TAKSONOMIA SYSTEMATYKA
DEFINICJE Systematyka - nauka zajmująca się badaniem różnorodności organizmów, sporządzaniem ich opisów, katalogowaniem i klasyfikacją. Taksonomia - dziedzina nauk biologicznych zajmująca się teorią i praktyką tworzenia systemów klasyfikacyjnych organizmów, przede wszystkim zaś opisem i tworzeniem taksonów. Jest poddyscypliną systematyki. Po co klasyfikujemy organizmy? 1. Dla opisu tego, co nas otacza wystarczy klasyfikacja sztuczna. Dla celów dydaktycznych 2. Dla celów poznawczych klasyfikacja w oparciu o filogenezę Dla celów naukowych i dydaktycznych
PROBLEMY Z KLASYFIKACJĄ NATURALNĄ Gatunek definicja Mayr a Gatunek - zbiór osobników posiadających podobne cechy, o wspólnym pochodzeniu, o podobnych wymaganiach środowiskowych, zdolnych do swobodnego krzyżowania się w warunkach naturalnych i wydających płodne potomstwo. Możliwa wymiana genów GATUNEK 1. Wymiana genów jest możliwa ale nie zachodzi z powodu izolacji przestrzennej, czasowej, socjalnej i innych barier. 2. Wymiana genów jest możliwa, ale rzadka z różnych powodów. 3. Wymiana genów jest możliwa, ale potomstwo jest bezpłodne, mniejpłodne, chorowite... Jak zdefiniować gatunek wśród osobników, które rozmnażają się wyłącznie wegetatywnie, bez wymiany genów?
PROBLEMY Z KLASYFIKACJĄ NATURALNĄ Problem z wyróżnieniem gatunku Przykład osobników tego samego gatunku, które krzyżować się nie mogą. Przykład osobników różnych gatunków, które krzyżować się mogą dając płodne i zdrowe potomstwo wilk pies
PROBLEMY Z KLASYFIKACJĄ NATURALNĄ Mieszańce miedzygatunkowe Lygrys = tygrysica lew Tyglew = lwica tygrys Samice mieszańców mogą być płodne - wiemy że prawie wszystkie dorosłe samice lygrysa i tyglewa zaszły w ciążę i urodziły młode. Czy na pewno samce są bezpłodne? lygrys Fot. Linar Salakhiev Li-lygrys = lygrysica lew
PROBLEMY Z KLASYFIKACJĄ NATURALNĄ Mieszańce międzygatunkowe Pelophylax ridibundus, syn. Rana ridibunda Żaba śmieszka Pelophylax lessonae, syn. Rana lessonae Żaba jeziorkowa Pelophylax esculentus, syn. Rana esculenta Żaba wodna Klepton, produkuje gamety wyłącznie z genów śmieszki Przykład dwóch gatunków, które tworzą płodnego mieszańca.
PROBLEMY Z KLASYFIKACJĄ NATURALNĄ Gatunki pierścieniowe Podgatunek 4 może się krzyżować z 5 Podgatunek 5 może się krzyżować z 6 Podgatunek 6 może się krzyżować z 7 Podgatunek 7 może się krzyżować z 1 Podgatunek 1 może się krzyżować z 2 Podgatunek 2 może się krzyżować z 3 Podgatunek 3 nie może się krzyżować z 4 Podobnym gatunkiem jest mewa srebrzysta (Larus argentatus) i wilczomlecz (Euphorbia tithymaloides), wójcik zielony (Phylloscopus trochiloides) ring species = gatunek pierścieniowy
PROBLEMY Z KLASYFIKACJĄ NATURALNĄ Gatunki efemeryczne Kot z Iriomote (Prionailurus iriomotensis) endemit żyjący tylko na wyspie Iriomote (284 km 2 ) Wywodzi się od kota bengalskiego (Prionailurus bengalensis) i dawniej uznawany za podgatunek Kiedy został uznany za gatunek, został wpisany do Czerwonej Księdze Gatunków Zagrożonych, Japonia uznała go za skarb narodowy. Na wyspę Iriomote wpłynęły pieniądze przeznaczone na ochronę. Ponadto stała się ona atrakcją turystyczną.
