Систематика (биология) - биология

Систематика (от древногръцки συστηματικός systēmatikós „Подредени“) или Биосистематика е област на биологията. Класическата система се занимава основно с определянето и именуването на живите същества (таксономия). Съвременната систематика (Stuessy 1990) [1] включва също реконструкция на племенната история на организмите (филогения), както и изследване на процесите, които водят до разнообразието на организмите (еволюционна биология) и следователно се нарича и естествена систематика.

история

Аристотел

Аристотел подреди живите същества, познати му в стъпаловидна стълба (Scala Naturae) според степента на тяхното „съвършенство“, т.е. от примитивни към по-силно развити. Той въведе имена за отделни групи, които се използват и до днес (Coleoptera, Diptera). В древни времена например навикът (билка, храст, храст, дърво) или начин на живот (селскостопански животни, диви животни, водни животни) е бил използван като критерий за класификация.

Карл фон Лине

Карл фон Лине използва в своите творби Видове Plantarum (от 1753 г.) и Systema Naturae (от 1758 г.) двоична номенклатура за именуване на видовете. Основната цел на тази номенклатура е да назове ясно видовете, независимо от тяхното описание.

Линейна систематика на растенията

Линей използва цветната структура, за да класифицира растенията. Той раздели растенията на 24 класа - главно според броя и формата на издръжливостта. Системата на Лине отговаря на изискванията на неговото време, в което огромни нови пространства на опит са отворени за натуралистите. Пътешествия за открития и търговия изправили европейските биолози пред огромен брой нови видове, които искали да бъдат описани и класифицирани. Системата на Linné вече не се използва след 1850 г., защото не е естествена система. С появата на Дарвинс Произход на видовете Половата система на Линей изцяло остаряла, тъй като отсега нататък човек искал да организира живите същества според тяхното филогенетично положение (естествена система). Класификацията на Linné за долните таксономични рангове (видове, род) често е валидна и до днес. Това се дължи на факта, че критерият на Лине за структурата на цветята е тясно свързан с процеса на видообразуване (при цъфтящите растения) - промените в морфологията на цветята, механизма на опрашване и др. Често водят директно до нови видове.

Linnés систематика на животните

Съвсем различно е при неговата система за животни. Основната концепция е типологичната дефиниция на вида, тоест намаляването на изобилието от характеристики до няколко ключови характеристики и абстрахирането на възможните вариации в рамките на даден вид до един тип („идеалистична морфология“). Неговото групиране отразява естествена система за по-ниските таксони като видове и род. Но Линей също вече беше признал, че класификацията му за по-високи таксони остава изкуствена система поради доста произволни критерии. Тъй като във всичко това Линей предполагаше неизменността на вида и не възнамеряваше да създаде филогенетична система. Едва по-късно това предложи причината и стандарта за естествеността на системата.

Теория на еволюцията

От появата на теорията за еволюцията се полагат усилия за превръщането на тази частично изкуствена система в естествена система, която по-добре отразява връзките на произхода (филогенетика). Хомологацията на органите първоначално играе важна роля. Структурата на протеините се изучава от 70-те години на миналия век, за да се получат индикации за степента на взаимовръзка. За тази цел се използват не само морфологични и анатомични, но и биохимични (хемосистематика), физиологични, цитологични и етологични характеристики. Преди всичко генетичното сходство се използва за определяне на семейните взаимоотношения директно върху генетичния състав.

Ролята на систематиката в разбирането на историята на организмите е описана от Чарлз Дарвин в своята книга Произход на видовете: "Ако изходим от тази идея, че естествената система, доколкото може да бъде осъществена, е подредена генеалогично ... ние разбираме правилата, които трябва да спазваме в класификацията."

Концепции на таксономията

Питър Акс приравнява таксономията и систематиката, Ернст Мейр разграничава систематиката като наука за разнообразието на организмите от таксономията като теория за класификацията на организмите.

Според различните теоретични подходи в системата има различни насоки:

Класическа еволюционна класификация

Ернст Майр основава своята система на концепцията за биологичния вид. При класифицирането на организмите се вземат предвид както степента на разминаване, така и редът на разклоняване.

Пример: Въпреки че е разпознат редът на разклоняване на филогенетичната система (крокодилите и птиците (Aves) имат по-млад общ предшественик от птиците с останалите влечуги), придобиването на полет на птици се разглежда като значителна иновация, довела до адаптивна радиация. Съответно на класа Reptilia е присвоен ред Crocodilia и е противопоставен на класа птици (Aves), което води до парафилетични таксони.

