Biologisk systematik

Biologisk systematik  är en vetenskaplig disciplin vars uppgifter inkluderar utvecklingen av principer för klassificering av levande organismer och den praktiska tillämpningen av dessa principer för konstruktionen av ett system av den organiska världen . Klassificering avser här beskrivning och placering i systemet av alla moderna och utdöda organismer [1] .

Mål och principer för taxonomi

Det sista steget i en systematisk forskares arbete, som återspeglar hans idéer om en viss grupp av levande organismer, är skapandet av ett naturligt system. Det antas att detta system å ena sidan ligger bakom naturfenomen, å andra sidan är det bara ett steg på den vetenskapliga forskningens väg. I enlighet med principen om naturens kognitiv outtömlighet är ett naturligt system ouppnåeligt [2] .

En fördjupad studie av redan kända grupper, som mer och mer klargör deras ömsesidiga relationer, kommer att kräva andra jämförelser, eller, mer exakt, en omarrangering av medlemmarna. Det förefaller oss som om det naturliga systemet alltid kommer att vara föremål för ständiga förändringar, eftersom varje försök endast kan göras i samband med det vetenskapliga läget för sin tid.

De viktigaste målen för taxonomi är:

• namn (inklusive beskrivning) av taxa ,
• diagnostik (definition, det vill säga hitta en plats i systemet),
• extrapolering, det vill säga förutsägelsen av egenskaperna hos ett objekt, baserat på det faktum att det tillhör en viss taxon. Till exempel, om vi, baserat på tändernas struktur, tillskrev djuret till gnagarordningen , då kan vi anta att han har en lång blindtarm och plantigrade lemmar , även om dessa delar av kroppen är okända för oss.

Systematik utgår alltid från att:

• mångfalden av levande organismer runt omkring oss har en viss inre struktur,
• denna struktur är organiserad hierarkiskt, det vill säga olika taxa är konsekvent underordnade varandra,
• denna struktur är fullt igenkännbar, vilket innebär att det är möjligt att bygga ett komplett och omfattande system av den organiska världen (”natursystemet”).

Dessa antaganden, som ligger till grund för varje taxonomiskt arbete, kan kallas taxonomins axiom [1] .

Moderna klassificeringar av levande organismer bygger på en hierarkisk princip. Olika nivåer i hierarkin ( rangorden ) har sina egna namn (från högsta till lägsta): domän , rike , rike , typ eller avdelning , klass , ordning eller ordning , familj , släkte och faktiskt arter . Arter består redan av enskilda individer .

Det är accepterat att en viss organism konsekvent måste tillhöra alla sju kategorier. I komplexa system särskiljs ofta ytterligare kategorier, till exempel genom att använda prefix över- och under- (superklass, undertyp, etc.) för detta. Varje taxon måste ha en viss rang, det vill säga tillhöra vilken taxonomisk kategori som helst.

Denna princip för att bygga ett system kallas Linnéhierarkin , uppkallad efter den svenske naturforskaren Carl Linnaeus , vars verk låg till grund för traditionen av modern vetenskaplig systematik.

Relativt nytt är begreppet superrike , eller biologisk domän . Det föreslogs 1990 av Carl Woese och införde uppdelningen av alla biologiska taxa i tre domäner:

• eukaryoter  - en domän som förenar alla organismer vars celler innehåller en kärna.
• bakterier  är domänen för prokaryota mikroorganismer.
• archaea  är en domän av encelliga mikroorganismer som inte har en kärna, såväl som eventuella membranorganeller.

Taxonomiens historia

De första försöken som vi känner till att klassificera livsformer gjordes i den antika världen av Heptador och sedan av Aristoteles och hans elev Theophrastus , som förenade allt levande i enlighet med deras filosofiska åsikter. De gav ett ganska detaljerat system av levande organismer. Växter delades av dem in i träd och örter, och djur i grupper med "varmt" och "kallt" blod. Det sista tecknet var av stor betydelse för att avslöja den levande naturens egen, inre ordning. Således föddes ett naturligt system, som speglar den ordning och reda som finns i naturen [1] .

År 1172 gjorde den arabiske filosofen Averroes en förkortad översättning av Aristoteles verk till arabiska . Hans egna kommentarer har gått förlorade, men själva översättningen har överlevt på latin .

En stor insats gjordes av den schweiziske professorn Konrad Gesner (1516-1565).

