Многообразие современного органического мира как результат биологической эволюции Эволюция живых существ шла параллельно по двум линиям: с одной стороны, развивались одноклеточные доядерные и ядерные организмы, с другой стороны, - многоклеточные организмы. Развитие многоклеточных организмов осуществлялось, в трех направлениях: по линии автотрофных организмов (растения), линии гетеротрофных организмов с поглощением пищи путем всасывания (грибы) и линии гетеротрофных организмов с заглатыванием пищи (животные).
В 1727 году Линней сдает экзамены и был зачислен в Лундский университет, изучает медицину, занимается самообразованием; В 1732 году Линней отправился в путешествие в Лапландию – результат «Краткая флора Лапландии» ; К. Линней едет в Голландию, чтобы получить степень доктора наук; Он издает книгу “Система природы”. Порядок есть подразделение классов, вводимое для того, чтобы не разграничивать роды в числе большем, чем их легко может воспринять разум. Карл Линней
Деревья звал деревьями, Цветок я звал цветком. Был прав великий гений, Цветам названья дав: В отечестве растений Нет безымянных трав. Обыкновенная лесная роза с новым душистым цветком - Роза лесная. орой в т без ко, стема софии и ики - с в «Фило ись за отан ш ьб Линнейь, ухватив я из а нит н К. иадни писал вот нит ыбратьс «Ар в хаос, тема анике. - Сис лучно по бот ики» благо ботан рую можно ов» . кото роты факт пест Сурок, байбак, тарбаган, бабачок, свистун, сугур … - сурок-байбак Marmota bobak
К. Линней и его заслуги перед наукой Все растения разделил на классы, классы на отряды, отряды - на роды, роды - на виды; Всех животных Линней разделил на шесть классов; Каждому живому организму Линней дал видовое и родовое название; Описал около 10000 видов растений и свыше 4200 видов животных; Провел реформу языка ботаники, ввел новые термины; Поместил человека рядом с обезьянами; Система Линнея была искусственна, но сыграла огромную роль в истории биологии, так как помогала ориентироваться в огромном многообразии живых существ.
Систематика - это наука о разнообразии видов организмов, их классификации, родственных отношениях и происхождении Систематика (от греч. systematikos - упорядоченный, относящийся к системе), область знания, в рамках которой решаются задачи упорядоченного определённым образом обозначения и описания всей совокупности объектов, образующих некоторую сферу реальности. Систематика - это отрасль биологической науки, которая описывает к какому роду, виду, семейству и т. д. относится тот или иной организм (и как эти виды-роды-семейства соотносятся между собой). Таксон - группа организмов, отнесенных в процессеmклассификации к определенной таксономической категории (рангу таксона).
Предмет изучения систематики Описание, обозначение, классификация и построение системы живой природы, которая бы не только отражала сходство в строении организмов и их родство, но и учитывала историю возникновения и эволюцию разных групп организмов.
Построение биологической системы В настоящее время используется совокупность признаков организмов: 1) особенности строения организмов и их клеток; 2) история развития группы на основе ископаемых остатков; 3) особенности размножения и эмбрионального развития; 4) нуклеотидный состав ДНК и РНК; 5) состав белков; 6) тип питания; 7) тип запасных питательных веществ; 8) распространение организмов и т. д.
Принципы систематики Одну из первых систем живой природы создал шведский натуралист К. Линней и описал ее в «Системе природы» (1758). В основу своей системы К. Линней положил два принципа: бинарной номенклатуры и иерархичности. В соответствии с бинарной номенклатурой каждый вид называется по-латыни двумя словами: существительным и прилагательным. Например, Лютик едкий и Лютик золотистый и т. д. По современным правилам, упоминая вид организмов в тексте (научной статье, книге) впервые, приводят по-латыни и фамилию автора, его описавшего. Например, лютик ядовитый пишется Ranunculus sceleratus Linnaeus (Лютик ядовитый Линнея). Некоторые самые знаменитые систематики настолько общеизвестны, что их фамилии пишутся сокращенно. Например, Trifolium repens L. (Клевер ползучий Линнея). Если виду дано название, изменять его нельзя.
Принципы систематики Принцип иерархичности или соподчиненности, означает, что виды животных, объединяются в роды, роды - в семейства, семейства - в отряды, отряды - в классы, классы - в типы, типы - в царства. При классификации бактерий, грибов и растений вместо ранга отряд используется порядок, а вместо тип - отдел. Часто, чтобы подчеркнуть разнообразие в какой-либо группе, используют подчиненные категории, например, подвид, подрод, подотряд, подкласс или надсемейство, надкласс. В микробиологии употребляются такие термины, как " штамм " и " клон ".
Вид - Яблоня домашняя Malus domestica L. Род - Яблоня Malus Семейство - Розовые Rosaceae Порядок - Розовые Rosales Класс - Двудольные Dicotyledones Отдел - Покрытосеменные Angiospermae Царство - Растения Planta ИМПЕРИЯ - Клеточные ПОДИМПЕРИЯ Многоклеточные ЦАРСТВО Животные ПОДЦАРСТВО Эуметазои или настоящие многоклеточные ТИП Хордовые КЛАСС Млекопитающие ОТРЯД Хищные СЕМЕЙСТВО Волчьи РОД Собака ВИД Собака домашняя
Вид – это единственная таксономическая категория, которой можно дать относительно точное определение. Вот некоторые из определений вида: Вид – это группа особей, обладающих единственным в своём роде набором морфологических (структурных) и функциональных признаков, т. е. внешним видом, особенностями расположения органов и их работы и т. п. Вид – это группа особей, способных, скрещиваясь между собой, давать плодовитое потомство. Вид – это группа особей, сходных по генотипу (количеству, размеру и форме хромосом). Вид – это группа особей, занимающих одну и ту же экологическую нишу.
