Wszystkie materiały tworzone i przekazywane przez Wykładowców NPDN PROTOTO są chronione prawem autorskim i przeznaczone wyłącznie do użytku prywatnego. MATERIAŁY Z KURSU KWALIFIKACYJNEGO www.prototo.pl
KLASYFIKACJA zasada porządkowania świata istot żywych Nauka zajmująca się badaniem różnorodności organizmów i ich klasyfikacją to systematyka.
Na Ziemi żyje około 2 miliony poznanych gatunków organizmów żywych. Rokrocznie są odkrywane i opisywane nowe, wcześniej nie znane formy. Odpowiedni system klasyfikacji organizmów jest więc konieczny, tak samo jak potrzebne są katalogi w bibliotekach o bogatym księgozbiorze. Zagadnieniami klasyfikacji organizmów zajmuje się systematyka, która jest nieocenioną pomocą dla badaczy przyrody. Ale nie tylko. Jej naczelnym zadaniem jest odtworzenie przebiegu rozwoju historycznego organizmów poprzez budowanie systemu filogenetycznego, tj. systemu szeregującego poszczególne formy życiowe na podstawie ich ewolucyjnego pokrewieństwa. Znajomość systematyki jest niezbędna m.in. Przy podejmowaniu wszelkich badań ekologicznych i przyrodniczych a także w pracach z zakresu rolnictwa, leśnictwa, ochrony środowiska itp.. Warunkiem uzyskania w pełni wartościowych wyników jest określenie przynależności systematycznej badanych organizmów.
Celem klasyfikacji jest uporządkowanie ogromnej ilości gatunków organizmów żyjących na Ziemi. Dział systematyki zajmujący się opracowywaniem reguł klasyfikacji to taksonomia. W zależności od stosowanych kryteriów klasyfikacji, rozróżniamy: - system naturalny - oparty na pokrewieństwie między organizmami i odzwierciedlający ich filogenezę (historię powstawania) - system sztuczny - oparty na podobieństwie dowolnie wybranych cech, np. barwy kwiatów.
Współczesna klasyfikacja w dużym stopniu odzwierciedla naturalne pokrewieństwa pomiędzy organizmami. Całkowite wprowadzenie systemu naturalnego nie jest możliwe, gdyż: 1. Wiele szczegółów historii ewolucji nie jest znanych, w związku z tym nie zawsze można określić stopień pokrewieństwa między organizmami. Coraz częściej w takich przypadkach wykorzystywane są osiągnięcia współczesnej genetyki, pozwalające szacować pokrewieństwo przez porównywanie sekwencji DNA. 2. Zdarza się, że wprowadzenie systemu naturalnego znacznie skomplikowałoby posługiwanie się nim - w takiej sytuacji ze względów praktycznych lepiej jest pozostać przy systemie sztucznym. Sztuczna klasyfikacja jest często przejrzysta i użyteczna, dlatego stosowana jest np. w kluczach do oznaczania gatunków. Również w życiu codziennym stosuje się takie terminy jak glony czy paprotniki, które jednostkami systematycznymi nie są.
Podstawy taksonomii zostały opracowane w XVII w. przez Karola Linneusza. Stworzył on system klasyfikacji, który stał się bazą współczesnego systemu, a opracowane przez niego zasady stosowane są do dziś. Do najważniejszych należą: - ustalenie hierarchicznej struktury systemu z gatunkiem jako jednostką podstawową - zastosowanie w odniesieniu do gatunków łacińskiej, binominalnej nomenklatury. Nazwa każdego gatunku składa się z dwóch wyrazów - pierwszy jest nazwą rodzajową, wspólną dla wszystkich gatunków w obrębie tego samego rodzaju, drugi oznacza konkretny gatunek (np. Pinus silvestris - sosna zwyczajna, Pinus strobus - sosna wejmutka, Pinus cembra - sosna północna, czyli limba itd.). Nazwa rodzajowa pisana jest zawsze wielką literą, gatunkowa małą. Poza tym warto pamiętać, że Karol Linneusz do swojego systemu klasyfikacji włączył człowieka, zaliczył go do królestwa zwierząt i nadał mu nazwę Homo sapiens.