Eran av stora upptäckter gjorde det möjligt för forskare att avsevärt utöka sin kunskap om vilda djur. I slutet av 1500 -talet  - början av 1600-talet började en noggrann studie av den levande världen, initialt inriktad på välkända typer, som gradvis expanderade, tills slutligen en tillräcklig mängd kunskap bildades som låg till grund för vetenskapliga klassificering. Användningen av denna kunskap för att klassificera livsformer blev en skyldighet för många kända läkare, såsom Hieronymus Fabricius (1537-1619), efterföljaren till Paracelsus Peder Sørensen (1542-1602, även känd som Petrus Severinus), naturforskaren William Harvey (1578-1657), engelsk anatomist Edward Tyson (1649-1708). Entomologer och tidiga mikroskopister Marcello Malpighi (1628-1694), Jan Swammerdam (1637-1680) och Robert Hooke (1635-1702) gjorde sina bidrag .

Den engelske naturforskaren John Ray (1627–1705) publicerade viktiga verk om växter, djur och naturlig teologi. Tillvägagångssättet han tog för att klassificera växter i sin Historia Plantarum var ett viktigt steg mot modern taxonomi . Rey förkastade den dikotoma uppdelningen som användes för att klassificera arter och typer, och föreslog att de skulle systematiseras enligt likheterna och skillnaderna som identifierades i studieprocessen.

Linnéa

Ordning är en underindelning av klasser, införd för att inte skilja mellan släkten i ett större antal än vad sinnet lätt kan uppfatta dem.
Carl Linné

Vid början av 1700-talet hade vetenskapen samlat på sig en stor mängd biologisk kunskap, men när det gäller att strukturera denna kunskap låg biologin betydligt efter andra naturvetenskaper som aktivt utvecklades till följd av den vetenskapliga revolutionen. Det avgörande bidraget till att undanröja denna eftersläpning var den svenske naturforskaren Carl Linnés (1707-1778) verksamhet, som fastställde och omsatte huvudbestämmelserna i den vetenskapliga systematiken, som gjorde att biologin kunde bli en fullfjädrad vetenskap på ganska kort tid [4] .

Huvudsaken inom taxonomi är enligt Linné konstruktionen av ett naturligt system, som, till skillnad från kataloglistan, "i sig indikerar till och med missade växter." Han var författare till ett av de populära konstgjorda växtsystemen , där blommande växter delades in i klasser beroende på antalet ståndare och pistiller i en blomma [1] . Linnés Systema Naturae ( 1735), där han delade in naturvärlden i tre riken  — mineralriken, växtriket och djurriket — trycktes om minst tretton gånger under hans livstid.

Linné använde fyra nivåer ( ranger ) i klassificeringen : klasser , ordnar , släkten och arter . Metoden att bilda ett vetenskapligt namn som Linné infört för var och en av arterna används fortfarande (de tidigare använda långa namnen, bestående av ett stort antal ord, gav en beskrivning av arten, men var inte strikt formaliserade). Användningen av ett latinskt tvåordsnamn - namnet på släktet, sedan det specifika epitetet  - gjorde det möjligt att skilja nomenklatur från taxonomi . Denna artnamnkonvention kallas " binär nomenklatur ".

Efter Linnéa

I slutet av 1700-talet introducerade Antoine Jussieu kategorin familj och i början av 1800-talet formulerade Georges Cuvier begreppet typen av djur. Efter detta infördes en kategori liknande typen - avdelning  - för växter.

Charles Darwin föreslog att förstå det naturliga systemet som ett resultat av den historiska utvecklingen av levande natur. Han skrev i On the Origin of Species :

… gemensamt ursprung <…> är sambandet mellan organismer, som avslöjas för oss med hjälp av våra klassificeringar.

Detta uttalande markerade början på en ny era i systematikens historia, eran av fylogenetisk (det vill säga baserad på organismernas förhållande) systematik [1] .

Darwin föreslog att den observerade taxonomiska strukturen, särskilt hierarkin av taxa, är relaterad till deras härkomst från varandra. Det var så evolutionär systematik uppstod, som sätter i spetsen klargörandet av organismers ursprung , för vilka både morfologiska och embryologiska och paleontologiska metoder används.

