Принципы биологической систематики. Понятие о таксонах, рангах таксонов и номенклатура. Бинарная и униноминальная научная номенклатура.

Биологи́ческая система́тика — научная дисциплина, в задачи которой входит разработка принципов классификации живых организмов и практическое приложение этих принципов к построению системы органического мира. Под классификацией здесь понимается описание и размещение в системе всех существующих и вымерших организмов.

Завершающим этапом работы учёного-систематика, отражающим его представления о некой группе живых организмов, является создание Естественной Системы. Предполагается, что эта система, с одной стороны, лежит в основе природных явлений, с другой стороны, является лишь этапом на пути научного исследования. В соответствии с принципом познавательной неисчерпаемости природы естественная система недостижима^[2].

Современные классификации живых организмов построены по иерархическому принципу. Различные уровни иерархии (ранги) имеют собственные названия (от высших к низшим): царство, тип или отдел, класс, отряд или порядок, семейство, род и, собственно, вид. Виды состоят уже из отдельных особей.

Принято, что любой конкретный организм должен последовательно принадлежать ко всем семи категориям. В сложных системах часто выделяют дополнительные категории, например, используя для этого приставки над- и под- (надкласс, подтип и т. п.). Каждый таксон должен иметь определённый ранг, то есть относиться к какой-либо таксономической категории.

Этот принцип построения системы получил название Линнеевской иерархии, по имени шведского натуралиста Карла Линнея, труды которого были положены в основу традиции современной научной систематики.

Сравнительно новым является понятие надцарства, или биологического домена. Оно было предложено в 1990 году Карлом Вёзе и ввело разделение всех биологических таксонов на три домена: 1) эукариоты (домен, объединивший все организмы, клетки которых содержат ядро); 2) бактерии; 3) археи.

К началу XX века в систематике оформилось семь основных таксономических категорий:

· царство — regnum

· тип — phylum (у растений отдел — divisio)

· класс — classis

· отряд (у растений порядок) — ordo

· семейство — familia

· род — genus

· вид — species

Любое растение или животное должно последовательно принадлежать ко всем семи категориям. Часто систематики выделяют дополнительные категории, используя для этого приставки под- (sub-), инфра-(infra-) и над- (super-), например: подтип, инфракласс, надкласс.

Иерархия

1. Надцарство/Домен

2. Царство

3. Подцарство

4. Надтип/Надотдел

5. Тип/Отдел

6. Подтип/Подотдел

7. Надкласс

8. Класс

9. Подкласс

10. Инфракласс

11. Надотряд/Надпорядок

Домены — относительно новый способ классификации. Трёхдоменная система была предложена в 1990 году, однако до сих пор не принята окончательно. Большинство биологов принимает эту систему доменов, однако значительная часть продолжает использовать пятицарственное деление. Одной из главных особенностей трёхдоменного метода является разделение архей (Archaea) и бактерий (Bacteria), которые ранее были объединены в царство бактерий. Существует также малая часть учёных, добавляющих археев в виде шестого царства, но не признающих домены.

Сегодня систематика принадлежит к числу бурно развивающихся биологических наук, включая всё новые и новые методы: методы математической статистики, компьютерный анализ данных, сравнительный анализ ДНК и РНК, анализ ультраструктуры клеток и многие другие.

Биномина́льная, или бина́рная, или биномиа́льная номенклатура — принятый в биологической систематике способ обозначения видов при помощи двухсловного названия (биномена), состоящего из сочетания двух названий (имён): имени рода и имени вида (согласно терминологии, принятой в зоологической номенклатуре) или имени рода и видового эпитета (согласно ботанической терминологии).

Карл Линней (1707—1778), внедривший биноминальную номенклатуру в активное употребление и установивший чёткое соподчинение между систематическими (таксономическими) категориями

Имя рода всегда пишется с большой буквы, имя вида (видовой эпитет) — всегда с маленькой (даже если происходит от имени собственного). В тексте биномен, как правило, пишется курсивом. Имя вида (видовой эпитет) не следует приводить отдельно от имени рода, поскольку без имени рода оно лишено смысла. В некоторых случаях допускается сокращение имени рода до одной буквы или стандартного сокращения.

По установившейся в России традиции, в зоологической литературе получило распространение словосочетание биномиальная номенклатура (от англ. binomial), а в ботанической — бинарная, или биноминальная номенклатура (от лат. binominalis).

В настоящее время указания по образованию латинских названий той или иной таксономической группы содержатся в “Международном кодексе ботанической номенклатуры”, “Международном кодексе зоологической номенклатуры”, “Международном кодексе номенклатуры бактерий” (см. приложение 1). В них отмечается, что все научные названия растительного и животного мира должны быть по форме латинскими или латинизированными, а также подчиняться правилам латинской грамматики.