Arystoteles (384-322 p.n.e) - ojciec klasyfikacji biologicznej Wyróżnił kategorie zbiorcze, rodzaje, stosując określone kryteria różnicujące, np. krwistość lub bezkrwistość, owłosienie lub pokrycie piórami, itp. Uszeregował wszystkie zwierzęta w jednej stopniowanej scala naturae zgodnie ze stopniem ich doskonałości ; wprowadził pojęcie zwierząt niższych i wyższych. Zapoczątkował empiryczne metody badań przyrodoznawczych. Linneusz (1707-1778) - ojciec taksonomii Zastosował binominalną metodę nomenklatury zwierząt i roślin Darwin (1809-1882) - twórca ewolucyjnej interpretacji zmienności organizmów Uznał, że oddzielanie taksonów musi być oparte na pokrewieństwie pochodzenia, a zaliczanie taksonów do różnych kategorii powinno uwzględniać przebyte stopnie modyfikacji.
Klasyfikacja organizmów ma strukturę hierarchiczną. Poszczególne jednostki, zwane taksonami, zawierają w sobie inne, mniejsze. Podstawowym taksonem jest gatunek. Gatunki łączą się w rodzaje, rodzaje w rodziny, te w rzędy itd. Największym taksonem jest królestwo.
We współczesnych systemach klasyfikacji organizmów wyróżnia się następujące jednostki systematyczne Taksony stosowane w botanice Gatunek Rodzaj Rodzina Rząd Klasa Gromada Królestwo Taksony stosowane w zoologii Gatunek Rodzaj Rodzina Rząd Gromada Typ Królestwo
Gatunek to najmniejsza jednostka systematyczna. Gatunek to grupa naturalnych, krzyżujących się populacji, które charakteryzują się wspólną pulą genową, wspólnym pochodzeniem oraz określonym przestrzennym rozmieszczeniem i izolacją rozrodczą od innych grup. W nazwach gatunków obowiązuje podwójne nazewnictwo, to znaczy że każdy gatunek ma nazwę dwuczłonową. Każdy gatunek ma oprócz nazwy w języku polskim odpowiednik w łacinie. Nazwy łacińskie ułatwiają pracę naukowcom.
POZYCJA SYSTEMATYCZNA PSA DOMOWEGO
Organizmy można klasyfikować według różnych kryteriów. Zgodnie z naukową klasyfikacją biologiczną wyróżnia się zazwyczaj pięć wielkich grup organizmów, czyli królestw: rośliny, zwierzęta, grzyby, bakterie i protisty. Poza klasyfikacją znajdują się wirusy, jako twory istniejące na pograniczu życia.
Ogólna charakterystyka królestw
BAKTERIE Są organizmami jednokomórkowymi. Komórki mogą mieć różny kształt - pałeczki, laseczki, przecinkowce, mogą też tworzyć skupienia - dwoinki, paciorkowce, gronkowce. Wyjątkiem są sinice, tworzące wielokomórkowe nici. Mogą odżywiać się na różne sposoby: autotroficznie w drodze chemosyntezy (bakterie nitryfikacyjne) lub fotosyntezy (sinice) heterotroficznie - mogą być saprofitami, pasożytami lub żyć w symbiozie Oddychają tlenowo lub beztlenowo. Procesem beztlenowego oddychania jest np. fermentacja mlekowa. Niektóre, np. bakterie brodawkowe lub część sinic, posiadają zdolność asymilacji azotu atmosferycznego. Rozmnażają się przez podział. W niekorzystnych warunkach niektóre przechodzą w formy przetrwalne.
Protisty Żyją na ogół w środowisku wodnym. W przeważającej części są organizmami jednokomórkowymi. Nieliczne wielokomórkowe (np. brunatnice) nigdy nie wytwarzają tkanek. Odżywiają się: autotroficznie przez fotosyntezę (okrzemki, eugleny, brunatnice) heterotroficznie, przy czym często spotykana jest fagocytoza. Niektóre są pasożytami. Mogą posiadać zdolność ruchu (pierwotniaki, śluzorośla). Rozmnażają się przez podział (pierwotniaki, okrzemki) lub wytwarzają zarodniki (brunatnice, śluzorośla).