PROBLEMY Z KLASYFIKACJĄ NATURALNĄ Rośliny rozmnażające się wegetatywnie Problem nie tylko z wyróżnieniem gatunku, ale także osobnika Genet osobnik złożony z wielu modułów zwanych rametami. Ramety połączone kłączami (rozłogami) nazywamy polikormonem. Polikorm oczeretu jeziornego Schoenoplectus lacustris Lomatia tasmanika jeden jedyny osobnik (polikorm) rosnący w pd-zach Tasmanii, złożony z kilkuset ramet rosnących na powierzchni 1.2 km 2. Ma około 43 600 lat, z tym że poszczególne ramety żyją do kilkudziesięciu lat. Jest to jedyny przedstawiciel swojego gatunku.
SPECJACJA Brak wymiany genów GATUNEK Bariera: - geograficzna - czasowa - behawioralna i socjalna GATUNEK 1 GATUNEK 2
PROBLEMY Z KLASYFIKACJĄ NATURALNĄ Gatunek definicja ewolucyjna Gatunek ogół linii rodowych (sekwencja populacji) ewoluujących oddzielnie od innych. Definicja ta umożliwia tworzenie drzew filogenetycznych o charakterze dychotomicznym Definicja ta umożliwia traktowanie gatunku jako populacji zmieniającej się w czasie i trwającej od chwili powstania (specjacji poprzedniego gatunku) do chwili wymarcia lub specjacji na dwa gatunki potomne. Wady nieokreślony status wielu istniejących obecnie populacji, niemożliwość określenia doświadczalnie czy osobniki są z tego samego czy z różnych gatunków.
GATUNEK Pomimo trudności definicyjnych gatunek jest to najbardziej podstawowa rzecz, którą wyróżniają biolodzy 1. Pomijając mikroorganizmy na świecie żyje około 8 mln gatunków 2. Znamy około 3 mln 3. Nazwanych, uznanych przez świat naukowy i wpisanych do baz danych jest niecałe 2.7 mln
CO MUSI ZNAĆ BIOLOG 1. Biolog musi prawidłowo nazwać gatunek i zaszeregować go do odpowiedniej grupy taksonomicznej musi obecnym i przyszłym pokoleniom jednoznacznie powiedzieć co bada i analizuje. 2. Aby znaleźć prace naukowe dotyczące danego gatunku biolog musi poznać jego wszystkie egzystujące w nauce nazwy łacińskie, nazwy łacińskie związane z zaszeregowaniem taksonomicznym, nazwy w języku publikowanej pracy, często z datą/datami kiedy nazwa została zmieniona. 3. Biolog musi umieć powołać się na co najmniej jedno źródło, w którym nazwy gatunków są uznawane za wiarygodne.
NAZWA GATUNKU Gatunki nazywamy według obowiązujących zasad. 1. Międzynarodowy Kodeks Nomenklatury Zoologicznej (ang. International Code of Zoological Nomenclature, ICZN) wydawany przez Miedzynarodową Komisję Nomenklatury Zoologicznej (ang. International Commission on Zoological Nomenclature, ICZN. Organizacja powstała w 1895 roku, ma siedzibę w Muzeum Historii Naturalnej w Londynie. 2. Międzynarodowy Kodeks Nomenklatury Botanicznej (ang. International Code of Botanical Nomenclature, ICBN) wydawany przez International Association for Plant Taxonomy (IAPT). Organizacja powstała w 1950 roku i ma siedzibę w Wiedniu. 3. Międzynarodowym Kodeks Nomenklatury Roślin Uprawnych (ang. International Code of Nomenclature for Cultivated Plants, ICNCP) wydany przez International Society for Horticultural Science (ISHS). Organizacja powstała w 1959 roku. Ma siedzibę w Leuven w Belgii.
NAZWA GATUNKU Gatunki nazywamy według obowiązujących zasad. 1. Binominalne nazewnictwo gatunków: (rodzaj i epitet gatunkowy + cytat) 2. cytat - nazwisko lub skrót nazwiska autora, który po raz pierwszy opisał dany gatunek oraz data jego pierwszego opisu. 3. (w nomenklaturze botanicznej) autor zmian zaszeregowania taksonomicznego (L.) H. Karst.