Сравнительная характеристика царств живой природы Признаки Ядерная оболочка Генетический материал Митохондрии Хлоропласты Клеточная оболочка Способ питания Подвижность Клеточная специализация Дыхание Жизненный цикл Археи Бактери и Гриб ы Растен ия Протист ы Животн ые
Вертьянов С. Ю.
Классификация организмов
На Земле около 1,5 млн видов животных, более 0,5 млн видов растений, сотни тысяч видов грибов и множество микроорганизмов. Их классификацией - объединением в группы по сходству строения и жизнедеятельности - занимается биологическая дисциплина, зародившаяся в XVIII в. и называемая систематикой. Для ученых XVIII-XIX веков поиски системы в природе являлись прежде всего попыткой увидеть закономерности в плане Творца.
В настоящее время ученые выделяют две формы жизни.
Неклеточные формы жизни - вирусы.
Клеточные формы жизни включают:
Надцарство (или Империя) Прокариоты:
Царство Архебактерии (Архей),
Царство Истинные бактерии (Эубактерии),
Надцарство (или Империя) Эукариоты:
Царство Протисты,
Царство Животные,
Царство Растения,
Царство Грибы.
Надцарства Прокариоты и Эукариоты. Важнейший признак клетки - наличие или отсутствие отделенного от цито-плазмы ядра. Среди клеточных существ различают безъядерные (прокариоты) и ядерные (эукариоты). К прокариотам относят Истинные бактерии и Архебактерии, существенно различающиеся строением мембран и оболочки.
Цианобактерии (греч. kyanos синий) относят к истинным бактериям. Они обладают признаками бактерий (прочные клеточные стенки, отсутствие отделенного от цитоплазмы ядра) и растений (осуществляют фотосинтез, выделяя кислород), поэтому цианобактерии иногда называют синезелеными водорослями. Они живут в виде отдельных клеток или объединяются в колонии с образованием нитей. Наличие различных пигментов придает им различную окраску от сине-зеленой, фиолетовой и красной до почти черной. Некоторые цианобактерии (например, спирулину) люди употребляют в пищу.
Разделение эукариот на царства представляет для современных ученых определенные трудности, в особенности при классификации низших (чаще одноклеточных) эукариот. Современная систематика все чаще ориентируется не только на морфофизиологические, цитологические, биохимические признаки организмов, но и на строение ДНК, РНК, отдельных генов.
Царство Протисты объединяет простейших (одноклеточных), одноклеточные водоросли и низшие грибы (стенки их клеток, как и у растений, построены из целлюлозы). Эти организмы, согласно гипотезе эволюции, - предки остальных трех царств эукариот.
В ряде классификаций все водоросли относят к царству Растения; в других классификациях царство Протисты вовсе отсутствует: низшие грибы относят к царству Грибы, одноклеточные водоросли - к царству Растения, а простейших - к царству Животные. В некоторых классификациях надцарство Эукариоты подразделяют более чем на 26 царств. Систематика является сегодня одним из самых спорных разделов биологии. Среди главных причин разногласий ученые называют невыясненность основных механизмов эволюции, положенных в основу классификации.
Водоросли, по современным представлениям, являются сборной группой фототрофных организмов, ведущих преимущественно водный образ жизни. Приспособленностью к свету объясняется различная окраска водорослей. Спектральные компоненты солнечного света пронизывают воду на разную глубину. Красные лучи проникают лишь в верхние слои, а синие - значительно глубже. Для функционирования хлорофилла необходим красный свет, поэтому зеленые водоросли встречаются обычно на глубинах в несколько метров. Наличие пигмента, осуществляющего фотосинтез при желто-зеленом свете, позволяет бурым водорослям жить на глубинах до 200 метров. Пигмент красных водорослей использует зеленый и синий свет, поэтому красные водоросли населяют глубины до 268 метров. Из красных водорослей добывают полисахарид агар, используемый для изготовления мармелада, зефира и пастилы.
Царство Грибы объединяет гетеротрофные организмы, тело которых состоит из ветвящихся нитей (гиф), в совокупности образующих мицелий (грибницу). Грибы всасывают необходимые питательные вещества из окружающей среды (осмотрофное питание). Выделяя высокоактивные ферменты, грибы расщепляют (деполимеризуют) белки, нуклеиновые кислоты, целлюлозу, а затем всасывают образовавшиеся мономеры (аминокислоты, нуклеотиды, моносахариды). Царство грибов очень разнообразно, в него входят плесневые грибы и дрожжи, шляпочные грибы и трутовики.
Грибы обладают признаками животных и растений. Они не содержат хлорофилла и не способны к фотосинтезу, а подобно животным питаются готовыми органическими веществами. Конечным продуктом метаболизма азота, как и у животных, является мочевина. Запасное питательное вещество, как и у животных, - полисахарид гликоген (в растениях запасающую функцию выполняет обычно крахмал). Прочность клеточным стенкам большинства грибов, так же как покрову жуков и панцирю крабов, придает хитин (клеточные стенки низших грибов, относимых к протистам, состоят из целлюлозы). Прикрепленный образ жизни, неограниченный рост и способы размножения (в основном, спорами и грибницей, но для ряда грибов возможно половое размножение) сближают грибы с растениями. Любопытный симбиоз представляют собой лишайники. Их тело состоит из грибницы, в которой живут цианобактерии и водоросли.