Grzyby Komórki otoczone są ścianą komórkową zbudowaną z chityny, nigdy nie zawierają chloroplastów. Mogą być jednokomórkowe (drożdże), przeważnie są wielokomórkowe. Nie wytwarzają tkanek. Charakterystyczne dla grzybów są nitkowate strzępki tworzące grzybnię, czyli ciało grzyba. Odżywiają się zawsze heterotroficznie, głównie martwą materią organiczną (są saprofitami), część jest pasożytami lub żyje w symbiozie. W wielu przypadkach mają zdolność beztlenowego oddychania. Rozmnażają się najczęściej przez zarodniki. W tym celu z grzybni wyrastają owocniki. Najbardziej znane to owocniki podstawczaków zbudowane z trzonka i kapelusza. Niektóre mają możliwość produkowania różnych substancji chemicznych i wydzielania ich na zewnątrz jako narzędzia walki konkurencyjnej - np. pędzlak produkujący penicylinę lub niektóre pleśnie wytwarzające aflatoksyny (substancje rakotwórcze).
Rośliny zielone Komórki posiadają celulozową ścianę komórkową. Są organizmami głównie lądowymi. Są wielokomórkowe ze zróżnicowaniem komórek na tkanki (wyjątek - zielenice). Odżywiają się autotroficznie przez fotosyntezę (wyjątek - nieliczne pasożyty). Rozmnażają się przez: zarodniki - dotyczy to mszaków i paprotników (paproci, skrzypów i widłaków). Ze względu na sposób rozmnażania rośliny te nazywamy roślinami zarodnikowymi. nasiona - dotyczy to roślin nasiennych: nagonasiennych, których nasiona leżą na łusce w szyszce i okrytonasiennych, których nasiona ukryte są wewnątrz owocu. Najlepiej przystosowane do życia na lądzie, zarówno pod względem budowy, jak i rozmnażania, są rośliny okrytonasienne.
Zwierzęta Żyją zarówno w środowisku wodnym, jak i lądowym. Są wielokomórkowe, zróżnicowane na tkanki (wyjątek - gąbki). Odżywiają się zawsze heterotroficznie, posiadają zdolność aktywnego ruchu. Z wyjątkiem najprostszych bezkręgowców rozmnażają się wyłącznie płciowo. Zwyczajowo dzielimy je na: bezkręgowce, wśród których wyróżniamy: parzydełkowce (stułbia, koralowce), płazińce (wypławki, tasiemce), nicienie (glista), pierścienice (dżdżownica), mięczaki (ślimaki, małże, głowonogi) i stawonogi (skorupiaki, owady, pajęczaki) kręgowce - ryby, płazy, gady, ptaki i ssaki
SYSTEMATYKA (gr. systema ) jest to nauka badająca różnorodność organizmów żywych i wszelkie związki między nimi oraz klasyfikująca organizmy na podstawie pokrewieństw i filogenezy. TAKSONOMIA (gr. taksis - porządek, nomos - prawo) - poddyscyplina systematyki - jest to teoria i praktyka klasyfikowania organizmów żywych. Zajmuje się sztuką opisywania roślin i zwierząt i tworzenia taksonów; w jej skład wchodzi nazewnictwo biologiczne. KLASYFIKACJA (łac. classis - oddział, facio - czynię) jest to postępowanie związane z zaszeregowaniem organizmów żywych do odpowiednich kategorii systematycznych Takson - grupa podobnych do siebie organizmów, na tyle odrębna od innych, że zasługuje na zaliczenie jej do odrębnej kategorii systematycznej. Termin ten odnosi się zawsze do konkretnego obiektu biologicznego. Kategoria - ranga, poziom w klasyfikacji hierarchicznej; jest to zespół wszystkich taksonów danej rangi.