Ett nytt steg i denna riktning togs av Darwins anhängare, den tyske biologen Ernst Haeckel . Haeckel lånade begreppet " släktträd (stamtavla) " från genealogi . Haeckels genealogiska träd omfattade alla stora grupper av levande organismer som var kända vid den tiden, såväl som några okända (hypotetiska) grupper som spelade rollen som en "okänd förfader" och placerades i grenarnas gafflar eller vid basen av detta träd. En sådan extremt visuell representation var till stor hjälp för evolutionister , och sedan dess - sedan slutet av 1800-talet - har Darwin-Haeckels fylogenetiska systematik dominerat den biologiska vetenskapen. En av de första konsekvenserna av fylogenetikens seger var en förändring i sekvensen i undervisningen i botanik och zoologikurser i skolor och universitet: om presentationen tidigare började med däggdjur (som i A. Brehms djurliv ), och sedan gick ner "nedför" "naturens stege", nu börjar presentationen med bakterier eller encelliga djur [1] .

Haeckel ville verkligen så att en organism kan placeras på varje gaffel i trädet. En sådan organism skulle vara föräldraformen (förfader) för hela grenen. Men om sådana organismer hittades, erkändes de senare inte som förfäder, utan som "laterala grenar" av evolutionen. Detta hände till exempel med tupai , Archaeopteryx , Lancelet , Trichoplax och många andra organismer. Haeckel drömde om att hitta en organism som kunde placeras vid foten av ett träd, och rapporterade till och med en gång att han hade hittats. Organismen var en slemklump och kallades bathidium , men det visade sig snart att detta var en nedbrytningsprodukt från marina djur. En sådan varelse (på engelska kallas den last common ancestor , förkortat LCA ) har man inte hittat hittills.

Namn och beskrivning av taxa

I början av 1900-talet hade sju huvudsakliga taxonomiska kategorier tagit form i systematiken:

• rike  - regnum
• typ  - filum (i växter, avdelning  - divisio)
• klass  _
• detachement (i plants order ) - ordo
• familj  - familj
• genus  - genus
• art  _

Alla växter eller djur måste konsekvent tillhöra alla sju kategorier. Ofta särskiljer taxonomer ytterligare kategorier med hjälp av prefixen sub- (sub-), infra- (infra-) och över- (super-), till exempel: subtype , infraclass , superclass . Sådana kategorier är inte obligatoriska, det vill säga när man systematiserar ett objekt kan de hoppas över. Dessutom särskiljs ofta andra kategorier: en uppdelning (divisio) mellan ett underrike och en supertyp hos djur, en kohort (kohorer) mellan en underklass och en överordning , en stam (tribus) mellan en underfamilj och ett släkte , en sektion ( sectio) mellan ett undersläkte och en art , och så vidare. . Ofta används sådana kategorier endast i systematiken för vissa specifika taxa (till exempel insekter). Taxonnamn bildas vanligtvis med standardsuffix.

Anmärkningar :

• Fet anger de viktigaste leden. Ett plus noteras om taxonet används i klassificeringen av detta rike, men det finns ingen bestämd beteckning.
• I ordningen Lepidoptera urskiljs flera ytterligare mellanliggande mellan underordningen och överfamiljen av taxa (till exempel engelska  serier , engelsk  grupp , engelsk  division ). Se till exempel taxa Monotrysia och Microlepidoptera .

För att undvika synonymi (det vill säga olika namn för samma taxon) och homonymi (det vill säga ett namn för olika taxa) regleras nomenklaturen för närvarande av nomenklaturkoder , vilket tillåter indelning i nivåer (se Rank (biologisk systematik) ), - separat för växter, djur och mikroorganismer. Alla nomenklaturkoder använder nomenklaturens tre grundläggande principer: prioritet, giltig promulgering och nomenklaturtyp . Dessutom måste namnen på alla taxa anges på latin (från latinska och grekiska rötter eller från personnamn eller folknamn), och artnamnet måste vara binärt, det vill säga det måste bestå av släktnamnet och det specifika epitetet . Till exempel är det latinska namnet på  en potatis Solanum tuberosum L. (det sista ordet anger namnets författare - i det här fallet är det Carl Linnaeus; inom zoologi anges också ofta det faktiska utgivningsåret).

Varje taxon måste ha en rangordning, det vill säga tillhöra någon av de listade kategorierna. Sålunda är rang ett mått på överensstämmelsen mellan taxa och varandra; till exempel är kålfamiljen och kattfamiljen  jämförbara kategorier. Det finns dock inget allmänt accepterat sätt att beräkna rangordningen, och därför särskiljer olika taxonomer rangordningar på olika sätt [1] .