Царство Растения объединяет фотосинтезирующие организмы, выделяющие кислород и запасающие крахмал, имеющие плотные клеточные стенки (обычно из целлюлозы). В царство растений входят 7 отделов: многоклеточные водоросли, мхи, плауны, хвощи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные растения. Классификация проведена по ряду сходных признаков. Например, отдел покрытосеменных выделен по признаку наличия цветка и защищенного плодом семени. Высшие растения характеризуются разделением тела на органы (корень, стебель, лист). Тело низших растений не имеет разделения на органы, к ним относят, например, некоторые мхи.
Царство Животные
Существенным их отличием является подвижный образ жизни. Но этот критерий не абсолютный. Так, коралловые полипы - неподвижные животные, а эвглена и вольвокс - подвижные водоросли. В связи с необходимостью движения большинство клеток животных не имеет плотной наружной оболочки, их основное запасающее вещество - легкорастворимый гликоген, а не крахмал.
Царство животных объединяет беспозвоночных и хордовых. Подцарство многоклеточных беспозвоночных включает 6 типов: кишечнополостные; плоские, круглые и кольчатые черви; моллюски и членистоногие. Тип членистоногих объединяет 3 класса: ракообразные, паукообразные и насекомые - эти существа имеют сегментарные конечности. Тип хордовых состоит из 3 подтипов: оболочники, бесчерепные и черепные (позвоночные). В подтип позвоночных входит 7 классов: круглоротые, надкласс рыб (классы хрящевых и костных), земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие. Классы последовательно подразделяются на отряды, семейства, роды и виды.
Основы современной классификации заложил выдающийся шведский натуралист Карл Линней. В своей работе "Система природы" (1775 г.) он описал около 8 000 видов растений, 4 000 видов животных. Линней определял вид как совокупность особей, сходных между собой по строению и дающих при скрещивании плодовитое потомство. Подчеркивая неизменность исходных сотворенных видов, Линней указывал: "Видов столько, сколько различных форм создал в начале мира Всемогущий". Группы похожих видов, по Линнею, входят в один предковый род: "И сказал Бог: да произведет земля душу живую по роду ее, скотов, и гадов, и зверей земных по роду их" (Быт. 1,24). Классификационное понятие рода при этом совпадает с библейским.
В основу систематики ученый положил принцип иерархичности таксонов (единиц классификации организмов): сходные виды он объединил в роды, роды - в отряды, а отряды - в классы. В наименовании организмов Линней установил бинарную (двойную) номенклатуру: название каждого существа стало состоять из двух латинских слов, первое писалось с большой буквы и указывало родовую принадлежность (существительное), второе - видовую (прилагательное). Например, латинское название степного сурка байбака - Marmota bybak. В разных местностях этот вид сурков именуют по-разному: свистун, сугур и т. д. Единая номенклатура существенно облегчила взаимопонимание ученых разных стран, заменив прежние многословные описания видов. В дальнейшем система была дополнена категориями семейства, подкласса, подтипа, типа. Так, кошка домашняя (Felis domestica) входит в род мелких кошек семейства кошачьих отряда хищных класса млекопитающих подтипа позвоночных типа хордовых. Кроме домашней кошки род мелких кошек включает амурского лесного кота, камышового кота, рысь. Подход Линнея революционизировал биологию, открыв новые возможности систематизации растительного и животного мира.
В системе Линнея виды образуют восходящую последовательность организмов от низших к высшим, но они не связаны эволюционным родством. Возможность систематизации организмов рассматривалась Карлом Линнеем как следствие существования единого плана сотворения мира. По убеждению Линнея, наличие анатомических сходств у разных видов свидетельствует о том, что Конструктор использовал типовые конструкции.
Морфологический критерий основан на сходстве особей одного вида по комплексу признаков внешнего и внутреннего строения. Морфологический критерий - один из основных, но в ряде случаев морфологического сходства оказывается недостаточно.
Грибы обитают главным образом на суше. Среди них бывают одноклеточные формы, но большинство имеют нитевидное тело, а структуры, подобные шляпочным грибам. Состоят из множества плотно упакованных нитей.
Филогенетические связи между типами простейших и беспозвоночных животных.
Современные представления о природе грибов. Роль грибов в природных процессах. Роль грибов в развитии цивилизации.
То, что происходило в этот длительный период времени на Земле, наука представляет себе достаточно хорошо. Большую помощь в этом оказывает изучение горных пород, сохранивших окаменевшие остатки древних организмов.
Возникновение и развитие классификации растений.
Питание - основной способ движения веществ и энергии. Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ, которые необходимы для поддержания жизни.
Как могут лишайники выживать в условиях среды, столь неблагоприятных для любой другой формы жизни? Одно время полагали, что секрет их успеха связан с защитой водоросли или цианобактерии от высыхания грибным симбионтом.
Аллопатрическое видообразование. Додарвиновские представления о виде. Формы естественного отбора.
Азотфиксация, то есть превращение атмосферного азота в различные соединения, осуществляется ферментом нитрогеназой. Фиксация азота – один из наиболее дорогих биохимических процессов.
Если существа не образовались друг от друга, то чем же тогда обусловлено наличие видимых закономерностей в родословном древе эволюции? Эта упорядоченность как раз и указывает на Божественный план сотворения мира, описанный на первых страницах Книги Бытия
Живые организмы разделили на царства Растений, Грибов, Животных и Простейших (одноклеточных), и царство бактерий, в которую входили все прокариоты. Но когда изучали бактерий, оказалось, что они также делятся на две сильно отличающиеся группы.