TEORIE KLASYFIKACJI BIOLOGICZNEJ Przed rokiem 1859 Esencjalizm (od Arystotelesa do Linneusza) - zadaniem wiedzy jest poznawanie i opisywanie ukrytej, prawdziwej natury rzeczy, czyli istoty ; esencjalizm przyporządkowuje zmienność przyrody do ustalonej liczby typów różnych szczebli; wszyscy członkowie taksonu są odzwierciedleniem tej samej istotnej natury, odpowiadają temu samemu typowi. Empiryzm - wyróżnia taksony w oparciu o cały zespół cech, a nie tylko te najbardziej istotne; poszukuje wspólnych cech i bada korelacje tych cech z innymi Nominalizm - grupy naturalne nie istnieją, istnieją jedynie osobniki, a taksony są sztucznymi tworami ludzkiego umysłu
TEORIE KLASYFIKACJI BIOLOGICZNEJ Po 1859 roku - ewolucjonizm jako podstawa klasyfikacji Fenetyka - taksonomia numeryczna; przyjmuje ogólne podobieństwo organizmów za podstawę klasyfikacji; celem fenetyki jest wyeliminowanie elementów subiektywnych, związanych z wyborem cech; polega na badaniu wszystkich możliwych cech, którym przypisuje się jednakową wagę i obliczaniu średniego podobieństwa. Kladyzm- organizmy są szeregowane i klasyfikowane wyłącznie w zależności od wspólnego pochodzenia. Celem kladystyki jest odtworzenie kolejności rozszczepiania się linii filetycznych. Klasyfikacja ewolucyjna - taksony są wyodrębniane tak, aby pokrywały się z grupami filogenetycznymi; klasyfikacja powinna być odbiciem filogenezy
Drzewo filogenetyczne (dendrogram) - graficzne ujęcie ewolucyjnych pokrewieństw Fenogram - graficzne ujęcie zaznaczające pokrewieństwa i względny czas pojawienia się jednostek systematycznych w ewolucji. Fenogramy mogą być złożone z nieregularnych linii (odgałęzień) lub regularnych. Kladogram - na osi czasu podawana jest ocena czasu w pojawieniu się jednostki systematycznej, na osi odciętych stopień różnicy cech. Stopień pokrewieństwa jest określany za pomocą położenia punktów odgałęzień. Filogram - podaje, podobnie jak kladogram, stopnie różnicy między jednostkami systematycznymi mierzone na osi odciętych, czasy ich powstania mierzone są na osi rzędnych, a ponadto stopnie zróżnicowania jednostek systematycznych wyrażone są za pomocą kątów odchyleń.
PODSUMOWANIE: Zad.1. Uporządkuj w prawidłowej kolejności stopnie komplikacji organizacji materii żywej, rozpoczynając od form najprostszych: organizm, populacja, struktury komórkowe, biocenoza, narządy, biosfera, komórki, tkanki, ekosystem, układ narządów. Zad.2. Co to jest systematyka? A. dziedzina biologii zajmująca się klasyfikacją organizmów B. nauka zajmująca się metodami tworzenia organizmów C. najwyższa ranga w systemie klasyfikacyjnym organizmów Zad.3. Karol Linneusz wprowadził.. A. dwuczłonowe nazwy organizmów B. rangi w systematyce zwierząt i roślin C. klasyfikację sztuczną i naturalną Zad.4. Kim był Karol Linneusz? A. zoolog B. obydwie odpowiedzi są poprawne C. botanik
Zad.5. Do Królestwa Protista należy: A. gąbka grecka B. krętek blady C. pełzak czerwonki D. pszczoła miodna Zad.6. Wymień, jakie grupy organizmów zaliczamy do kręgowców Zad.7. Uszereguj jednostki klasyfikacji biologicznej zwierząt od najniższej do najwyższej: rodzaj, gatunek, typ, królestwo, gromada, rząd, rodzina Zad. 8. Obok każdej nazwy organizmu wpisz nazwę królestwa, do którego należy. Pies........................................................ Pantofelek.............................................. Koźlarz.................................................. Sosna...................................................... Drożdże.................................................. Róża...................................................... Gronkowiec............................................ Ryś........................................................ Salmonella.............................................. Rak........................................................ Stokrotka................................................ Borowik........