Біорізноманіття (10 клас)

БІОРІЗНОМАНІТТЯ

Основи еволюційної філогенії та систематики. Еволюційна філогенія. Учення Ч. Дарвіна доповнили та розширили його послідовники. Один з найвагоміших внесків зробив німецький учений Е. Геккель. Він є засновником філогенетичного напряму в цьому вченні. Філогенія (філогенез) – це історичний розвиток як окремих груп (видів, родів тощо), так і всього живого загалом. Для визначення філогенії певної групи Геккель запропонував зіставляти дані палеонтології, порівняльної анатомії та порівняльної ембріології.

Тож викопні й сучасні форми ніби об’єднуються в єдиний філогенетичний ряд, який відображає послідовність еволюційних змін організмів у цілому чи їхніх окремих органів у межах певної систематичної групи. Прикладом є послідовність еволюційних змін кінцівок у предків коней (іл. 164).

Систематика. У сучасній біології застосовують природну систему, що ґрунтується на філогенетичній спорідненості організмів. Згідно з нею подібність організмів доводять не лише за комплексом різноманітних ознак або даних палеонтології, а й за допомогою досліджень мінливості молекулярних структур, передусім ДНК. Поміж основних принципів побудови системи органічного світу особливе значення має її філогенетичність, тобто наявність генетичної основи, а також максимально повне відображення еволюційних зв’язків між організмами. Варто звернути увагу на принцип ієрархічності, згідно з яким систематичні категорії (таксони) нижчого порядку об’єднують у таксони вищого порядку: вид – рід – родина – порядок (ряд) – клас – відділ (тип). У наш час загальновизнаною є подвійна (бінарна) номенклатура назв видів: перше слово – родова назва, друге – видова (іл. 166).

З кожним роком стають відомими дедалі більше видів сучасних і викопних організмів. Це веде до виділення не лише нових родів, родин, рядів, а навіть класів. Нині всі організми поділяють на дві великі групи відповідно до будови їх клітин – Прокаріоти та Еукаріоти (іл. 167). Поміж прокаріотів виокремлюють Археї та Бактерії. Розвиток еукаріотичних організмів пов'язаний із еволюційними змінами одноклітинних організмів, появою багатоклітинності, диференціацією клітин, формуванням органів.

Розділи біологічної систематики. Біологічна систематика — це розділ біології, який формує єдину систему живого світу на основі виділення біологічних таксонів (систематичних одиниць) і відповідних назв, наданих за певними правилами (біологічної номенклатури). Основні систематичні категорії ввів у науку шведський учений Карл Лінней. Біологічна систематика поділяється на два основні розділи: таксономію та біологічну номенклатуру. Карл Лінней

Розділи біологічної систематики. Таксономія займається розробкою правил групування живих організмів. Це дуже складна проблема, бо часто не зовсім зрозуміло, на основі яких ознак слід об’єднувати організми у групи. Так, у давнину всіх червів об’єднували в один тип. Але сучасні дослідження показали, що різні групи червів мають різне походження і не є близькими родичами. Біологічна номенклатура розробляє правила найменування живих організмів, створює спеціальні міжнародні кодекси, які регулюють спірні питання, вирішує проблеми синонімів (коли один вид випадково отримує кілька назв) тощо. Росянка, росичка. Сухоцвіт, суховершки

Історія розвитку систем класифікації організмів. Першою спробою класифікувати живі організми можна вважати систему Аристотеля, який виділив групи рослин і тварин. А першою науковою системою класифікації стала система Карла Ліннея (1758 р.), у якій рослини і тварини отримали статус царств (мал. 7.1). Але вже тоді стала зрозуміла значна відмінність грибів, і вони були виділені в окреме царство Отто фон Мюнхгаузеном (1763 р.). Щоправда він об’єднав їх разом із губками і коралами (мал. 7.2). Ця помилка була виправлена в системі Ноеля Жозефа де Неккера (1783 р.), в якій царство Гриби було виділено окремо (мал. 7.3). На жаль, пропозиції Мюнхгаузена й Неккера були надовго забуті.

