Задачи, принципи и методи на систематиката

Систематика на растенията: дял от ботаниката – научно изследване на растенията, тяхното разнообразие и взаимоотношения
Основни три раздела:
Таксономия: принципи, методи и правила за класификация на растенията
Номенклатура: правила за класификация на растенията
Филогения: поява и развитие на растенията в геологичен план (еволюционната история на групата)

Флора и флористика

Флора: съвкупност от всички известни за дадена територия растителни таксони
Флористика: наука за изучаване на флората
“Флори”: справочни издания, съдържат най-пълна информация за броя, разпространението и екологията на таксоните от даден район. Информацията е кратка, ясна, сбита и удобна за ползване

Основни цели на растителната систематика

Предоставя основен метод за идентифициране, именуване и описване на растелните таксони
Предоставя система за класификация, която изразява филогенетично взаимоотношенията
Осигурява опис на растителните таксони
Концепция за еволюционните процеси и взаимоотношения

Кратка история на систематиката

Педаний Диоскорид^[w]: основоположник на приложната ботаника. Описва около 600 вида лечебни растения в своя труд “De materia medica”^[w] и ги групира по морфологични признаци, разглежда по-обстойно тяхното разпространение и, най-вече, използване.
Плиний Стари^[w]: (23-79г.) – описва около 1000 растения в труда си “Естествена история”^[ll] ^[le] – овощни, медицински земеделски и др.
Средновековие: натрупване на много знания, без особени промени в систематиката
Й. Баухин (1623)^[w]: обобщен обзор за 6000 вида ^[l]
Ж. Турнефор (XVII век)^[w]: основоположник на понятието род. Дава родови диагнози и илюстрации за около 10 000 растения
Джон Рей^[w] (1623-1705): предлага класификацията на растенията на по-високо ниво

Карл Линей^[w] (1707-1778) шведски учен, с най-голям принос за развитие на номенклатурата и класификация на растенията. Трудът на Линей Species Plantarum ^[g] (1753 г.) се счита за начало на научно обоснованите таксономични източници, съобразен със съвременните правила.
Приноси на К. Линей
- Началото на съвременната номенклатура на растенията
- Система от строги правила за създаване на научни названия
- Начало на съвременната бинарна система за наименование на растенията (родово име и видов епитет)
- Описателните методи на Линей: унификация и усъвършенстване на морфологичната терминология. Използват се и до днес.
- Първо обстоятелствено и обосновано учение за родовете и видовете – като естествени единици с обективни граници
- Номенклатурни реформи на Линей: принос към осъществяване на порядък при научните видови названия и диагнози
- Основни правила, залегнали в съвремената номенклатура на растенията – разработени и предложени от Линей (голяма част от тях непроменени и до днес).
Чарлз Дарвин^[w]: Теорията за еволюцията чрез естествения отбор
„Произход на видовете“ (1859 г.)^[w][g]: Основен организационен принцип на разнообразието от организми на Земята в съвременната биология
От този момент таксономичните проучвания се насочват към:
- Търсене на признаци които отразяват еволюционните връзки при растенията
- Изграждане на филогенетична класификационна схема

Класификация. Oсновни компоненти на таксономията

Подреждане на групи от растения с определени характеристики, според определени критерии
Организирането в таксономична съподчинена (йерархична) система – с помощта на ключове (определителни таблици) може да бъде намерено мястото на всеки таксон
При класифицирането и определянето се използват таксономични белези, но двата процеса не могат да бъдат отъждествявани.

Таксономични белези

Характерни особености на растенията, използвани за таксономични цели, за сравняване на таксоните. Доставят доказателства за родството, приликите и разликите между таксоните.

Таксономичните белези са групови (популационни) особености:

прости и комплексни (форма, дължина, ширина, ръб, връх, основа);
качествени и количествени (обект на биометрията)

В зависимост от развитието на систематиката белезите са: морфологични, анатомични, цитологични, биохимични, физиологични, палинологични, генетични, екологични и др.

