Эволюция органического мира, фото

Классификация животных и развитие систематики организмов

Классификация — это описание видов организмов и их распределение по естественным группам на основе эволюционных (родственных) связей. Изучением разнообразия форм живого, классификацией и присвоением группам организмов (таксонам) научных названий занимается раздел биологии, наука под названием систематика. Она включает в себя и таксономию — науку, концентрирующую усилия на теории и методологии классификации.

Систематика — наука о разнообразии живых организмов, методах его описания и закономерностях его возникновения.

Она выполняет три крупные задачи:

  • распределение живых существ по группам;
  • описание и наименование этих групп;
  • построение из групп обобщающей классификации организмов.

В соответствии с этими задачами систематика делится на 3 раздела:

  • Таксономия — комплекс методов классификации, наука об объединении живых организмов в группы на основании анализа присущих им признаков.
  • Номенклатура — система правил описания живых существ и присвоения им названий.
  • Система органического мира — единая иерархическая классификация, объединяющая все живые существа на основе специфического комплекса критериев.

Проблемы научной систематики и её современное состояние

Научной считается та система, которая является фактом, если её могут построить несколько специалистов независимо друг от друга. Лишь в начале XXI века систематика приблизилась к выполнению этого требования. Весь предшествующий период характеризовался противоборством эпиморфологических систем (эпиморф), основывающихся на разнообразии форм внутреннего и внешнего строения, функциональных особенностях и химическом составе организмов. Из-за большого числа признаков системы, построенные на их основе, зависели от вкусов её авторов.


Например, разделение на царства авторы производили на основе таких критериев, как особенности размножения, подвижность, способ питания, типы ростовых процессов, многоклеточность или одноклеточность, эу- и прокариотизм клетки и др. Но эти признаки очень противоречивы. К примеру, оценивая относительную неподвижность грибов, их можно отнести к растениям, а по отсутствию фотосинтеза — к животным. Потому систематики и не могли прийти к консенсусу.

Также произвольным является выбор признака для иерархии рангов. В «школьной» классификации надцарства разделяются по уровню организации клетки (про- и укариоты), царства — по типу питания (авто- или гетеротрофы), подцарства — по уровню организации тела (одно- или многоклеточные). Однако в некоторых авторских классификациях выбор признаков был другим: уровень организации тела использовался при разграничении царств, способ питания — при описании классов и типов. Количество классификаций равнялось числу их авторов.

Теперь для определения относительного места группы в системе существует несколько методов, основные из них:

  • кладистический — основан на количестве общих признаков и их адаптивной роли;
  • филогенетический — устанавливает родственные связи, основываясь на данных палеонтологии и сравнительной анатомии.

С 1960 годов в систематике развивается направление под названием кладистика (филогенетическая систематика), которая занимается составлением эволюционных деревьев. Теперь их составляют при помощи компьютерных программ и с применением метода геносистематики (сравнительного анализа ДНК и РНК).

Филогенетическая система является альтернативой эпиморфе  — классификации, основанной на реконструкции филогенеза (хода эволюционных событий). Филема рассказывает нам, «кто от кого произошёл». Она основывается на едином критерии и не допускает существенных противоречий.


Сама идея такой систематики возникла более 150 лет назад, но её осуществление стало возможным только с появлением надёжных методов сравнения структуры ДНК и других биополимеров. Это не означает, что физиологические, анатомические, морфологические и другие признаки исключены из критериев систематики. Просто теперь учёные рассматривают эволюцию строения на основе установленного родства. И систематизируются теперь признаки не отдельных особей, а целых популяций организмов.

История развития классификации

Пользуясь основами, заложенными ранее, Аристотель (IV в. до н. э.) создал первую известную нам классификацию форм жизни, основанную на наборе морфологических признаков. В своём десятитомном труде «История животных» он описал 500 видов животных и впервые дал их классификацию. В его «лестнице существ» все животные разделены на тех, что с кровью и без неё. Животных с кровью он разделил на животных без хребта и с хребтом, c «горячей» (звери, птицы, киты) и «холодной» кровью (рыбы, насекомые). Среди животных с кровью и хребтом Аристотель выделил живородящих и яйцеродящих.

Он ввёл в обиход две важные таксономические категории: «вид», т.е. совокупность почти идентичных форм, и «семейство» — группа сходных видов. Его труды широко использовались последующими поколениями учёных-систематиков, а система была основной до 16 века.


Но уже Аристотель столкнулся со многими проблемами, например с парадоксом переходных форм организмами, занимающими промежуточное положение между основными таксонами. В его систему не укладывались губки, кораллы, актинии. Они неподвижны, как растения, а питаются как животные. Для них Аристотель создал отдельную группу — зоофиты (растения-животные).