Учені в XIX ст. уперше усвідомили, що численні мікроскопічні істоти (бактерії, найпростіші, мікроскопічні водорості) важко віднести до тварин або рослин. Наслідком цього було виникнення у системі Ернста Геккеля (1866 р.) нового царства Протисти, яке об’єднало всі одноклітинні й колоніальні форми (мал. 7.4). У першій половині XX ст. внаслідок розвитку методів мікроскопії стала зрозумілою різниця між прокаріотами та еукаріотами. У системі Герберт Копленд (1938 р.) було виділено чотири царства: Монери (дроб’янки), Протоктисти (нижчі еукаріоти), Тварини і Рослини.

У 1959–1969 роках американський дослідник Роберт Уайттейкер удосконалив цю систему, виділивши гриби в окреме царство (у системі Г. Копленда їх відносили до царства Протоктисти) (мал. 7.5). Ця система була найбільш поширеною до 80–90-х років XX століття, поки нові технології в цитології та молекулярній біології не дозволили створити сучасну систему класифікації живих організмів.

Створення систем живих організмів. Для створення сучасних класифікацій живих організмів учені частіше використовують принципи кладистики. Кладистика — це підхід до біологічної класифікації, за якого організми класифікують згідно з їх порядком відгалуження від еволюційного дерева. При цьому морфологічна подібність не враховується, бо вона може виникати в ході пристосування до схожих умов існування. Цей підхід має і деякі недоліки. У рамках кладистичного підходу складніше створювати систематику груп в еволюції, у яких мав місце симбіогенез (наприклад, під час утворення хлоропластів в еукаріотів).

Складність створення сучасної класифікації можна проілюструвати на прикладі класифікації птахів і плазунів (мал. 8.1), коли використання двох різних комплексів морфологічних ознак та молекулярно-генетичних досліджень дає три різні варіанти класифікації.

Філогене́з (грец. φϋλον — рід, плем'я і γεννάω — породжую) — історичний розвиток як окремих видів і систематичних груп організмів, так і органічного світу в цілому. Філогенез взаємозв'язаний з онтогенезом. Філогенез — послідовність подій еволюційного розвитку виду або таксономічної групи організмів. Вивчає філогенез і класифікує організми на його основі філогенетика. Виділяють такі форми філогенезу:дивергенціяконвергенціяпаралелізм. Загальне філогенетичне дерево

Вид як базовий таксон сучасної систематики. У більшості випадків для виду використовують таке визначення: Вид — це сукупність популяцій особин, подібних між собою за будовою, функціями, місцем в угрупованнях організмів, що населяють певний ареал і вільно схрещуються між собою у природі.

Біорізноманіття. Термін «біорізноманіття» почали застосовувати нещодавно. Поняття «біологічне різноманіття» ввів Томас Лавджой (мал. 10.1) 1980 року, а скорочений варіант — «біорізноманіття» — запропонував Едвард Осборн Вілсон 1986 року.

Систематика і біогеографія. Систематика та біогеографія є науками, які складають основу вивчення біорізноманіття. Систематика розподіляє організми за систематичними групами, враховуючи ступінь спорідненості та еволюційну історію видів. Біогеографія досліджує закономірності географічного поширення живих організмів та їхніх угруповань і характер фауни (сукупності видів тварин) і флори (сукупності видів рослин) окремих територій.

Завдяки дослідженням систематики і біогеографії було, наприклад, виділено флористичні царства — райони Землі, які відрізняються особливостями флористичного складу (мал. 10.3). Цікаво, що фауністичне районування, яке теж було виконано, дало дещо інший поділ поверхні Землі на області (мал. 10.4).

