Методы исследования в систематике.

Одна из задач исследований – выяснение сходства и различия между таксонами. Историческую последовательность происхождения того или иного таксона, родство таксонов в общих чертах можно установить, изучая ископаемые растительные остатки. С помощью палеоботанических находок можно восстановить эволюцию отдельных растений и даже целых флор на нашей планете. Однако этого недостаточно: нужны косвенные доказательства. Среди косвенных методов познания филогении большую роль играет сравнительно-морфологический. Это основной метод систематики, с помощью которого изучают макроструктуру организмов без применения каких-либо приборов и оборудования. С развитием и совершенствованием микроскопической техники сравнительно-морфологический метод стали использовать более точно. Эмбриологический, сравнительно-анатомический и онтогенетический методы – варианты сравнительно-морфологического метода. С их помощью изучают микроскопические структуры тканей, зародышевых мешков, последовательность развития гаметогенеза и т.п.

Рис.1.Филогенетические отношения между основными группами живых организмов

Сравнительно-цитологический и кариологический методы помогают анализировать признаки организмов на клеточном уровне, на уровне кариотипа.

Методы молекулярной биологии дают возможность сравнительного изучения геномного сходства таксонов.С помощью спорово-пыльцевого анализа – палинологического метода при хорошо сохранившихся оболочках спор и пыльцы вымерших растений устанавливают возраст отложений и характер флор того времени.

В систематике используют также методы определения химического состава растений, иммунологические (устанавливают родство организмов на основе сходства биологической активности белка), физиологические (определяют морозо- или засухоустойчивость растений и др.), эколого-генетический ( дает возможность узнать границы фенотипической реакции таксона, изучить изменчивость и подвижность признаков в зависимости от экологических факторов), гибридологический ( основан на изучении гибридизации таксонов). В систематике растений иногда используют математические, географические, археологические и другие методы.

Объектами исследований в систематике служат живые растения или их фиксированные части (гербарии, коллекции крупных плодов, шишек, спилов древесины и др.), а также жидкие фиксаторы в спирту или формалине.

Понятие о виде.

Со времен Карла Линнея основными систематическими единицами в органическом мире считается род (genus) и вид (species). К.Линней считал виды неизменными и постоянными. Д.Рей впервые дал определение вида как совокупности особей, происшедших из семян одного растения. Ч.Дарвин считал, что вид – явление историческое и динамическое: вид развивается, достигает полного развития, а затем клонится к упадку (вследствие изменения жизни и борьбы с другими видами) и исчезает. Виды возникают из разновидностей (более мелких единиц, чем вид); разновидности – это «зачинающиеся виды». В дальнейшем понятие о виде совершенствовалось, уточнялось, однако до сих пор не существует его точного определения. Многие систематики пытались дать определение виду. Одно из наиболее распространенных принадлежит В.Л. Комарову (1945): «…вид есть 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 этап эволюции». Вид обладает определенным устойчивым ареалом, территорией, за пределами которой он практически не встречается, т.е. каждый вид обитает в сходных экологических условиях, имеет общий ареал и т.д.

В природе виды представлены совокупностью особей – популяциями, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенный ареал, обладающих рядом общих морфологических признаков и разных типов взаимоотношений и отделенных от других таких же совокупностей особей барьером нескрещиваемости. Преобладающее большинство ученых, начиная с Ч.Дарвина, считают, что видообразование происходит под действием естественного отбора путем дивергенции – разветвления предкового вида на два или несколько новых. Поэтому принято выделять более дробные таксоны – подвиды, разновидности, формы, или морфы.

Подвиды (subspecies) – более мелкие таксоны внутри вида, обладающие своим ареалом, например многие полиморфные виды: щавель обыкновенный (Rumex acetosa L.), облепиха крушиновидная (Hippophae rhamnodies L.) и др.

Разновидности (varietas) еще менее различаются между собой, чем подвиды они не имеют даже собственного ареала, признаки закреплены наследственно.

Формы, или морфы (forma, morpha), - таксоны с еще более мелкими отличиями от вида, которые возникают и изменяются под действием внешней среды и не закреплены наследственно.

Сорт (cultivar) – группа особей в пределах вида, подвида, разновидности, отличающаяся рядом наследственно стойких признаков (крупноплодность, слабая околюченность, высокая урожайность и др.), не передающихся по наследству и имеющих важное народнохозяйственное значение. При семенном размножении по закону Менделя происходит расщепление в потомстве, поэтому для сохранения материнских признаков сорта обычно размножают вегетативно. Среди всех культурных растений известно множество сортов, например, у облепихи (H. rhamnoides L.), относительно молодой плодовой культуры, известно более 150 сортов.

Близкие по совокупности признаков виды объединяются в роды. Роды по принципу общности происхождения объединяются в семейства (familia), семейства – в порядки (ordo), порядки – в классы (classis) и т.д. Внутри порядков и классов есть более мелкие таксоны: подпорядки (subordo), подклассы (subclassis).

Пример систематизации вида растения:

Царство Растения – Plantae

Отдел Покрытосеменные – Magnoliophita

Класс Двудольные – Magnoliopsida

Подкласс Ламииды – Lamidae

Порядок Пасленовые – Solanales

Семейство Пасленовые – Solanaceae

Род Паслен – Solanum

Вид Паслен клубненосный или картофель –

Solanum tuberosum

Значение систематики для смежных наук, особенно сельскохозяйственных, исключительно велико. Изучение растительных сообществ (геоботаника или фитоценология) и природных комплексов экологических систем немыслимо без точного определения формирующих их видов растений. Экологические и физиологические работы теряют всякую значимость без всестороннего развития тех видов растений, свойства и особенности которых изучаются. Геологическая хронология и стратиграфия основаны на точном определении видов. Сравнительная биохимия растений и молекулярная биология также опираются на знание систематического положения изучаемых таксонов. Общеизвестно, что систематика внесла большой вклад и в теоретическую биологию, изучая механизмы и закономерности процесса видообразования и т.п. С помощью систематики можно делать достаточно достоверные прогнозы при поисках природных групп хозяйственно ценных растений. Большое значение систематика растений имеет для работ в области иммунологии, селекции и гибридизации растений. Таким образом, можно говорить о том, что систематика растений является научной основой всей ботаники.