В курсе общей биологии мы уделим особое внимание молекулярно-биологическим процессам и человеку, тем аспектам молекулярной биологии, которые связаны со здоровьем человека. Сегодня мы рассмотрим основные этапы развития биосферы.
Развитие органического мира шло по пути появления все более и более сложно организованных организмов. Наряду с этим сохранились и процветают примитивные группы живых организмов (бактерии, простейшие, кишечнополостные и пр.).
Амебы, одноклеточные организмы, характеризующиеся наличием псевдоподий (ложноножек), т.е. постоянно меняющих свою форму выпячиваний цитоплазмы, с помощью которых клетка передвигается и захватывает пищу.
Многообразие современного органического мира как результат биологической эволюции. Длительная, охватывающая период в несколько миллиардов лет эволюция когда-то появившихся на Земле примитивных живых организмов через смену одних групп другими привела к современному разнообразию органического мира. Эволюция живых существ шла параллельно по двум линиям: с одной стороны, развивались одноклеточные доядерные и ядерные организмы, с другой стороны, - многоклеточные
организмы. Причем развитие многоклеточных организмов осуществлялось, по меньшей мере, в трех направлениях: по линии автотрофных организмов (растения), линии гетеротрофных организмов с поглощением пищи путем всасывания (грибы) и линии гетеротрофных организмов с заглатыванием пищи (животные).
Разнообразие жизни на Земле с трудом поддается описанию. Полагают, что сейчас на нашей планете обитает свыше 10 млн видов живых организмов и не менее 500 млн видов вымерло в былые геологические эпохи. Нет и никогда не будет человека, который знал бы все эти виды. Тем более возникает необходимость в системе живой природы, руководствуясь которой мы могли бы найти место любого организма, который нас заинтересовал, будь то бактерия, вызывающая болезнь, новый гриб, жук или клещ, птица или рыба. Эту необходимость естествоиспытатели поняли давно.
Созданием системы живой природы занимается систематика. По современному определению систематика - это наука о разнообразии видов организмов, их классификации, родственных отношениях и происхождении.
Предметом изучения систематики является описание, обозначение, классификация и построение системы живой природы, которая бы не только отражала сходство в строении организмов и их родство, но и учитывала историю возникновения и эволюцию разных групп организмов. Иными словами, предметом систематики является построение такой системы живой природы, которая отражала бы естественный ход и результаты эволюции.
Во времена К. Линнея для построения системы природы использовали немногочисленные признаки, чаще всего внешнего и внутреннего строения организмов. Ж.Б. Ламарк предложил учитывать также родственные связи между организмами. В настоящее время при построении биологической системы используется совокупность признаков организмов: 1) особенности строения организмов и их клеток; 2) история развития группы на основе ископаемых остатков; 3) особенности размножения и эмбрионального развития; 4) нуклеотидный состав ДНК и РНК; 5) состав белков; 6) тип питания; 7) тип запасных питательных веществ; 8) распространение организмов и т.д.
Принципы систематики. Как вам известно, первую научную систему живой природы создал шведский натуралист К. Линней. Она была изложена в 10-м издании «Системы природы» (1758). В основу своей системы К.Линней положил два принципа: бинарной номенклатуры и иерархичности. В соответствии сбинарной номенклатурой каждый вид называется по-латыни двумя словами: существительным и прилагательным. Например, Homo sapiens (Человек разумный), Homo neandertalensis (Человек неандертальский) и т.д. По современным правилам, упоминая вид организмов в тексте (научной статье, книге) впервые, приводят по-латыни и фамилию автора, его описавшего. Например, лютик ядовитый пишется Ranunculus sceleratus Linnaeus (Лютик ядовитый Линнея). Некоторые самые знаменитые систематики настолько общеизвестны, что их фамилии пишутся
сокращенно. Например, Trifolium repens L . (Клевер ползучий). Если виду дано название, изменять его нельзя.
Принцип иерархичности, ила соподчиненности, означает, что подобно тому, как в армии отделения объединяются во взводы, взводы - в роты, роты - в батальоны, батальоны - в полки и т.д., виды животных, например, объединяются в роды, роды - в семейства, семейства - в отряды, отряды - в классы, классы - в типы, типы - в царства. При классификации бактерий, грибов и растений вместо рангаотряд используется порядок, а вместо тип - отдел. Часто, чтобы подчеркнуть разнообразие в какой-либо группе, используют подчиненные категории, например, подвид, подрод, подотряд, подкласс илинадсемейство, над-класс. Всего в биологической системе семь наиболее распространенных рангов:
Вид - Яблоня домашняя Malus domestica L .
Род - Яблоня Malus
Семейство - Розовые Rosaceae
Порядок - Розовые Rosales
Класс - Двудольные Dicotyledones
Отдел - Покрытосеменные Angiospermae
Царство - Растения Planta
Во времена Линнея наивысшим рангом считалось царство живых организмов. Долгое время всю живую природу делили на два царства - животных и растений; сейчас выделяют большее количество царств (в разных системах - от трех до девяти и даже тринадцати). Теперь часто употребляют такие систематические категории, как надцарство, реже империя. Пример таких категорий - надцарства прокариот и эукариот, империи клеточных (все живые организмы) и доклеточных (неклеточные формы жизни).
Биологическая система. Общепринятой системы органического мира пока не создано. Наибольшее распространение в настоящее время получает система, разработанная американскими исследователями Р.Х. Виттаке-ром, Л.С. Маргулис и К. Шварц. В соответствии с этой системой вся живая природа делится на пять царств: Бактерии (Монеры), Протисты, Грибы, Растения и Животные. Сравнительная характеристика этих царств приведена в таблице 5.2.