Сучасна система живого світу. Тридоменна система живого світу. Карл Воуз (1990 р.), спираючись на аналіз послідовності нуклеотидів р. РНК та деякі інші молекулярні характеристики, запропонував новий варіант систематики живих організмів. Згідно з ним організми поділялися на великі систематичні групи — домени. Домен — це таксон найвищого рангу, який включає кілька царств живих організмів. Клітинні форми життя поділили на три домени — Бактерії, Археї та Еукаріоти (мал. 12.1). Віруси виділили як окремий таксон Vira, який об’єднує неклітинні форми життя й за рангом відповідає домену. Така класифікація найбільш точно відбиває сучасні уявлення про виникнення й еволюцію основних груп живих організмів.

Прокаріотичні організми

Сучасна систематика еукаріотів

Екскавати. Екскавати є найдавнішою групою еукаріотів. До них належать тільки одноклітинні організми. Вони можуть бути вільноживучими, вести паразитичний спосіб життя або ставати симбіонтами багатоклітинних організмів. До цієї групи належать збудники захворювань, небезпечних для людини. Це, наприклад, трихомонада (збудник трихомонозу), трипаносома (збудник сонної хвороби) і лейшманія (збудник лейшманіозу). Також до екскаватів належать евглени, типовим представником яких є евглена зелена, і гіпермастигіни (наприклад, трихонімфа) — одноклітинні організми з великою кількістю джгутиків. Гіпермастигіни є симбіонтами, які живуть у кишечниках термітів і тарганів.трипаносоматрихомонада

АморфеїАморфеї є найбільшою за кількістю видів групою еукаріотів. До складу цього субдомену входить кілька надцарств, найбільш значними з яких є Амебозої та Опістоконти.

Амебозої представлено переважно одноклітинними формами. Але є серед них і колоніальні організми. А справжні слизовики здатні утворювати багатоклітинний плазмодій. Представниками амебозоїв є різноманітні амеби та справжні слизовики. Аморфеї

Діафоретики. Діафоретики є дуже різноманітною за складом групою еукаріотів. До цього субдомену відносять кілька надцарств, найбільш значними з яких є Архепластиди та SAR. Архепластиди об’єднують фотосинтезуючих еукаріотів, пластиди яких виникли в результаті симбіозу з ціанобактеріями. Серед них є одноклітинні, колоніальні й багатоклітинні організми. Найбільш відомими представниками цієї групи є царство Червоні водорості й царство Зелені рослини. До царства Зелені рослини відносять кілька груп, у тому числі зелені водорості та всі судинні наземні рослини (як спорові, так і насінні).

Наземні рослини. Наземні рослини походять від зелених водоростей. Вони утворюють групу Ембріофітів (мал. 15.1). Характерні особливості цієї групи такі:багатоклітинність;•адаптація до життя на суходолі (хоча є і вторинноводні форми);•живлення зародка (ембріона) рослиною попереднього покоління (саме ця особливість і дала назву групі);•наявність специфічної структури, у якій утворюються жіночі гамети,— архегонію;•наявність продихів (можуть бути відсутні у деяких печіночників).

Тварини

Анамнії та амніоти. Анамнії — це хордові тварини, у яких у процесі ембріонального розвитку не утворюються зародкові оболонки (амніон, хоріон та алантоїс). До анамній відносять усі первинноводні групи хордових: безщелепних, риб і амфібій (мал. 19.2). Більша частина анамній постійно живе у воді. Лише певні представники земноводних (наприклад, ропухи) більшу частину життя проводять на суходолі. Але розмножуються вони все одно у водному середовищі.

Амніоти — це хордові тварини, у яких у процесі ембріонального розвитку утворюються зародкові оболонки (амніон, хоріон та алантоїс). Амніоти є первинноназемними організмами. Ця група виникла в умовах суходолу, і всі її представники, які перейшли до життя у воді, є вторинноводними організмами. Ця група включає рептилій, птахів і ссавців (мал. 19.3).

Екосистемне біорізноманіття

Узагальнення

Узагальнення

Узагальнення

Дякую за увагу !!!