NAZEWNICTWO MIESZAŃCÓW Mieszaniec wegetatywny u roślin roślina powstała przez zaszczepienie na jednym gatunku innego. Mieszaniec generatywny u roślin roślina powstała skrzyżowanie dwóch gatunków. Nazwa mieszańca wegetatywnego = nazwa gatunku A + nazwa gatunku B rodzaj +(nazwa gatunkowa A)(nazwa gatunkowa B) + nowa nazwa rodzajowa, gatunkowa rodzaj + nowa nazwa gatunkowa Myrtillocactus geometrizans +Gymnocalycium friedrichii 'Hobotan' Nazwa mieszańca generatywnego = nazwa gatunku A nazwa gatunku B rodzaj (nazwa gatunkowa A)(nazwa gatunkowa B) nowa nazwa rodzajowa, gatunkowa rodzaj nowa nazwa gatunkowa
CATALOGUE OF LIFE The Catalogue of Life is the most comprehensive and authoritative global index of species currently available. It consists of a single integrated species checklist and taxonomic hierarchy. The Catalogue holds essential information on the names, relationships and distributions of over 1.5 million species. This figure continues to rise as information is compiled from diverse sources around the world. Data pierwszej publikacji 1997, Aktualna siedziba zarządu Natural Biodiversity Center, Amsterdam, Holandia Każdego roku publikuje w Internecie nową wersję Catalogu e of life, zmienioną w oparciu o najnowsze badania
STRONY UNIWERSYTECKIE I AUTORSKIE Angiosperm Phylogeny Website (lub APWeb, APW) strona internetowa stanowiąca popularne źródło aktualnych informacji taksonomicznych[1][2] dotyczących roślin okrytonasiennych.
PODSTAWOWE POZIOMY TAKSONOMICZNE Zwierzęta i królestwa dawniej należące do zwierząt Pl. Lat. Eng. Królestwo Typ Gromada Klasa Rząd Rodzina Plemię Rodzaj Gatunek Regnum Phylum Divisio Classis Ordo Familia Tribus Genera Species Kingdom Phylum Division Class Order Family Tribe Genus Species Rośliny i królestwa dawniej należące do roślin Pl. Lat. Eng. Królestwo Typ (od 1993) Gromada Klasa Rząd Rodzina Rodzaj Gatunek Regnum Phylum Divisio Classis Ordo Familia Genera Species Kingdom Phylum Division Class Order Family Genus Species
TAKSONY WYŻSZE Gdzie przeciąć gałęzie drzewa filogenetycznego? czyli Jakie przyjąć kryterium w grupowaniu gatunków aby utworzyć grupy monofiletyczne i cechujące się dobrą charakterystyką?
DLACZEGO SYSTEMATYKA MUSI SIĘ ZMIENIAĆ? Klasyfikacja owodniowców owodniowce Typ: Strunowce Podtyp: Kręgowce Gromady: zauropsydy diapsydy Actinopterygii (promieniopłetwe) Amphibia Cephalaspidomorphi (płazy) (Cefalaspidokształtne) Aves Elasmobranchii (ptaki) (spodouste) Cephalaspidomorphi Holocephali (zrosłogłowe) (Cefalaspidokształtne) Elasmobranchii Myxini (śluzice)(spodouste) Holocephali Sarcopterygii (zrosłogłowe) (mięśnipłetwe) Mammalia Amphibia (płazy) (ssaki) Myxini Reptilia (śluzice) (gady) Reptilia Aves (ptaki) (gady) Sarcopterygii Mammalia (ssaki) (mięśnipłetwe) synapsydy anapsydy lepidozaury archozaury ssaki żółwie hatterie łuskonośne krokodyle ptaki Czy żółwie, hatterie, łuskonośne, krokodyle i ptaki podnieść do rangi gromady likwidując gady, czy zlikwidować gromadę ptaki i wyróżnić niższy taki takson w gromadzie gady?