Цель и задачи урока:
- Обучающая – продолжать формирование представлений о многообразии органического мира, закрепить знания учащихся об основных систематических группах живых организмов, сформировавшихся за миллионы лет эволюции.
- Развивающая – развивать умение выделять главное, умение анализировать; развивать умение учащихся оперировать понятиями, формировать научное мировоззрение.
- Воспитательная – раскрыть значение работ К. Линнея для развитии биологии; на основе этого продолжить формировать интерес и позитивное отношение к изучению истории развития биологии.
Оборудование: портреты К. Линнея, таблицы по общей биологии. Презентация, слайды, которые демонстрируются на экран с помощью проектора (Приложение 1 ).
ХОД УРОКА
I. Организационный момент. Приветствие учащихся
(Урок – 2 часа)
II. Изучение новой темы
1. Слово учителя. Проблема, которую нам нужно будет решить, звучит так – Почему многообразие современного органического мира является результатом биологической эволюции?
Длительная, охватывающая период в несколько
миллиардов лет эволюция когда-то появившихся на
Земле примитивных живых организмов через смену
одних групп другими привела к современному
разнообразию органического мира.
Разнообразие жизни на Земле с трудом поддается
описанию. Полагают, что сейчас на нашей планете
обитает свыше 10 млн. видов живых организмов и не
менее 500 млн. видов вымерло в былые геологические
эпохи. Нет, и никогда, не будет человека, который
знал бы все эти виды. Тем более возникает
необходимость в системе живой природы,
руководствуясь которой мы могли бы найти место
любого организма, который нас заинтересовал,
будь то бактерия, вызывающая болезнь, новый гриб,
жук или клещ, птица или рыба. Эту необходимость
естествоиспытатели поняли давно, когда началась
эпоха Великих географических открытий.
– К чему в итоге привел эволюционный процесс? (Приложение 1
Слайд 2).
Итак, в конце XVII в. – начале XVIII в. в
биологической науке накапливается огромный
фактический описательный материал.
«Ариаднина нить ботаники – система, без которой
в ботанике хаос, – писал К. Линней в «Философии
ботаники». – Система – вотнить, ухватившись за
которую можно благополучно выбраться из
пестроты фактов».
2. Сообщение первого ученика. «История систематики» (Приложение 2 , Приложение 1 Слайд 3).
Поэзия названий
Цветов, деревьев, трав...
Я раньше по поляне
Шел, голову задрав.
Я с именами древними
Был шапочно знаком:
Деревья звал деревьями,
Цветок я звал цветком.
Был прав великий гений,
Цветам названья дав:
В отечестве растений
Нет безымянных трав.Георгий Кондаков
3. Сообщение второго ученика «Карл Линней и его заслуги перед наукой» (Приложение 1 Слайды 4-7).
К. Линней старался систематизировать все. (Приложение 1
Слайд
20). Описания растений и животных отличались
сложностью и противоречивостью. Каждый вид
растений и животных в разных странах назывался
по-разному и даже в одной стране имел нескольку
названий (см. с. 207
– название сурка).
Это
приводило к ошибкам и вызывало споры.
Линней взял за основу систематики растений
тычинки и пестики – такие мелкие части цветка, на
которые натуралисты и внимания не обращали.
На самом деле пестик и тычинка – главные части
цветка. Они участвуют в образовании плодов и
семян. (Приложение 1
Слайд 8).
Учитель
(ученики записывают в
тетради)
. Линней разбил все растения по числу и
строению тычинок на 24 класса, классы разделил на
отряды, отряды – на роды, роды – на виды.
Под видом
он понимал группы организмов,
происходящих отобщих предков и дающих при
скрещивании плодовитое потомство.
Каждому растению Линней дал видовое и родовое
название на латинском языке.
Такой способ обозначения растений двумя словами
называется бинарной
(двойной)
номенклатурой. Попытка применить бинарную
номенклатуру была сделана еще за 100 лет до Линнея
(К. Баугин), но Линней первым применил её широко и
прочно закрепил в науке.
Из двух слов одно – существительное –
обозначает род, а второе (чаще всего
прилагательное) – название вида.
Например, Лютик едкий
и Лютик
золотистый, Клевер красный
и Клевер
ползучий, Пшеница твердая
и Пшеница мягкая.
Здесь
Лютик, Клевер, Пшеница –
названия
родов, а золотистый, едкий, красный, ползучий,
твердая, мягкая –
названия видов.
Раньше шиповник назывался «обыкновенной лесной
розой с «новым душистым цветком» – по Линнею он
стал Розой лесной.
Линней подсчитал, что из
шести прилагательных и трех существительных, то
есть из девяти слов, можно составить названия для
100 видов.
И если раньше, по словам современников,
пользоваться видовыми названиями представляло
«величайшее затруднение для памяти, языка и
пера», то новая система была практичной, удобной
и удивительным образом облегчила занятия наукой.
Благодаря системе Линнея за несколько
десятилетий число известных видов растений
увеличилось от 7 000 до 100 000.
Сам Линней знал и описал около 10000 видов растений
и свыше 4200 видов животных.
Линней провел реформу языка ботаники. Он впервые
предложил такие названия частей цветка, как
венчик, пыльник, нектарник, завязь, рыльце,
тычиночная нить, цветоложе, цветоножка,
околоцветник. Линней ввел в ботанику около 100
новых терминов.
Но система Линнея, непревзойденная по своей
простоте и изяществу, была все-таки
искусственной: она помогала распознавать
растения, но не раскрывала их родственных связей.
Линней и сам понимал искусственность своей
системы, но считал, что такая система, которая
учит распознавать растения, необходима, пока нет
естественной.