Система живых организмов Аристотеля, фото

Морфологические классификации

В 16 веке учёные начали подвергать сомнению систематику Аристотеля и предпринимать попытки её изменить. Конрад Гесснер опубликовал свою классическую Историю животных (Historia animalium), представляющую собой многоступенчатую иерархическую классификацию, где распределил их по алфавиту, объединив родственные формы в группы. Каждый вид для того времени был описан достаточно точно, и весь материал изложен с энциклопедической тщательностью.

Но обсудив множество различных вопросов, Гесснер не провёл сравнения между группами и совершенно не затронул функциональных аспектов. Вместе с тем он включил в текст свои оригинальные наблюдения, чего не делало большинство его предшественников, и продемонстрировал, как полезно дополнять описания рисунками.

Каспер Баугин в 1620 году разработал полинаминальную номенклатуру, согласно ей название должно было представлять точное описание организма. Такое название могло занимать целые страницы. Позже Баугин, понимая её недостатки, предложил сокращённый вариант, впоследствии названный бинарной номенклатурой.

Улисс Альдрованди в 14 больших томах, посвящённых животным, показал, что некоторые их крупные группы можно разбить на подгруппы, и включил в их описания данные по внутреннему строению организмов. В 16 в. П. Белон впервые использовал для классификации сравнительную анатомию.

Одним из выдающихся биологов 17 в. был Д. Рей. Среди его работ, относившихся по большей части к ботанике, было несколько зоологических исследований, содержавших глубокий анализ функциональных связей между животными. Рей четко установил различие между родом и видом и сформулировал концепцию сходных признаков как основы для выявления родственных связей между естественными группами. Согласно его биологической концепции, к одному виду относятся все особи, сходные по большинству признаков, способные скрещиваться и давать плодовитое потомство.

Важную роль в развитии систематики сыграли труды Ж. Бюффона, опубликованные в середине 18 в. Его теории при всех их недостатках оказались весьма полезными для биологов следующих поколений. Бюффон показал, что многие трудности в систематике возникают из-за внешнего сходства далёких друг от друга животных, однако именно оно позволяет выявлять более общие закономерности естественной истории.


Начало современной систематике положила Система природы (Systema Naturae) Карла Линнея. В её десятом издании, опубликованном в 1758, была установлена иерархия таких таксономических категорий, как тип, класс, отряд, род и вид. Мы до сих пор пользуемся не только внедрённой Линнеем биноминальной номенклатурой, но и многими введёнными им же научными названиями. Линней не совершил революционных открытий, однако внёс неоценимый вклад в упорядочение знаний в разнообразии природы.

Не все из 3500 описанных им видов живых организмов продолжают оставаться в тех группах, куда он их поместил, но сами эти группы сохранились.

  • Линней указал естественную единицу — вид — как отправную точку классификации, однако вслед за Реем и другими своими предшественниками считал виды неизменными.
  • Он дал уточнение понятия биологического вида.
  • Внедрил в обязательное употребление бинарную номенклатуру.
  • Установил строгое соподчинение между уровнями классификации.
  • Именно Линней впервые присоединил человека к системе животных.

Линней сделал вывод, что все классификации можно разделить на искусственные (основанные на единственном, произвольно выбранном признаке) и естественные (построенные на комплексе сущностно значимых признаков). Но какие именно это должны быть признаки, он и его последователи не смогли сформулировать. Потому каждая вновь появляющаяся классификация претендовала стать естественной, но в скором времени признавалась искусственной.

В конце XX века линнеевский подход к определению «естественности» систем утратил своё значение. Современные классификации строятся на единственном признаке — степени родства, и по определению Линнея считаются искусственными.

Система Линнея была опубликована в 1735-1758 гг. В ней животные и растения обретали официальный статус царств. Была перестроена и «лестница существ»:

  • в её основании располагались элементы (огонь, земля, вода и воздух) — категории, взятые из физики Аристотеля;
  • над элементами стояли натуралии — любые комбинации элементов (объекты живой и неживой природы);
  • среди натуралий низшую ступень заняло царство Минералы, рост кристаллов Линней считал зачатком жизни;
  • за минералами разместились растения, а за ними животные, включая и человека.

Классификация К. Линнея, фото

Зная проблемы переходных форм у Аристотеля, Линней не использовал движение как признак, отличающий растения от животных. Вместо него он применял признак «чувствительности» (реакции на воздействие среды). Но решить таким образом парадокс переходных форм не удалось. Ещё в XVIII  в. в систему Линнея не вписывались подвижные растения (мимоза, росянка), неподвижные животные и грибы.

