3. Системы растительного мира
1 этап (15-17 вв.) – этап создания искусственных систем. До 15 века систематики растений как таковой не было, она решала задачи диагностики. В Европе создавались ботанические сады. Первый ботанический сад был создан в Кельне в 1490г. В 1533г. появился первый травник Отто Брунфельса в нем впервые сходные виды изображались рядом. В 1538г. Вышел «Новый травник» И. Бока в этой книге содержалась попытка естественной классификации. Бок расположил растения рядом по сходству цветов, плодов и выделил некоторые естественные группы. Первая сознательно созданная естественная система была предложена итальянским ученым Цезальпинии. В основу сисетмы он положил признаки органов размножения, а также плоды и семена. Затем появились система братьев Баугиных, Д.Рей, Турнефора, но все это были искусственные системы. Турнефор выделял класс, секции, род и даже вид и пытался применить бинарную номенклатуру. К Линней (1707-1778) в 1753г. издал главный свой труд «Виды растений», где и изложил свою систему. Система Линнея:
1. Иерархична. Он выделил 24 класса, 116 порядков, более 1 тыс. родов и 10 тыс видов и все вида описал.
2. Свою систему Линней строил на основе строения половых органов (тычинки, пестики и их расположение). Линней первым показал, что разнообразие растений можно упорядочить. У него получилась искусственная система, но она была близка к идеалу. Линней ввел бинарную номенклатуру.
2 этап (конец 18 – начало 19 в.) этап создания естественных систем. Построение естественной системы принадлежит французским ученым Б. Жюссье (1699-1777), А.Л. Жюссье (1748-1836). Бернал Жюссье, ботаник и придворный садовник, в 1759г. попытался расположить растения в естественный ряд, от простого к сложному, на грядках Ботанического сада Трианона в Версале. Его идеи развил премянник Антуан Лоран Жюссье. Он в 1789г. опубликовал труд «Роды растений» в нем фигурируют 20 тыс. видов растений, 100 сем. Он дал диагнозы некоторых семейств. В основу системы он положил цветки и зародыши. Эта система является естественной т.к. учитывает не один признак, а совокупность признаков и основой классификации является восходящий ряд. При создании этой классификации автор использовал новый метод – сравнительно-морфологический.
Система де Кандольфа (1813 «Элементарная теория ботаники») используя сравнительно-анатомический и сравнительно-морфологический методы де Кандольф выделил группу низших растений.
Система Брауна. Он выделил группу хвойных и отдел голосеменные.
3 этап (вторая половина 19в. – до наст. времени) – выявление и создание эволюционных систем. Первая эволюционная система была создана Ж.Б. Ламарком. Основной задачей филогенетической систематика является отражение хода исторического развития организма. Основной принцип классификации в эволюционной системе – единство происхождения (принцип преемственности).
4. Методы систематики растений
1. Сравнительно-морфологический (в систематике растений с 1789г.). Применение этого метода меняется, это подчеркивал еще Ч. Дарвин, т.к. приспособительные признаки не являются важными для систематики.
2. Палеоботанический метод активно используется при построении филогенетических систем.
3. Биогеографический метод использует данные географического распространения организмов. Эволюция идет не только во времени, но и в пространстве. Например, для древних групп характерен дизьюнктивный ареал (магнолиевые), а для молодых группы – сплошной.
4. Биохимический метод. Считалось, что изучая биохимию возможно раскрыть все вопросы систематики. Например, выяснено, что у древних групп преобладали глютеины (высокомолекулярные белки), у современных форм – низкомолекулярные белки – альбумины.
5. Кариологический метод связан с изучением ядра и его структур. Кариотип – хромосомный набор с индивидуальной характеристикой (расположение центромеров, размеры хромосом и т.д.). Этот метод должен использоваться в совокупности с другими методами, т.к. например, существуют растения с одинаковы набором хромосом.
6. Генный метод выясняет на сколько идентично строение ДНК у организмов и на сходстве строения ДНК решается вопрос родства. Этот метод должен использоваться в совокупности с другими методами.
7. Онтогенетический метод изучает развитие органов.
Источник
Филогенетические системы покрытосеменных (Р. Веттштейн, А. Энглер, Х. Халлир, А. А. Гроссгейм, А. Л. Тахтаджян): их основополагающие принципы.
Выделяются две группы таких систем. Первая основывается на принципах псевдантовой гипотезы Веттштейна, в качестве исходной группы рассматриваются однопокровные. Вторая базируется на основе стробильной (эвантовой) гипотезы.
Филогенетическая система Веттштейна строится на принципе монофилетического происхождения цветковых. В качестве исходной группы автор принимал однопокровные (Monochlamidae). Предками группы Monochlamidae Веттшейн считал представителей класса Gnetopsida (оболочкосеменные). От группы однопокровных произошли раздельнолепестные двудольные (розоцветные, миртоцветныеи др.), которые явились исходными формами для всех остальных двудольных и однодольных. От раздельнолепестных произошли более совершенные спайнолепестные двудольные (примулоцветные, тыквоцветные и т. д.). В качестве исходной группы для однодольных, относящихся к порядкам Helobiae (водолюбы) и лилиецветные, указывается Polycarpicae (многоплодниковые). От этих двух порядков однодольных произошли все остальные однодольные (осокоцветные, панданоцветные и др.).