Правда, Линней понимал под естественной системой
такую, которая отражала бы порядок природы,
установленный «Творцом», а не исторический
процесс развития организмов, как это понимается
сейчас.
4. Сообщение третьего ученика «Карл Линней и его заслуги переднаукой»(продолжение) . Линней представлял себе живой мир в виде непрерывной цепи, в которой растительные звенья незаметно переходят в животные.
Всех животных Линней разделил на шесть классов
(млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, насекомые и
черви) и каждому классу дал соответствующую
характеристику.
Каждому животному он также дал родовое и видовое
название: Синица большая, Синица болотная
(гаечка), Синица черная (ковка); Воробей домовой,
Воробей полевой
и так далее.
Линней первый выделил классы млекопитающих и
птиц причислил к млекопитающим кита (которого
раньше принимали за рыбу) и отделил червей от
насекомых.
Человека Линней поместил рядом с обезьянами. Он
сделал это за 120 лет до Ч. Дарвина, обосновавшего
происхождение человека. Но при этом Линней
заметил, что близость в системе не говорит о
кровном родстве.
Вопроса о происхождении видов для Линнея не
существовало. Он полагал, что все виды созданы
«всемогущим Творцом».
Карл Линней умер 22 января 1778 г. Весь Упсальский
университет присутствовал на похоронах. На
могиле поставили памятник с медальоном и
надписью «Карлу Линнею – князю ботаников. Друзья
и ученики. 1778 г».
– Какая наука занимается классификацией и описанием родственных организмов? (Систематика)
5. Слово учителя
Наибольшее развитие систематика получила в
биологии, где её задачей является описание и
обозначение всех существующих и вымерших
организмов, установление родственных отношений
и связей между отдельными видами и группами
видов. Стремясь к созданию полной системы, или
классификации, органического мира, систематика
опирается на данные и теоретические положения
всех биологических дисциплин; по своему духу и
характеру систематика неразрывно связана с
теорией эволюции. Особая функция систематики
состоит в создании практической возможности
ориентироваться во множестве существующих видов
животных (около 1,5 млн.), растений (около 350-500 тыс.)
и микроорганизмов. Это относится и к вымершим
видам. Систематика животных и систематика
растений имеют одни задачи и много общего в
методах исследования.
Чарльз Дарвин предложил понимать естественную
систему как результат исторического развития
живой природы. Он писал в книге «Происхождение
видов»: …общность происхождения и есть та
связь между организмами, которая раскрывается
перед нами при помощи наших классификаций».
Дарвин предположил, что наблюдаемая
таксономическая структура связана с их
происхождением друг от друга. Так возникла
эволюционная систематика, ставящая во главу угла
выяснение происхождения организмов, для чего
используются как морфологические, так и
эмбриологические и палеонтологические методы.
Новый шаг в этом направлении был сделан
последователем Дарвина, немецким биологом
Эрнстом Геккелем. Из генеалогии Геккель
заимствовал понятие «генеалогическое
(родословное) древо». Родословное древо Геккеля
включало все известные к тому времени крупные
группы живых организмов, а также некоторые
неизвестные (гипотетические) группы, которые
играли роль «неизвестного предка» и помешались в
развилках ветвей или в основании этого древа.
Такое чрезвычайно наглядное изображение очень
помогло эволюционистам, и с тех пор – с конца XIX
века – филогенетическая систематика Дарвина-Геккеля
господствует в биологической науке. Одним из
первых следствий победы филогенетики стало
изменение последовательности в преподавании
курсов ботаники и зоологии в школах и
университетах: если раньше изложение начинали с
млекопитающих (как в «Жизни животных» А. Брема), а
затем спускались «вниз» по «лестнице природы»,
то теперь изложение начинают с бактерий или
одноклеточных животных.
Биологическая систематика – дисциплина, в задачи которой входит разработка принципов классификации живых организмов и практическое приложение этих принципов к построению системы. Под классификацией здесь понимается описание и размещение в системе всех существующих и вымерших организмов.
Предмет изучения систематики – описание, обозначение, классификация и построение системы живой природы, которая бы не только отражала сходство в строении организмов и их родство, но и учитывала историю возникновения и эволюцию разных групп организмов. (Приложение 1 Слайды 10-15).
В настоящее время используется совокупность признаков организмов :
- особенности строения организмов и их клеток;
- история развития группы на основе ископаемых остатков;
- особенности размножения и эмбрионального развития;
- нуклеотидный состав ДНК и РНК;
- состав белков;
- тип питания;
- тип запасных питательных веществ;
- распространение организмов и т.д.
Принципы систематики
Одну из первых систем живой природы создал шведский натуралист К. Линней и описал ее в «Системе природы » (1758). Его труды положены в основу современной научной систематики.
- В основу своей системы К. Линней положил два принципа: бинарной номенклатуры и иерархичности.
- В соответствии с бинарной номенклатурой каждый вид называется по-латыни двумя словами: существительным и прилагательным.
По современным правилам, упоминая вид организмов в тексте (научной статье, книге) впервые, приводят по-латыни и фамилию автора, его описавшего. Например, лютик ядовитый пишется Ranunculus sceleratus Linnaeus (Лютик ядовитый Линнея). Некоторые самые знаменитые систематики настолько общеизвестны, что их фамилии пишутся сокращенно. Например, Trifolium repens L . (Клевер ползучий Линнея).
Если виду дано название, изменять его нельзя.
- Принцип иерархичности или соподчиненности , означает, что виды животных, объединяются в роды, роды – в семейства, семейства – в отряды, отряды – в классы, классы – в типы, типы – в царства.
