Биология и медицина
История систематики растений: искусственные системы
К концу XVI столетия ботаника настолько изнемогала под бременем быстро растущего груза фактов, что уже не могла продолжать развиваться как просто описательная отрасль знания. Требовались новые подходы к обозрению и оценке разнообразия. И в практическом, и в философском плане важнейшей задачей стала разработка классификации растений, которая позволяла бы ориентироваться в их многообразии. Как отклик на эту потребность появились первые системы растительного царства. Они были, конечно, искусственными, и иными быть не могли. Ботаника вообще рассматривалась как «часть науки о природе, с помощью которой искуснейшим образом и с наименьшими усилиями познаются и удерживаются в памяти растения» (Бургав), — другие задачи перед ней не ставились. Системы были в той или иной степени иерархическими, но иерархия выстраивалась интуитивно, поскольку еще не было разработано понятие о таксономических категориях и не существовало четкого представления о рангах таксонов. Разные ботаники по своему вкусу совершенно произвольно выбирали для объединения растений в группы различные отдельно взятые признаки. Значение признаков оценивалось субъективно. Поэтому есть системы, в которых на первом плане — строение венчика, есть построенные прежде всего на признаках плодов и семян, есть такие, где используется в первую очередь строение чашечки, и т.д. Почти всегда эти особенности цветка и плода так или иначе сочетаются с «жизненными формами» в духе Теофраста. Позднее Линней называл таких систематиков соответственно короллистами, фруктистами, калицистами, а тех, кто исходил из внешнего облика растений, — физиогномистами.
Период искусственных систем открывает итальянский ботаник А.Чезальпино (1519-1603). В его главном сочинении «16 книг о растениях» (1583) изложена принципиально новая система, основанная на дедуктивном подходе Аристотеля, т.е. на разбиении множества по пути от общего к частному, и на знании огромного фактического материала из области морфологии растений.
Чезальпино использовал 4 категории жизненных форм Теофраста, но объединил их в 2: древесные (деревья и кустарники) и травянистые (полукустарники и травы). В пределах этих групп он выделил 15 классов (которые, правда, классами не названы: здесь тоже не растения делятся на таксоны , а книги на главы). Важным признаком Чезальпино считает положение «души», которая, по его мнению, должна быть у растений скрыта в сердцевине, и «сердца» — в семени (он полагает, что оно находится в месте отхождения семядолей от гипокотиля ). Далее используется число семян в плоде, строение перикарпия и отчасти соцветия . В итоге получаются такие, например, характеристики «классов»:
4.Травянистые. С одиночными сочными плодами. Многочисленные семена в плоде с мясистым вместилищем — перикарпием ( Cucurbitaceae , Solanaceae , Asparagus , Arum и др.).
10. Семена четверные, 4 голых семени расположены вместе (плод, распадающийся на 4 односемянные части) ( Boraginaceae , Labiatae ).
Приведенные примеры показывают, что большинство групп Чезальпино совершенно искусственно, но в некоторых случаях он интуитивно нащупывает действительно существенные особенности строения и довольно удачно очерчивает объем, например зонтичных или бурачниковых вместе с губоцветными. Но, как правило, взято слишком мало признаков без оценки их относительной значимости, и система оказалась классификацией не столько растений, сколько признаков и их вариаций.
П.Герман (1687) использовал в своей системе признак «голосемянности» и «покрытосемянности», но отнюдь не в современном их значении. «Голосеменными» он называл растения, у которых сухие плоды или их части имитируют семена, а «покрытосеменными» — такие, у которых более-менее многочисленные семена скрыты в отчетливых общих вместилищах — коробочках, бобах, стручках, яблоках, ягодах и т.д. Поэтому среди 25 классов системы у него фигурируют, например:
2.Травы голосеменные. Compositae (т.е. сложноцветные с плодом — семянкой).
4.Травы голосеменные двусеменные. Umbellatae (т.е. растения с таким же плодом, но соцветием в форме зонтика — зонтичные).
14.Травы покрытосеменные с плодом стручком.
17.Травы покрытосеменные с мясистыми плодами ягодами и т.д.
Очень механистична система «короллиста» А.К.Ривинуса (1690), основанная на признаках симметрии цветка и числа лепестков. Схема ее такова:
1.Цветки правильные однолепестные. (В современном понимании — спайнолепестные, у которых венчик опадает как один лепесток).
2.Цветки правильные, двулепестные и т.д.
7.Цветки правильные, многолепестные.
8.Цветки сложные из цветочков правильных.
9.Цветки сложные из цветочков правильных и неправильных.
10.Цветки сложные из цветочков неправильных.
(Здесь имеются в виду, конечно, соцветия типа корзинок сложноцветных).
11.Цветки неправильные однолепестные и т.д.
17.Цветки неправильные многолепестные.
В 18-м классе, как и в других системах, смешаны тайнобрачные и растения с цветками «неполными, несовершенными».
Эта же линия получила развития у французского ботаника Турнефора (1656-1708). Ему принадлежит несколько выдающихся заслуг: установление четкой системы соподчиненности таксономических категорий и глубокая проработка понятия о роде; описание более 1000 новых видов и составление четких диагнозов примерно 700 родов, снабженных точными аналитическими рисунками; создание удобной, хотя и совершенно искусственной, системы, которая получила в свое время широкое распространение. Турнефор сохраняет деление на деревянистые (деревья и кустарники) и травянистые (травы и полукустарники) растения и выделяет 22 класса по строению венчика и отчасти плода. И среди деревянистых, и среди травянистых фигурируют однолепестные (спайнолепестные) и многолепестные, с цветками правильными и неправильными; «сложными» цветками названы соцветия типа корзинок сложноцветных.