Taxon diagnostik

Diagnos förstås i första hand som sammanställning av tabeller för att identifiera organismer ( definitionsnycklar ). Sedan J. B. Lamarcks tid har dikotoma nycklar blivit mest utbredda , där varje punkt (stadium) är uppdelad i tesen och antitesen , försedd med indikationer på vilket stadium man ska gå till nästa. Nu är nästan hela världens flora och fauna täckt av definitiva nycklar.

I det praktiska arbetet vägleds den systematiske biologen av flera grundläggande principer och tekniker. För det första måste klassificeringen vara en splittring, det vill säga inget taxon kan tillhöra två grupper av samma rang samtidigt, och vice versa måste varje taxon tillhöra någon supertaxon (det får inte finnas någon oklassificerad "rest"). För det andra bör klassificeringen göras på en grund, det vill säga de tecken som används för klassificering bör vara alternativa (det vill säga ömsesidigt uteslutande: kan inte delas in i "växter med blommor" och "vedartade växter"). För det tredje bör klassificeringen utföras enligt viktiga egenskaper (till exempel kan höjd- och viktegenskaper inte användas). För det fjärde bör klassificeringen utföras enligt det maximala antalet funktioner (tagen från de mest olika områdena inom biologi - från morfologi till biokemi ). Klassificeringen börjar med definitionen av gränserna för det ursprungliga taxonet, sedan urskiljs de elementära taxa (till exempel arter) som ska klassificeras. Nästa steg är grupperingen av taxa. Ibland måste denna procedur upprepas tills ett acceptabelt resultat uppnås. Olika områden inom taxonomi skiljer sig främst åt i grupperingsmetoder [1] .

Hierarki

1. Biota / Superdomän
2. Superrealm / domän
3. Underdomän
4. Rike
5. Underrike
6. Supertyp / superdivision
7. Typ / Avdelning
8. Undertyp / underavdelning
9. Infratyp
10. Superklass
11. Klass
12. Underklass
13. Infraklass
14. Superorder / superorder
15. Trupp / Order
16. Underordning / Underordning
17. Superfamilj
18. Familj
19. Underfamilj
20. Stam
21. Subtribe
22. Släkte
23. Subgenus
24. Översektion
25. Sektion
26. Underavsnitt
27. Serie / Serie
28. Se
29. Underarter
30. Sort / ras
31. Variation / Infravid
32. underarter
33. Formen
34. underformulär
35. Mängd

Modern utveckling

Det är nu accepterat att klassificering, där det är tillåtet, bör följa evolutionismens principer .

Vanligtvis skapas biologiska system i form av en lista, där varje linje motsvarar någon taxon (grupp av organismer). Sedan 1960-talet har en gren av systematik utvecklats, kallad " kladistik " (eller fylogenetisk systematik), som handlar om ordningen av taxa till ett evolutionärt träd - ett kladogram , det vill säga ett diagram över förhållandet mellan taxa. Om en taxon inkluderar alla avkomlingar av någon urform, är den monofyletisk . W. Hennig formaliserade proceduren för att bestämma förfäders taxon, och i sin kladistiska systematik baserade han klassificeringen på ett kladogram konstruerat med hjälp av datorteknik . Denna riktning är nu ledande i Europa och USA, särskilt inom området gensystematik (jämförande analys av DNA och RNA ) [1] .

R. Sokel och P. Snit grundade 1963 den så kallade numeriska (numeriska) systematik, där likheten mellan taxa bestäms inte utifrån fylogeni, utan utifrån en matematisk analys av största möjliga antal egenskaper som har samma värde (vikt).

Domäner  är ett relativt nytt sätt att klassificera. Systemet med tre domäner föreslogs 1990 , men har ännu inte slutgiltigt antagits. De flesta biologer accepterar detta system av domäner, men ett betydande antal fortsätter att använda femrikesuppdelningen. Ett av huvuddragen i tredomänmetoden är separeringen av archaea ( Archaea ) och bakterier ( Bacteria ), som tidigare kombinerades till bakteriernas rike . Det finns också en liten del av forskare som lägger till Archaea som ett sjätte rike men som inte känner igen domäner.

Idag är taxonomi en av de biologiska vetenskaperna som utvecklas snabbt, inklusive fler och fler nya metoder: metoder för matematisk statistik , datordataanalys, jämförande analys av DNA och RNA, analys av cellultrastruktur och många andra.