Номенклатура

Важен и сложен раздел от систематиката. Класификацията и номенклатурата са свързани. Съвременната номенклатура води началото от средните векове, когато се е ползвал като език на науката латинският. Голяма част от названията, които ползваме и до днес са се запазили от Древна Гърция и Древен Рим, но в латинизирана форма.
Биноминална комбинация:
Вид = Род + специфичен видов епитет

Международен кодекс за ботаническа номенклатура

(Международен кодекс за номенклатура на водорасли, гъби и растения)

Основата на съвременната ботаническа номенклатура
Съвкупност от принципи и правила за решаване на въпроси, свързани с названията на растенията
Название, противоречащо на някой от принципите се отхвърля
Промяна в наименованието – само когато е открито несъответствие с действащите правила
Не само новоткритите растения се нуждаят от наименования
Новите данни често са причина за различни мнения и преоценка – това води до разделяне или обединяване на групи растения
Универсалните правила се актуализират и разглеждат – последният конгрес е в Шънджън (2019).^[>]

Група по филогения на покритосеменните (Angiosperm Phylogeny Group)

Международна организация с цел да преработи традиционната класификация на покритосеменните, така че да е в съответствие с тяхната филогения.

APG IV: точна, но все още непълна класификация на база филогенетични връзки. Имената на таксоните са условни, без категории

Конвергентна и дивергентна еволюция

Класификацията е свързана с подбор на разграничителни белези (всеки организъм има стотици белези)

Хомологни белези: наследени от общ предшественик, например метаморфозирали листа – тръни, улавящи устройства, люспи …
Аналогни белези: сходни белези без общ предшественик, повлияни от средата, например коренище (със стъблен произход) и корен
Дивергенция на белезите
Организми, които изглеждат коренно различни, може да са тясно свързани с общ предшественик:
- Сем. Orchidaceae – полупаразитни и паразитни видове, с близко родство и различна морфология
- Сем. Iridaceae – морфологично разнообразие от видове в резултат на географска дивергенция.
Конвергенция на белезите
Въпреки очевидни прилики, липсва общ произход
- Сем. Cactaceae и Euphorbiaceae: две отдалечени семейства, в които се срещат морфологично сходни сукулентни видове
- Родовете Cuscuta и Cassytha: в две отдалечени семейства, от два различни класа, но развити в посока на паразитен начин на живот.

Таксони и таксономични категории

Таксон е всяка група растения от който и да е ранг в дадена класификация (напр. семейство, таксон, който включва определени родове; род, таксон, който включва определен брой видове). Таксоните са реално съществуващи обекти.
Таксономичните рангове (категории) отразяват различната йерархия на таксоните (място в системата) и определят структурата на дадена класификация
Например: вид Rosa canina /обикновена шипка/, род Rosa – /шипка/, подсемейство Rosoideae, семейство Rosaceae /розови/, разред Rosales, подклас Rosidae, клас Magnoliopsida /двусемеделни растения/, отдел Magnoliophyta /покритосеменни растения/
Ранговете трябва се използват само в точната им последователност; някои могат да бъдат пропуснати, ако не са необходими.

Таксономична йерархия

Система от надграждащи се серии на нарастващи по обем групи (вариант на теорията за вместимостта).

Съгласно МКБН съществуват следните нива на йерархия:

Regnum – Царство
– Divisio (Phylum) – Отдел
– – Classis – Клас
– – – Ordo – Разред
– – – – Familia – Семейство
– – – – – Tribus – Триб
– – – – – – Genus – Род
– – – – – – – Sectio – Секция
– – – – – – – – Series – Серия
– – – – – – – – – Species – Вид
– – – – – – – – – – Varietas – Разновидност

Хербариумът на АУ-Пловдив (SOA)