Сильное влияние на развитие систематики оказали труды выдающегося английского естествоиспытателя Дж.Рея (1627-1705), одного из основоположников учения о виде. Система Рея, с одной стороны, продолжает традиции его предшественников, а с другой — представляет собой большой шаг вперед, в сторону принципов естественной классификации. Рей ориентируется на общее внешнее сходство растений, которое определяется, конечно, совокупностью признаков, но для выделения и характеристики классов использует лишь какие-то отдельные особенности, которые кажутся ему более существенными для той или иной группы. Поэтому у него, в отличие, например, от Ривинуса, не прослеживается по всей системе один и тот же признак, а каждый класс характеризуется своими специфическими признаками — строением то соцветия, то плода, то венчика и т.д.
Упорно следуя Теофрасту и Чезальпино, Рей делит растения на деревья и травы, но характеристики этих групп необычны: Plantae gemmiferae (растения, несущие почки) и Plantae gemmis carentes (растения, лишенные почек или обходящиеся без почек). Очевидно, Рей прекрасно знал, что у многолетних трав тоже есть зимующие почки. Скорее всего он имеет в виду почки, прикрытые, как правило, плотными почечными чешуями, расположенные на одревесневших побегах и возвышающиеся над снеговым покровом. И деревья, и травы (точнее, «травы совершенные», т.е. цветковые растения) разделены на двусемядольные и односемядольные: Рею, по-видимому, впервые удалось убедительно показать различия между этими группами. Из 33 классов системы многие, конечно, чисто искусственны, но некоторые оказались довольно естественными: например, Umbellatae (зонтичные), Asperifoliae (жестколистные, т.е. бурачниковые), Verticillatae (мутовчатые, т.е. губоцветные) и др.
Ссылки:
Источник
2 Принципы классификации растительных организмов искусственные и естественные системы
Искусственные системы Самые первые попытки классификации организмов принадлежат Аристотелю (384-322 гг. до н. э.), который считал, что общее количество видов растений и животных составляет всего лишь несколько сотен.
Подразделяли растения на травы, кустарники и деревья.
Последователи использовали для классификации организмов такие признаки, как их полезность, вредность или безвредность. Названные системы классификации были эмпирическими [искусственными системами], ибо они не основывались на признании единства естественного происхождения всех живых существ и не отражали естественных связей между разными организмами. Тем не менее даже в средние века в Европе продолжали называть животных и растения именами, данными им еще древними греками и римлянами. Однако это не приводило к успеху, т. к. разные европейские растения и животные характеризовались различиями на разных территориях европейского континента. Искусственные системы в классификации организмов условно используют и сейчас, когда характеризуют организмы, учитывая их хозяйственные признаки. Например, растения подразделяют на культурные и дикорастущие, съедобные и ядовитые, лекарственные и кормовые и т. д. Такие подразделения не лишены значения в хозяйственной и другой деятельности человека, однако для научной классификации организмов они не имеют ценности.
Естественные системы Вид самая маленькая единица, виды не происходят один из другого и считаются неизменными. Вид складывается в род, потом в семейства… Э. Геккель (1834-1919) разделил живой мир на три царства, а именно: протисты, животные и растения. Он ввел в обиход также понятие о генеалогическом древе, в котором главными категориями стали так называемые стволы. Из одного ствола происходят классы, отряды, семейства, роды. Позднее были предложены и другие подразделения царств.
С целью классификации организмов используют ряд методов. В частности, используют сравнительно-морфологический, сравнительно-эмбриологический, кариологический, эколого-генетический, географический, палеонтологический, молекулярно-генетический и другие методы.
3 Образовательные ткани классификация особенности строения клетки меристемы
Можно выделить два основных типа клеток, которые составляют меристемы: Многоугольные, или изодиаметрические. Содержат очень крупное ядро, которое занимает почти все внутреннее пространство. Имеют рибосомы, митохондрии, мелкие разбросанные по цитоплазме вакуоли. Оболочка довольно тонкая. Между собой расположены достаточно рыхло. Такие клетки формируют эумеристемы. Они дают начало всем типам тканей, кроме проводящих. Прозенхимные клетки. Имеют, напротив, очень крупные вакуоли, заполненные клеточным соком. Между собой соединены более плотно, форма удлиненная, кубическая или призматическая. Образовательная ткань, построенная из них, дает начало проводящим системам, камбию и прокамбию растений. Таким образом, в зависимости от типа клеток, формирующих ткань, определяется и выполняемая ею функция.
Также можно выделить еще два типа клеток меристем: Инициальные — активно делящиеся в течение всей жизни клетки, обеспечивающие накопление общей массы образовательной ткани. Они же дают начало и другой группе. Производные клетки — могут отличаться от предыдущих формой, размерами, количеством вакуолей и прочими параметрами.
Классификация меристем. В основу можно положить несколько разных признаков.
Первый из них — это морфология клеток, составляющих ткань. По данной особенности различают: пластинчатые меристемы — клетки кубической формы с однослойной оболочкой, формирующие покровную ткань; колончатые образовательные ткани — формируют сердцевину стеблей и стволов деревьев, клетки призматической формы с плотной оболочкой; массивные меристемы — дают начало нарастанию в толщину, представлены многоугольными клетками.
Зародышевая образовательная ткань. Формирует первичные ткани эмбриона.
Верхушечные меристемы, также называемые апикальными. Образуют: прокамбий, эпидерму, проводящие ткани, паренхиму.
Раневые образовательные ткани. Образуются на местах повреждений и обеспечивают быстрое восстановление утраченного органа или затягивание ранения.
Интеркалярные — обеспечивают вставочный рост растений в высоту и ширину.
Боковые, или латеральные — обеспечивают утолщение осевых структур организма за счет отложения камбия или феллогена.
Краевая меристема — именно она формирует полотно листа .
Источник