Utvecklingen av klassificeringssystem

Se även

• Kladistik
• Identifieringsnyckel
• Taxon
• Taxonomi
• Taxonomi av vilda djur
• Trinomial nomenklatur
• Fylogenetik
• Evolutionär taxonomi
• Folklig taxonomi

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Endast inom zoologi.
2. ↑ 1 2 3 4 Inofficiell (inte standardiserad av International Code of Zoological Nomenclature ) [6] .
3. ↑ 1 2 Synonymt med underart.

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Shipunov, 1999 .
2. ↑ Lyubarsky, 1996 .
3. ↑ Baer K. M. Om den artificiella och naturliga klassificeringen av djur och växter // Annals of Biology. - M . : MOIPs förlag, 1959. - T. 1. - S. 370.
4. ↑ Bruberg, G. Apostlar och Linneanism // Carl von Linnaeus = Gunnar Broberg. Carl Linnaeus / Per. från det svenska N. Hasso. - Stockholm: Svenska Institutet , 2006. - S. 37-42. — 44 s. — ISBN 91-520-0914-9 . — ISBN 978-91-520-0914-7 .
5. ↑ Gigafamily †Dryomorpha - Nomenklatur & Taxonomy - Taxonomikonet . Hämtad 13 april 2013. Arkiverad från originalet 9 juni 2013. (obestämd)
6. ↑ Internationell kod för zoologisk nomenklatur. Fjärde upplagan = International Code of Zoological Nomenclature. Fjärde upplagan / Antagen av International Union of Biological Sciences: per. från engelska. och fr. I. M. Kerzhner. - Ed. 2:a, rev. - M . : Partnerskap mellan vetenskapliga publikationer av KMK, 2004. - S. 72. - 224 sid. — ISBN 5-87317-142-4 .

Litteratur

• Bagotsky SV  Revolution i systematik  // Kemi och liv . - 2010. - Nr 6 .
• Lyubarsky G. Yu.  Arketyp, stil och rang inom biologisk systematik // Proceedings of the Zoological Museum of Moscow State University. - 1996. - T. 35 .
• Pavlinov I. Ya. (red.). Modern systematik: metodologiska aspekter // Proceedings of the Zoological Museum of Moscow State University. - M . : Moscow State Universitys förlag, 1996. - T. 34 .
• Pavlinov I. Ya.  Grundläggande tillvägagångssätt i biologisk systematik  // Elektronisk tidning " Biology ". - M. , 2010. - Nr 17-19 . Arkiverad från originalet den 6 augusti 2019.  (Tillgänglig: 25 juni 2010)
• Den organiska världens system / A. L. Takhtadzhyan  // Safflor - Soan. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1976. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [i 30 volymer]  / chefredaktör A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, vol. 23).
• Systematik / V. G. Geptner  // Safflor - Soan. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1976. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [i 30 volymer]  / chefredaktör A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, vol. 23).
• Shipunov A. B. . Grunderna i teorin om systematik: Lärobok. - M . : Open Lyceum VZMSh, Dialog-MGU, 1999. - 56 sid.
• Wheeler WC. Systematik. En kurs med föreläsningar . - Wiley-Blackwell, 2012. - 426 sid. — ISBN 9780470671696 .
• Schuh, Randall T. och Andrew VZ Brower. 2009. Biologisk systematik: principer och tillämpningar, 2nd edn. ISBN 978-0-8014-4799-0
• Simpson, Michael G. 2005. Växtsystematik . ISBN 978-0-12-644460-5
• Wiley, Edward O. och Bruce S. Lieberman. 2011. Phylogenetics: Theory and Practice of Phylogenetic Systematics , 2nd ed. ISBN 978-0-470-90596-8

Länkar

• Introduktion till taxonomi på engelska Wikiversity 
• Library of I. Ya. Pavlinov (böcker om historia och teori om systematik och nomenklatur). zmmu.msu.ru   (nedlänk sedan 2017-03-01 [2073 dagar])
• Systematik för den organiska världen
• Society of Australian Systematic Biologists
• Föreningen för systematiska biologer
• Willi Hennig Society  (inte tillgänglig länk)

Ordböcker och uppslagsverk	Stor norsk Stor ryss Brockhaus och Efron Litet Brockhaus och Efron Universalis
I bibliografiska kataloger	GND : 4128136-6 J9U : 987007560769305171 LCCN : sh85090225 NKC : ph165157