Velká sovětská encyklopedie  : [ve 30 svazcích]  / šéfredaktor A. M. Prochorov  ; 1969-1978, sv. 23).
• Systematika / V. G. Geptner  // Safflower - Soan. - M .  : Sovětská encyklopedie, 1976. - ( Velká sovětská encyklopedie  : [ve 30 svazcích]  / šéfredaktor A. M. Prochorov  ; 1969-1978, sv. 23).
• Shipunov A.B. Základy teorie systematiky: Učebnice. - M . : Otevřené lyceum VZMSh, Dialog-MGU, 1999. - 56 s.
• WC Wheeler. Systematika. Kurz přednášek . - Wiley-Blackwell, 2012. - 426 s. — ISBN 9780470671696 .
• Schuh, Randall T. a Andrew VZ Brower. 2009. Biologická systematika: Principy a aplikace, 2. edn. ISBN 978-0-8014-4799-0
• Simpson, Michael G. 2005. Systematika rostlin . ISBN 978-0-12-644460-5
• Wiley, Edward O. a Bruce S. Lieberman. 2011. Fylogenetika: Teorie a praxe fylogenetické systematiky , 2. vyd. ISBN 978-0-470-90596-8

Odkazy

• Úvod do taxonomie na anglické Wikiverzitě 
• Knihovna I. Ja. Pavlinova (knihy o historii a teorii systematiky a nomenklatury). zmmu.msu.ru   (stahovací odkaz od 01.03.2017 [2073 dní])
• Systematika organického světa
• Společnost australských systematických biologů
• Společnost systematických biologů
• Willi Hennig Society  (nedostupný odkaz)

Slovníky a encyklopedie	Skvělý norský Velký Rus Brockhaus a Efron Malý Brockhaus a Efron Universalis
V bibliografických katalozích	GND : 4128136-6 J9U : 987007560769305171 LCCN : sh85090225 NKC : ph165157