DLACZEGO SYSTEMATYKA MUSI SIĘ ZMIENIAĆ? Klasyfikacja owodniowców wg Wikipedii Podtyp Kręgowce (grupy) Gromada Reptilia gady Żuchwowce (gromady): (nodgromady) Podgromada: Archosauria ryby (Pisces), Anapsida (??) Klad: Ornithodira płazy (Amphibia), Ichthyopterygia Crurotarsi Archozaury Klad: Dinosauromorpha gadziomiedniczne Dinosauromorpha gady (Reptilia), Synaptosauria Ornithodira Archozaury Lagerpetidae ptasiomiedniczne Klad: Dinozaury (Dinosauria) Pterosauromorpha ptaki (Aves), Marasuchus Zauropodomorfy Podrząd: Teropoda (nadrodziny) Lepidosauria ssaki (Mammalia). Silesauridae Teropody Abelizauroidy (Abelisauroidea) Archosauria Nyasasaurus Neoceratozaury (Neoceratosauria) Synapsida Dinosauria Megalosauroidea Allosauroidea Tyranozauroidy (Tyrannosauroidea) Ornitomimozaury Owiraptorozaury Terizinozauroidy Deinonychozaury Avialae Nadrodzina Avialae (rodziny?) ptaki (Aves) Na podstawie Wikipedii styczeń 2016
DLACZEGO SYSTEMATYKA MUSI SIĘ ZMIENIAĆ? Czy można ptakami nazwać wyższy takson, np. wszystkie teropody? Nie jest wszystko jedno, który takson nazwiemy ptakami. Tyranozaur nielot z epoki mezozoicznej? Żródło: Wikipedia Rozstrzygniecie, czy teropody można uznać za prymitywne wymarłe nieloty wymaga dalszych badań paleontologicznych.
CO MUSI ZNAĆ BIOLOG Obok nazwy gatunku, rodziny biolog musi znać nazwy taksonów wyższego rzędu dla badanego gatunku zaszeregowanie taksonomiczne.
SYSTEMATYKA ŹRÓDŁA 1. The Integrated Taxonomic Information System (ITIS) www.itis.gov a. Catalogue of Life Indexing the world's known species www.catalogueoflife.org b. The IUCN Red List of Threatened Species www.iucnredlist.org 2. National center for biotechnology information (NCBI) www.ncbi.nlm.nih.gov 3. Paleobiology database www.paleobiodb.org Encyclopedia of Life (EOL) eol.org Zamieszcza wymienione internetowe bazy danych (starsze wersje) dotyczące systematyki
NAJWYŻSZY POZIOM TAKSONOMICZNY CATALOGUE OF LIFE, ITIS Animalia Archea Bacteria Chromista Fungi Plantae Protozoa Viruses NCBI Taxonomy Cellular organisms Archea Bacteria Eukaryota (eucaryotes) Alveolata (alveolates) Amoebozoa Apusozoa Breviatea Centroheliozoa Cryptophyta (cryptomonads) Euglenozoa Fornicata Glaucocystophyceae Haptophyceae Heterolobosea Jakobida Katablepharidophyta Malawimonadidae Opisthokonta Oxymonadida Parabasalia (parabasalids) Rhizaria Rhodophyta (red algae) Stramenopiles Viridiplantae Rośliny Viridiplantae Chlorophyta Streptophyta Zwierzęta, Grzyby Opisthokonta Aphelidea Choanoflagellida Fungi (fungi) Metazoa (metazoans)
NAJWYŻSZY POZIOM TAKSONOMICZNY supergrupy Filogenetyczna systematyka - korzenia drzewa taksonomicznego. Źródło: Image:Filogenia-cloroplastos 2004.gif
NAJWYŻSZY POZIOM TAKSONOMICZNY supergrupy Filogenetyczna systematyka - korzenia drzewa taksonomicznego. Źródło: Wikipedia (praca własna na pds. 5 pozycji literaturowych, autor, Panek, 2013)
SYSTEMATYKA STAN OBECNY Środek wielkich porządków przy szybkim obiegu informacji 1. Ciągłe zmiany w zaszeregowaniu taksonomicznym różnych gatunków. 2. Likwidowanie i rozbijanie taksonów polifiletycznych na mniejsze jednostki. 3. Powstawanie szeregu taksonów podrzędnych i wydłużenie zaszeregowania taksonomicznego gatunku ponad liczbę przyjętych poziomów taksonomicznych. 4. Zmiany nazewnictwa różnych jednostek taksonomicznych, w tym także gatunku (najczęściej poprzez zmianę nazwy rodzajowej). 5. Łączenie w jeden gatunek gatunków blisko spokrewnionych i wyróżnianie podgatunków.
PODSUMOWANIE 1. Biolodzy nie uczą się systematyki na pamięć 2. Biolodzy wiedzą, gdzie informację taksonomiczną znaleźć. 3. Biolodzy wiedzą, jak radzić sobie z nadmiarem informacji, różnymi zaszeregowaniami taksonomicznymi tego samego gatunku, jak to w pracy przedstawić i zacytować źródła.
Koniec