Методи на систематиката

Сравнително – морфологичен метод
- Традиционен метод – търсене на характерни морфологични белези, които да отделят растенията в дефинитивни групи – “добри” и “лоши” белези
- Изследват се голям брой морфологични белези – биометрия
- Генетично детерминирани (наследствено изменчиви)
- Консервативни в еволюционен смисъл – например морфологията на цвета и плода
- Изменчиви спрямо околната среда (модификационно изменчиви).
Анатомичен метод
- Разликите в анатомичния строеж не са големи на ниво вид и род, но могат да покажат еволюционни връзки
- От анатомичните проучвания тези, на проводящите елементи на ксилемата и на склеренхимните влакна разкриват еволюционни тенденции, доказани и чрез фосилни изкопаеми
- Промените в строежа на трахеидите и трахеите корелират с промените в морфологията на цвета (растения с примитивни цветове имат и примитивни проводящи елементи на ксилемата). Подобни тенденции при склеренхимните влакна – по-дългите фибри са еволюционно по-съвършени.
Ембриологичен метод
- Развитие на зародиша – консервативен признак, отразява в известна степен еволюционната история
- Моделът на развитие не е еднакъв при всички семенни растения, и понякога той корелира с различия в морфологията на растенията
- Използвани белези: начин на разположение на семепъпките в завръза; разположение на клетките в зародишната торбичка; развите на зародиша, характеристика на ендосперма.
Биохимичен метод
- Използват се всички категории от биохимични съединения с голямо молекулно тегло и сложни структури: нуклеинови киселини, захари, аминокиселини, мазнини, масла, алкалоиди, алкохоли, терпени, феноли…
- Kомплексните молекули са еволюирали в определен момент, само в една първоначална група растения. Следователно видове, родове или семейства, с общи по структура комплексни молекули са несъмнено свързани с тази първоначална група растения.
- Хибридизация може да се установи чрез биохимични доказателства
- Молекулярни методи (точно разчитане на произхода на изследван таксон) – анализи на белтъци и ДНК.
Генетични и цитогенетични методи
- Изменчивост на видовете
- Изолационни механизми
- Унаследяване на формите на изолация
- Добавяне или отпадане на хромозоми (анеуплоидия)
- Кратно увеличаване на хромозомния набор в соматичните клетки (полиплоидия)
- Прилагат се на ниво вид и неговите подразделения и намират широко приложение в биосистематиката.
Географски и екологичен метод
В зависимост от разнообразните условия на околната среда и съответното приспособяване на растенията към тях се оформят различни групи растения – ксерофити, хигрофити, хидрофити, мезофити, сциофити, псамофити и др.
Палеонтологичен метод
- Проучване на фосили
- Източник на данни за еволюцията на растенията и дават ключови доказателства необходими за потвърждаване на еволюционните теории.
Биосистематика (Биологична систематика)
- Комплексен подход в систематиката.
- Изследва се наличието на биологични бариери, които генетично изолират популациите, дължат се на:
  - Специфика на процесите на размножаване – различно време на цъфтеж, тип на опрашване.
  - Географска изолация
  - Неспособност за образуване на фертилни хибриди с близко родствени групи (поради разлика в хромозомния набор или в морфологията на хромозомите).
- Ранно откриване на признаци за дивергентна еволюция
- Механизми, които обясняват явленията в живата природа – напр. видовете от една страна се раздалечават и от друга поддържат тяхната обособеност, дори и да живеят в непосредствена близост.

Класификация на организмовия свят

надцарство Prokaryota /Прокариотни организми/^[w]
- царство Archaea /Археи/ ^[w]
- царство Bacteria /Бактерии/ ^[w]
надцарство Eukaryota (Eukarya)^[w] /Ядрени организми/
Наличие на: ядрени мембрани и автономни органели – пластиди и митохондрии. Разнообразие в циклите на развитие – хаплонтен, хаплодиплонтен, диплонтен
- царство Animalia /Животни/^[w]: организми с високо диференцирани клетки без твърди обвивки
- царство Protista /Едноклетъчни/^[w]: единични и колониални сложно устроени клетки, с усложнен ядрен апарат
- царство Мycetalia /Гъби/^[w] : клетки с хитинова обвивка
- царство Vegetabilia /Растения/^[w]: клетки с целулозна обвивка и хлоропласти

Въпроси

Дефинирайте понятията: систематика, таксономия, номенклатура, класификация, филогения, флористика.
Кои са основните правила, залегнали в Международния ботанически кодекс?
Обяснете понятията: хомологни и аналогни белези, дивергенция и конвергенция
Обяснете понятията таксон и таксономична категория
Избройте основните нива на таксономична йерархия
Защо видовото име се изписва с две латински думи, а всички други имена – с една?
Кои са основните използвани методи в систематиката?

↑ ← →
Стоянов К. & Райчева Цв. 2011-2021. Систематика на растенията. Курс за самостоятелна подготовка на студентите от ОКС бакалавър.
онлайн версия обновена на 17.07.2021 от К. Стоянов
www.botanica.gallery
(cc) цитирането е задължително

BOTANICA.gallery

Таксономия, номенклатура, таксономични категории. Класификация