Клас: Влечуги (Reptilia)
1. Ред: мостови гущери (Sphenodontia)
2. Ред: скалисти влечуги (Squamata)
3. Ред: костенурки (Челония)
4. Поръчка: Крокодили (Crocodilia)
Клас: Птици (Aves)

Числена таксономия (Фенетика)

В числовата таксономия не се правят филогенетични предположения. Класификацията на видовете в системата се извършва само въз основа на измерими разлики и сходства в анатомичните характеристики. Оригиналните и производни характеристики не се различават една от друга.

Фенетиката до голяма степен е заменена от кладистиката. Въпреки това някои биолози продължават да използват фенетични методи като алгоритми за присъединяване на съседи, за да получат достатъчно филогенетично приближение, когато кладистичните методи са изчислително твърде сложни.

Последователна филогенетична система

Според Вили Хениг таксоните се образуват само от видове, които образуват затворена общност от произход, монофилум. Най-малката единица от филогенетичната систематика е видът таксон.Монофилумът е единицата на организмен характер, разположена над видовото ниво, която се състои от всички потомци на (родителски) вид и самия вид родител. Типологичната и биологичната концепция на вида се отхвърля като неадекватна.

Концепцията за филогенетичния вид заменя мястото на концепцията за типологичния вид. Тази концепция обобщава видове, които се характеризират със синапоморфии и които се диференцират от видове с аутапоморфии. Аутапоморфията е еволюционна новост на таксон, който разграничава тези таксони от другите таксони и по този начин установява неговата еволюционна уникалност. Синапоморфията представлява характеристика, която е обща само за видовете, възникнали директно от родителския вид. Характеристика, срещаща се в два таксона, които са еволюирали в по-ранни стволови видове от общата стволова линия и могат да бъдат намерени и в други таксони в сравнение извън групата, се нарича плезиоморфизъм. Един вид престава да съществува, когато се превръща в два нови вида чрез видообразуване (формиране на видове). Естествената система е дихотомична кладограма (за подробности вижте кладистиката).

Бъдеща таксономия, базирана на ДНК базови последователности

В бъдеще разликите между отделните видове ще бъдат систематично обработвани за всички известни видове въз основа на генетични сравнения (вж. ДНК баркодиране). Надяваме се, че това ще даде по-добро разбиране за еволюцията.

Успехът и целта на чисто генетичната обработка на биологичното разнообразие обаче са противоречиви. Различните видови концепции не са универсално приложими, тъй като видовите концепции са конструкции с емпирични основи. Рязкото разграничаване между видовете, използващи генетични методи, вероятно ще се провали в рамките на видовите концепции, използвани до момента, тъй като единният метод не може да се използва за всички таксони. Също толкова съмнително е дали ще надделее чисто генетична видова концепция, чрез която видовете могат да бъдат категоризирани според абсолютно измерими генетични различия.

Пример за човек: класическа еволюционна класификация

Като подробен пример е класификацията на хората. За по-голяма яснота z. Б. Суперсемейство/Семейство/Подсемейство, групирани в „Семейство“. Това илюстрира грубото разделение Империя> Племе> Клас> Ред> Семейство> Род.

Трябва да се отбележи, че едно и също фино разделяне не се изисква за всички видове. При бозайниците z. Б. на Над багажника не се използва. (→ Систематика на многоклетъчните животни.)

богат
- Богат: многоклетъчни животни
- Отдел: тъканни животни
- Подраздел: двустранни животни
племе
- Домашна група: Ноймюндер
- Свръхстебло: (не се използва при бозайници)
- Племе: хордове
- Под-щам: гръбначни животни
страхотен
- Суперклас: челюсти
- Серия: сухоземни гръбначни животни
- (без ранг:) пъпни животни
- Клас: Бозайници
- Подклас: Висши бозайници
поръчка
- Параграф: Euarchontoglires
- Ред: примати
- Подчинение: маймуни със сух нос
- Частичен ред: Маймуни от Стария свят
семейство
- Суперсемейство: Подобно на човек
- Семейство: страхотни маймуни
- Подсемейство
род
- Племена: Хоминини
- Род: хора
- Тип: Човешки

Таксономия и систематика в научните изследвания и науката

Таксономията и систематиката са области на класическата биология на организма. В Германия делът на таксономичното обучение в университетите намалява, а заедно с това и делът на добрите таксономисти сред биолози и еколози. [2] Важността на добрата таксономична обработка в колекциите и на терена стана наясно с прилагането на Конвенцията за биологичното разнообразие на CBD: За да се защитят видовете, популациите и местообитанията, участниците трябва да могат да идентифицират надеждно животинските и растителните видове.