В структурном плане названия таксономических категорий (кроме вида и подвида) являются униноминальными (т.е. однословными). Для униноминальных названий в зоологии часто используются субстантивированные прилагательные в форме среднего рода множественного числа (т.к. подразумевается существительное animalia – животные)

Географические закономерности дифференциации живого покрова

суши. Основные градиенты среды - широтный градиент, градиент океан-суша, высотный градиент.

Элементарной единицей дифференциации живого покрова суши является биогеоценоз в границах фитоценоза, который никогда не существует изолированно, а связан территориально и функционально со смежными. Результатом этого являются сочетания (комбинации) сообществ, образующие структуру живого покрова, которую можно исследовать в разных масштабах: суши в целом, материков, крупных регионов и ландшафтов. Различия в структуре живого покрова суши обусловлены многообразием изменений в пространстве климатических, орографических, почвенно-литологических условий, определяющих значительное число вариантов сочетаний разных типов сообществ друг с другом в тех или иных регионах.

Макроструктура растительного покрова суши определяется дифференциацией природной среды на планетарном уровне и находит отражение в его зональном и высотно-поясном расчленении. В основу представлений о зональной структуре живого покрова планеты легли установленные связи между растительностью крупных регионов суши и климатом.

Закономерности размещения классификационных единиц высокого ранга - типа растительности, типов биомов - в связи с изменением соотношения тепла и влаги по градиенту от низких широт к высоким выявляются при их размещении в осях влажности и температуры.

Для выявления важнейших географических закономерностей размещения основных классификационных единиц живого покрова суши в биогеографии широко используются построения так называемого "идеального континента", т.е. схем, отражающих связь живого покрова с особенностями климата на идеально горизонтальной поверхности

Высотный градиент

Изменения растительности и животного населения с высотой (высотная поясность) тесно связаны с изменениями обеспеченности теплом и влагой и соотношением этих показателей при подъеме в горы. Кроме того, вследствие изменения атмосферного давления и соответственно парциального давления кислорода и углекислого газа наблюдаются специфические адаптации организма горных животных: с высотой увеличивается относительный объем сердца, возрастает содержание гемоглобина в крови, что способствует более интенсивному поглощению кислорода из воздуха.

В целом, для растительного покрова и животного населения в горах характерна смена поясов от подножия горных массивов до их вершины. Под поясом в горах понимают более или менее широкую полосу растительности, относительно однообразную, где представлен или один тип растительности, или несколько, закономерно чередующихся.

Огромное влияние на распределение сообществ живых организмов в горах оказывают крутизна и экспозиция склонов. Самыми теплыми и сухими в Северном полушарии являются, как правило, склоны южной и западной экспозиции, в Южном - склоны северной и восточной экспозиций.

Широкое распространение, особенно на значительных высотах, осыпей, выходов коренных пород, наличие глубоких расщелин еще более осложняет распределение сообществ в горах. Сильная расчлененность рельефа, чередование экспозиций склонов обусловливают большую мозаичность экологических условий. Диапазон условий, в которых формируются биоценозы в горах, огромен. На крутых склонах со скальными породами в мелких трещинах и расщелинах могут существовать лишь немногие виды, слабо осваиваются растительностью курумы, подвижная поверхность которых малодоступна для жизни. В то же время на относительно пологих склонах с развитыми почвами формируется сомкнутый растительный покров.

Одной из самых ярких закономерностей пространственного распределения видов в современной биосфере является так называемый широтный градиент разнообразия (ШГР): в тропиках число видов максимально, по мере приближения к полюсам оно постепенно убывает. Анализ глобальных палеонтологических баз данных показал, что в Мировом океане ШГР существовал уже начиная с кембрия, однако зона максимального разнообразия не всегда находилась вблизи экватора: она постепенно смещалась с юга на север, следуя за дрейфом континентов и связанных с ними участков континентального шельфа.

В современной природе ШГР выражается в снижении таксономического разнообразия от экваториальной зоны к полюсам и рассматривается многими авторами как важнейшая и наиболее яркая закономерность географического распределения биоразнообразия как в море, так и на суше. Помимо снижения общего разнообразия, наблюдается уменьшение от тропиков к полюсам так называемого альфа-разнообразия, т. е. разнообразия в пределах экосистемы. В тропиках экосистемы в среднем более богаты видами, чем в умеренных и высоких широтах.

Для выявления важнейших географических закономерностей размещения основных классификационных единиц живого покрова суши в биогеографии широко используются построения так называемого «идеального континента», т.е. схем, отражающих связь живого покрова с особенностями климата на идеально горизонтальной поверхности. Известная схема идеального континента К. Тролля (рис. 34) демонстрирует дифференциацию растительного покрова суши при отсутствии крупных горных поднятий и сохранении в принятом масштабе соотношения площади суша — океан на различных широтах.