- При классификации бактерий, грибов и растений вместо ранга отряд используется порядок, а вместо тип – отдел . Часто, чтобы подчеркнуть разнообразие в какой-либо группе, используют подчиненные категории, например, подвид, подрод, подотряд, подкласс или надсемейство, надкласс .
- В микробиологии употребляются такие термины, как " штамм " и " клон ".
- Любое растение или животное должно последовательно принадлежать ко всем семи категориям.
- Сравнительно новым является понятие надцарства. Оно было предложено в 1990 Карлом Вёзе и ввело разделение всей биомассы Земли: 1) эукариоты (все организмы, клетки которых содержат ядро); 2) бактерии и археи.
Вид – это единственная таксономическая категория, которой можно дать относительно точное определение. Вид – это группа особей:
- обладающих единственным в своём роде набором морфологических (структурных) и функциональных признаков, т.е. внешним видом, особенностями расположения органов и их работы и т.п;
- способных, скрещиваясь между собой, давать плодовитое потомство;
- сходных по генотипу (количеству, размеру и форме хромосом);
- занимающих одну и ту же экологическую нишу.
Изучение биологического разнообразия, описание новых, еще не известных науке видов пока далеки от завершения. Находки новых видов возможны даже среди таких крупных животных, как млекопитающие. В середине 50-х годов XX в. ленинградский зоолог А.В. Иванов открыл новый тип животных – погонофоры. По масштабам это открытие может быть сравнимо с открытием новой планеты Солнечной системы.
6. Самостоятельная работа
Изучив текст § 61 и используя рисунки к тексту, нужно заполнить таблицу «Сравнительная характеристика царств живой природы» в тетради. (Приложение 1 Слайды 17, 18). И вы ответите на вопрос, поставленный вначале урока – Почему многообразие современного органического мира является результатом биологической эволюции?
| Признаки | Археи | Бактерии | Грибы | Растения | Протисты | Животные |
| Ядерная оболочка | ||||||
| Генетический материал | ||||||
| Митохондрии | ||||||
| Хлоропласты | ||||||
| Клеточная оболочка | ||||||
| Способ питания | ||||||
| Подвижность | ||||||
| Клеточная специализация | ||||||
| Дыхание | ||||||
| Жизненный цикл | ||||||
7. Фронтальная беседа по проверке самостоятельной работы
IV. Закрепление
Тестирование (устное).
1. К каким растениям относятся водоросли?
- К низшим;
- к высшим;
- к покрытосеменным;
- к голосеменным.
2. К какому отделу относятся растения, занимающие в настоящее время господствующее положение на Земле?
- К водорослям;
- к папоротниковым;
- к голосеменным;
- к покрытосеменным.
3. К какой группе живых организмов относятся бактерии?
- К эукариотам;
- к прокариотам;
- к внеклеточным организмам;
- все ответы верны.
4. Почему растения, грибы, животных относят к эукариотам?
- Они не делятся митозом;
- они не имеют оформленного ядра;
- они имеют оформленное ядро;
- они имеют ядерную ДНК, замкнутую в кольцо.
5. На какие подцарства делят царство животных?
- На беспозвоночных и позвоночных;
- на земноводных, рыб, пресмыкающихся, птиц;
- на одноклеточных и многоклеточных;
- на червей, членистоногих, моллюсков, хордовых.
Домашнее задание: § 60, 61, опережающие индивидуальные задания к следующей теме.
Литература :
- Биология. Общая биология. Учебник для 10-11 классы: учебник для ОУ: базовый уровень / Под ред. Д.К. Беляева, Г.М. Дымшица ; М. :Просвещение, 2009г.
- Биология. 11 класс; поурочные планы по учебнику Д.К. Беляева, Г.М. Дымшица /авт.-сост. О.А. Пустохина.– Волгоград: Учитель, 2008.
- Павлинов И.Я. Основные подходы в биологической систематике/ Электронная газета «Биология», № 17-19, 2005.
- Шипунов А.Б. Основы теории систематики: Учебное пособие. – М.: Открытый лицей ВЗМШ, Диалог-МГУ, 1999. – 56 с.
В итоге эволюционного процесса возникло разнообразие форм современных и ископаемых видов животных, растений, грибов и микроорганизмов. Их классификацией, т. е. группировкой по сходству и родству, занимается отрасль биологии, называемая систематикой.
Изучение разнообразия животного мира пока далеко от завершения. Находки новых видов возможны даже среди таких крупных животных, как млекопитающие. Например, в фауне России раз в 3-4 года описывается новый, неизвестный науке вид. Скажем, что лишь в середине 50-х гг. XX в. зоолог А. В. Иванов открыл новый тип животных - погонофор (рис. 83). По масштабам это открытие может быть сравнимо с открытием новой планеты Солнечной системы.
Возникновение систематики. Основоположником систематики был шведский натуралист Карл Линней. Он впервые предложил классифицировать организмы на виды, роды и классы. Современная наука многим обязана К. Линнею. Он впервые выделил классы млекопитающих и птиц, смело объединил обезьян и человека в один ряд приматов. Однако Линней не утверждал, что человек произошел от обезьяны, а лишь отметил их несомненное внешнее сходство.
Всю жизнь великий ученый посвятил систематизации живой и неживой природы. Основной его труд - «Система природы», в котором он описал огромное для того времени число видов растений и животных. В первом издании этой книги было лишь 13 страниц, а в последнем, двенадцатом - 2335. Если бы мы сегодня попытались описать все известные нам виды растений, животных, грибов, микроорганизмов, уделив каждому виду по 10 строк, то описания заняли бы 10 тыс. таких книг, как «Система природы».