В 1816 году Христиан Неес фон Эзенбек отнёс полипы к царству животных, а грибы отделил в отдельное царство. Но его работа была забыта на многие десятилетия, и приоритет в определении царства грибов был восстановлен совсем недавно.

Классификация Эзенбека, фото

Морфо-физиологические классификации

С первой половины XIX века учёных заинтересовала жизнедеятельность организмов, их физиология и биохимия. В 1848 году Карл Зибольд заявил, что в основе различий между растениями и животными лежит способ питания.

Но его идеи тоже столкнулись с трудностями. Опять возникла проблема грибов — раз у них нет хлорофилла, значит их нужно отнести к животным, а среди растений обнаружились бесхлорофилльные виды.

Эволюционные системы (1860-1970)

Только в XIX в., после появления эволюционных теорий Жана Ламарка и Чарльза Дарвина, утвердилась концепция исторического преобразования форм живого. Это эволюционное учение и открытие примерно в то же время основных законов наследственности, сформулированных Грегором Менделем, послужили основой превращения систематики в настоящую науку.

Эрнст Геккель через несколько лет после выхода труда Ч. Дарвина «Происхождение видов…» создал концепцию эволюционной таксономии. Он внёс изменения в линнеевское понятие естественной систематики, каковой предлагал считать ту, что учитывает естественный ход эволюции. В 1866 году Геккель установил царство Протисты, включающие все известные к тому времени одноклеточные и колониальные организмы, в том числе бактерии, водоросли, простейших и грибы.

Классификация Геккеля, фото

На стыке XIX и XX вв. трудами Л. Пастера, Р. Коха, С. Н. Виноградского было доказано своеобразие бактерий. А в 1925 году Эдуард Шаттон предложил создать для них отдельное царство. Оно получило название Дробянки. В 1938 году Герберт Копланд разбил систему органического мира на 4 царства: дробянки, протисты, растения и животные.

Классификация Копланда, фото

В 1959-1965 гг. американский эколог Роберт Уайттейкер выделил грибы в самостоятельное царство живой природы. К дробянкам он отнёс организмы с прокариотическим строением клеток, к протистам — одноклеточных и колониальных эукариот, к животным — только многоклеточные формы, к растениям — высшие растения, а также зелёные, красные и бурые водоросли, к грибам — настоящие, ложные грибы и слизевики.

Классификация Уайттейкера, фото

В 1960 г. Роджер Станиер и Корнелиус ван Нил предложили объединить протистов, животных, растения и грибы в надцарство Ядерные, или Эукариоты, для дробянок создать надцарство Доядерные, или Прокариоты. В 1965 Николай Воронцов объединил все царства Уайттейкера в империю Клеточные, а для вирусов создал империю Неклеточные. На некоторое время созданная совместными усилиями система стала общепринятой.


Открылась новая проблема — в одном царстве встречались формы, родство между которыми вызывало сомнение (проблема «похожих неродственников»). Это касалось слизевиков, красных и бурых водорослей и лишайников. Для систематики наступил кризис, учёные разуверились в её необходимости вообще. Они отказались от царства Протисты. Примером классификации животных того периода служит система Л. А. Зенкевича.

Классификация Фёдорова-Зенкевича, фото

Классификация вновь столкнулась со старыми проблемами: эвглен, фотосинтезирующих прокариот (цианобактерий), жгутиконосцев, которые фигурировали в двух царствах одновременно. Несмотря на это, система получила широкое распространение, а в школьных учебниках СНГ она фигурирует до настоящего времени, возвращая нас чуть ли ни к пушкинским временам.

Возникновение кладистики

Основы кладистики были заложены ещё в 1950 году немецким энтомологом Вилли Хеннингом. В своей работе он обосновал три теоретических принципа:

  1. Принцип строгой монофилии — в биологической классификации могут использоваться только таксоны, объединяющие всех потомков одного предка — монофилетические. Монофилетическая группа включает предка и всех его потомков. Парафилетическая — предков и не всех его потомков. Полифелитическая — включает потомков различных предков (вернее некоторых потомков общего предка за исключением самого предка).
  2. Принцип синапоморфии — таксономические группы следует создавать на основании общих прогрессивных (синапоморфных) признаков.
  3. Принцип парсимонии, или экономии — самый спорный принцип Хеннинга. Он гласит: формирование сходных признаков в результате конвергенции не должно допускаться априорно; если отсутствуют свидетельства конвергенции или параллелизма, следует выдвигать гипотезу об едином происхождении сходных признаков у различных организмов. Принцип подвергался критике и получил второе рождение только после появления методов анализа ДНК и теории Мотто Кимуры.