Еще одна филогенетическая классификация, основывающаяся на псевдантовой гипотезе, была предложена А. Энглером. Самой примитивной группой, произошедшей от гнетовых, автор считает ветроопыляемые однодольные, беспокровные и однопокровные. От них произошли однопокровные двудольные, с которыми автор связывает происхождение всех остальных двудольных. Эта система единственная, по которой однодольные стали первичной группой и дали начало двудольным. Система Энглера используется для размещения растений в коллекциях гербариев, поскольку детально разработана.
Большая часть филогенетических систем построены на основе стробильной гипотезы происхождения цветка. Первой стала система Ханса Халлира. Предками многоплодников, по мнению Халлира, были беннеттиты. Построена система в виде восходящих стволов.
Выделяется два крупных ствола. Группа Protogenae – простейшие цветковые: порядки магнолиоцветные, перечноцветные, лютикоцветные, гамамелисоцветные (до аристолохоцветных и макоцветных). Халлир считал, что от этой группы произошли однодольные. Филогения однодольных не представлена в этой системе. Второй крупный ствол – Saxifragenae (настоящие двудольные) – от магнолиоцветных ведет к порядку розоцветных (важно семейство камнеломковые). Именно камнеломковые рассматриваются как родоначальники группы сережкоцветных (Amentaceae) с порядками, названными Веттштейном однопокровными, через редукцию околоцветника. Самыми высокоорганизованными двудольными считаются валериановые, жимолостные, сложноцветные.
Значительным шагом вперед на пути познания филогенеза магнолиофитов стала система русского систематика Гроссгейма. Это система построена в виде кругов. В первом – порядки с примитивными типом цветка и структурой вегетативных органов (большое и неопределенное количество частей цветка, апокарпный гинецей, отсутствие специализации). Во второй – цветок с установившейся структурой (пяти–, четырех– и трехчленные), вегетативные органы с более продвинутыми признаками. В третьем – вторично
специализированно-упрощенные, отличающиеся специализацией к опылению: энтомофильные (уменьшается количество тычинок), анемофильные (редукция околоцвенника) и гидрофильные. Характерна наиболее высокая специализация вегетативных органов.
Гроссгейм впервые высказал мысль о том, что группа Monochlamidae создана Веттштейном искусственно, имеет вторично упрощенные цветки в связи с высокой специализацией к ветроопылению. Генетически эти порядки не связаны между собой, они относятся к разным филогенетическим стволам. В данной системе класс однодольных разделен на два обособленных филогенетических ствола.
В большей степени современному уровню филогенеза магнолиофитов отвечает система, разработанная А.Л. Тахтаджяном. Автор стремился учесть все достижения в области ботанических наук и положил в основу классификации данные анатомии, морфологии, эмбриологии, карпологии, кариологии, биохимии, генетики, экологии растений, палеоботаники, фитогеографии и др. В системе А.Л. Тахтаджяна разукрупнены многие порядки, внесены коррективы в ранее сложившиеся представления о генетических связях между таксонами покрытосеменных, выделены подклассы. Самым примитивным порядком признан Magnoliales (магнолиецветные). Выделены порядки, являющиеся филогенетическими узлами в эволюции двудольных (гамамелисовые, лютикоцветные, камнеломкоцветные). Однодольные рассматриваются как единая группа, берущая начало от древних магнолиецветных, и признается роль филогенетического узла в эволюции однодольных лилиецветных. На высшей ступени эволюции находятся астроцветные, ясноткоцветные, орхидные и злакоцветные.
64. Подкласс Magnoliidae. Положение магнолиевых в различных филогенетических системах.
Подкласс Magnoliidae. Большей частью древесные растения. Паренхимные ткани часто со сферическими эфиромасличными клетками. Сосуды у некоторых таксонов отсутствуют. Устьица часто парацитные. Цветки обоеполые или реже однополые, часто спиральные или спироциклические. Гинецей большей частью апокарпный, реже синкарпный или паракарпный. Семязачатки битегмические, крассинуцеллятные. Эндосперм целлюлярный или нуклеарный. Семена большей частью с маленьким или очень маленьким зародышем и обильным эндоспермом, иногда также с периспермом.
Подкласс Magnoliidae включает группу относительно наиболее архаичных порядков цветковых растений. Все они отличаются чрезвычайной гетеробатмичностью и, наряду с очень примитивными признаками, характеризуются большим или меньшим числом вторичных, производных, признаков. Магнолииды – это скорее всего «фрагменты» некогда процветавшей группы примитивных цветковых растений. Представим линии эволиции: Magnoliales – Laurales – Piperales. Magnoliales – Aristolochiales – Rafflesiales. Magnoliales – Nymhpaeales. Magnoliales – Nelumbonales.
Порядок Magnoliales – самый примитивный порядок магнолиофитов, стоящий наиболее близко к исходной гипотетической группе, давшей начало ныне живущим примитивным порядкам. Порядок Laurales близок к магнолиецветным, но более продвинут, произошел от каких-то древних бессосудистых представителей Magnoliales. Порядок Piperales обнаруживает явную связь с лавроцветными, отличается преобладанием трав, редуцированными анемофильными цветами и развитием перисперма. Порядок Nymhpaeales произошел, вероятно, от вымерших бессосудистых представителей магнолиецветных. Отличается от Magnoliales вегетативными органами, редукция которых связана с водным образом жизни. Порядок Nelumbonales отличается наличием сосудов очень примитивного типа, отсутствием млечных трубок и идиобластов, трехбороздной пыльцой, своеобразным гинецеем, погруженным в разросшееся цветоложе, строением зародыша, отсутствием перисперма, наличием специального дыхательного отверстия в околоплоднике и семенной кожуре.
Источник