КАРЛ ЛИННЕЙ (1707-1778) - шведский натуралист, врач. Основоположник принципов и методов систематики органического мира. Основатель и первый президент Шведской академии наук. Почетный член Санкт-Петербургской академии наук.
Карл Линней впервые ввел в науку систему двойных латинских названий живых организмов, так называемую бинарную номенклатуру, которая позволила установить порядок в описании новых видов. Введение латыни для научных наименований живых организмов существенно облегчило общение ученых разных стран. Каждый организм должен в соответствии с требованиями бинарной номенклатуры именоваться сначала родовым названием (пишется с прописной буквы), а затем видовым (пишется со строчной буквы).
Рис. 82. Млекопитающие плейстоцена.
1 - широконосый носорог (начало периода); 2 - носорог - эласмотерий (середина периода); 3 - гигантский броненосец - глиптодонт (конец периода); 4 - гигантский ленивец - мегатерий (конец периода); 5 - шерстистый носорог (конец периода); 6 - мамонт (конец периода, ледниковая эпоха); 7 - древний слон (середина периода); 8 - древний зубр, предок современного зубра и бизона (середина и конец периода); 9 - гигантский торфяной олень (середина периода); 10 - современный индийский слон
В разных районах нашей страны одного и того же зверька - степного сурка называют по-разному: байбак, бабак, бабачок, тарбаган, свиц, свистун, суур, сугур, эксачок. Научное же латинское название этого вида - Marmota bobak (сурок-байбак) - является единственным, которым пользуются зоологи.
Искусственная и естественная системы. Если нам нужно установить порядок в книгохранилище, то мы можем исходить из самых разных принципов. Можем классифицировать книги, например, по цвету обложки или формату. Подобная классификация книг искусственна, так как она не отражает главного - содержания книг.
Система Линнея была во многом искусственной. В основу классификации он положил сходство организмов по некоторым наиболее легко отличимым признакам. Но эти сходные признаки не всегда означают их общее происхождение. Линнею еще не были известны очень многие научные факты, позволяющие оценить степень родства тех или иных организмов. Объединив растения по числу тычинок, по характеру опыления, Линней в ряде случаев создал совершенно искусственные группы. Так, в класс растений с пятью тычинками он объединил морковь, лен, лебеду, колокольчики, смородину и калину. Из-за различий в числе тычинок ближайшие родственники, например брусника и черника, попали в разные классы. Зато в другом классе (однодомных растений) встретились осока, береза, дуб, ряска, крапива и ель. Однако, несмотря на эти очевидные просчеты, искусственная система Линнея сыграла огромную роль в истории биологии, так как помогала ориентироваться в огромном многообразии живых существ. Когда К. Линней и его последователи группировали близкие виды в роды, роды - в семейства и т. д., они брали за основу внешнее сходство форм. Причины такого сходства оставались нераскрытыми.
Решение этого важнейшего вопроса принадлежит Ч. Дарвину, который показал, что причиной сходства может быть общность происхождения, т. е. родство. Со времен Дарвина систематика стала эволюционной наукой. Если теперь зоолог-систематик объединяет роды собак, лисиц и шакалов в единое семейство псовых, то он исходит не только из внешнего сходства форм, но и из общности их происхождения (родства). Общность происхождения доказывается изучением исторического развития и строения ДНК описываемых видов.
Рис. 83. Погонофора
Для того чтобы построить систему той или иной группы, ученые используют совокупность наиболее существенных признаков: изучают ее историческое развитие по ископаемым остаткам, исследуют сложность анатомического строения современных видов, особенности размножения, сложность организации (неклеточные - клеточные, безъядерные - ядерные, одноклеточные - многоклеточные), сравнивают их эмбриональное развитие, особенности химического состава и физиологии, изучают тип запасающих веществ, современное и прошлое распространение на нашей планете. Это позволяет определить положение данного вида среди остальных и построить естественную систему, отражающую степень родства между группами организмов.
Нужно сказать, что система безъядерных организмов оставалась искусственной вплоть до второй половины XX столетия. Это объясняется тем, что в распоряжении ученых еще не было точных методов определения степени родства микроорганизмов. Применение современных методов молекулярной биологии позволило положить в основу систематики прокариот строение их геномов. Результаты оказались впечатляющими. Стало очевидным, что многие прокариоты, ранее объединявшиеся в те или иные систематические группы, совсем не родственны друг другу. Хорошо известная ранее группа экстре-мофильных (живущих в экстремальных условиях) прокариот оказалась настолько отличной от бактерий, что их пришлось выделить в отдельное царство - археи. Ранее включавшиеся в царство растений синезеленые водоросли оказались совсем не растениями, они составляют подцарство цианобактерий в царстве бактерий. Вот как выглядит упрощенная схема соподчинения систематических единиц, используемых для естественной классификации:
ИМПЕРИЯ
(некпеточные и клеточные)
НАДЦАРСТВО
(прокариоты и эукариоты)
ЦАРСТВО
(растения, животные, грибы, бактерии, археи, вирусы)
ПОДЦАРСТВО
(одноклеточные, многоклеточные)
ТИП
(например, членистоногие или хордовые)
КЛАСС
(например, насекомые)
ОТРЯД
(например, бабочки)
СЕМЕЙСТВО
(например, белянки)
РОД
(например, белянка)
ВИД
(например, капустная белянка)
- Почему систему К. Линнея называют искусственной?
- В чем значение трудов К. Линнея для развития систематики?
- Можно ли сказать, что систематика является отображением эволюционного процесса? Поясните ответ.