В 60-е годы установилась система цитолого-биохимических критериев царств, развитию которой способствовало изобретение в 1930 г. электронного микроскопа. Анализ рРНК, пластид, жгутиков и др. привёл к созданию современной системы живых организмов.

Современная систематика организмов, фото

Классификация животных, фото

Классификация животных

Для определения систематического положения животного используются следующие категории (жирным шрифтом выделены обязательные категории, остальные применяются только при необходимости):

  • Dominion — домен
  • Regnum — царство
  • Divisio — Раздел (только в зоологии)
  • Тип (в ботанике — отдел)
  • Classis — класс
  • Legio — легион (только в зоологии)
  • Cohors — когорта (только в зоологии)
  • Отряд (в ботанике — порядок)
  • Familia — семейство
  • Tribus — триба, колено
  • Genus — род
  • Sectio — секция
  • Series — серия, ряд
  • Species — вид
  • Varietas — разновидность, вариетет
  • Forma — форма.
Научное название вида представляет собой биномен, т.е. состоит из двух слов:
1) названия рода, к которому относится данный вид; название рода представляет собой имя существительное в именительном падеже, записываемое курсивом на латыни с заглавной буквы;
2) видового эпитета, указывающего на отличительную особенность данного вида в пределах рода; эпитет представляет собой имя прилагательное, реже — существительное в притяжательном падеже, записываемое курсивом со строчной буквы.
Примеры названий видов: китайская кошка (Felis bieti ), камышовая кошка (Felis chaus), домашняя кошка (silvestris catus).
Иногда требуется более дробное деление, тогда к названию таксономической категории добавляются приставки над-, под-, инфра-.
Составить самому систематику животного очень трудно, её нужно смотреть в специализированных изданиях. Например, здесь:
Система многоклеточных животных:
Надраздел Prometazoa, ~Parazoa — прометазои
Тип Placozoa — пластинчатые
Тип Porifera — губки
Надраздел Eumetazoa — эвметазои
Раздел Radiata — Радиальные, лучевые
Тип Ctenophora — гребневики
Тип Cnidaria, =Coelenterata — кишечнополостные
Раздел Bilateria — Билатеральные, двусторонне-симметричные
(подраздел не установлен)
Тип Orthonectida — ортонектиды
Тип Rhombozoa — ромбозои
Тип Acoelomorpha — ацеломорфы, бескишечные турбеллярии
Тип Chaetognatha — щетинкочелюстные, хетогнаты
Подраздел Protostomia — первичноротые
Надтип Platyzoa — платизои, «плоские»
Тип Platyhelminthes — плоские черви
Тип Gastrotricha — гастротрихи
Тип Rotifera — коловратки
Тип Acanthocephala — скребни
Тип Gnathostomulida — гнатостомулиды
Тип Micrognathozoa — микрогнатозои
Тип Cycliophora — циклиофоры
Надтип Lophotrochozoa — лофотрохозои, «спиральные»
Тип Sipuncula — сипункулиды
Тип Nemertea — немертины
Тип Phoronida — форониды
Тип Bryozoa — мшанки
Тип Entoprocta — внутрипорошицевые, камптозои
Тип Brachiopoda — плеченогие
Тип Mollusca — моллюски
Тип Annelida – кольчатые черви
Тип Echiura — эхиуриды
Надтип Ecdysozoa — экдизозои, «линяющие»
Тип Kinorhyncha — киноринхи
Тип Loricifera — лорициферы
Тип Priapulida — приапулиды
Тип Nematoda — нематоды
Тип Nematomorpha — волосатики
Тип Onychophora — онихофоры
Тип Tardigrada — тихоходки
Тип Arthropoda — членистоногие
Подраздел Deuterostomia — вторичноротые
Тип Echinodermata — иглокожие
Тип Xenoturbellida — ксенотурбеллиды
Тип Hemichordata — полухордовые
Тип Chordata — хордовые.
Источники:
  1. Леонтьев Д. В. Общая биология: система органического мира. Конспект лекций. – 2-е изд. – Харьков: ХГЗВА, 2014.
  2. Соколов В. Б. Систематика млекопитающих, тт. 1–3. М., 1973, 1977, 1979 Хадорн Э., Вернер Р. Общая зоология. М., 1989
  3. https://www.krugosvet.ru/enc/biologiya/sistematika-zhivotnykh



Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.