Классификация растений

Возникновение и развитие классификации растений

 

Зарождение ботаники. В литературных памятниках, оставшихся от древнейших цивилизаций, содержится очень мало сведений о классификации и названиях растений. Первым ботаником принято считать грека Теофраста – ученика Аристотеля, жившего в IV в. до н.э. Он разделял все растения на деревья, кустарники, полукустарники и травы – группы, не являющиеся естественными в современном понимании, но полезные для тех, кто занимался выращиванием растений. Вклад в ботанику древних римлян ограничился трудами Плиния и несколькими поэмами. Греческий врач Диоскорид в I в. составил обзор широко использовавшихся лекарственных трав. После распада Римской империи в науках на несколько веков воцарился застой, после которого ботаника возродилась в Европе в виде «травников» – книг, описывающих целебные свойства широко распространенных растений. Более древние труды были по большей части утрачены европейцами, зато их сохранили арабы. 

 

Эпоха травников. После изобретения в XV в. книгопечатания стали регулярно публиковаться травники. Например много изданий выдержала книга "Сад здоровья" (Ortus sanitatis). Эти труды были неточны и полны суеверий, но их распространение стимулировало работу настоящих ученых. В XVI в. в Германии вышло три знаменитых травника – Леонарда Фукса, Отто Брунфельса и Иеронимуса Бока. Авторы были врачами и интересовались лечебными свойствами растений, однако необходимость различать разнообразные растения вынуждала их быть достаточно точными в описаниях и иллюстрациях. Этому примеру последовала вся Европа, и период с 1450 г. по 1600 г. можно смело назвать эпохой травников. Наиболее значительные из них составлены Рембертом Додоэном, Матиасом де Лобелем, Шарлем де Л'Эклюзом, Уильямом Тёрнером и Пьером Андреа Маттиоли. Выдержавший не одно издание труд последнего был составлен как комментарий к работам Диоскорида (что свидетельствовало о проснувшемся интересе к классике), однако автор включил в него и собственные данные. 

 

В этот же период стали появляться ботанические сады – в Падуе и Пизе, затем в Лейдене, Гейдельберге, Париже, Оксфорде, Челси и других городах. Сначала ученые разводили в них живые лекарственные травы. Потом появились гербарии, т.е. коллекции сухих растений. Считается, что первый гербарий собрал Лука Гини. 

 

Развитие классификации. Медицинские травники продолжали выходить до конца XVI в. (один из лучших составил английский ботаник Джон Герард), но ученых все больше интересовали сами растения, независимо от их лечебных свойств. Уже в XIII в. Альберт Великий описывал структуру растений в своих трудах по естественной истории. В 1583 Андреа Чезальпино классифицировал растения по строению их цветков, плодов и семян. Близкими методами пользовались в начале XVIII в. Пьер Маньоль и его ученик Турнефор. Примерно тогда же, в XVII в., профессор Оксфордского университета Роберт Морисон сумел выделить некоторые «естественные» группы растений, в частности семейства зонтичных (Umbelliferae) и крестоцветных (Cruciferae). Великий английский ботаник Джон Рей пошел еще дальше, объединив семейства в группы более высокого ранга. Он обратил внимание на важность для классификации количества семядолей (зародышевых листьев), предложив различать двудольные (с двумя семядолями) и однодольные (с одной семядолей) растения. Эта «естественная» система исходила из признания стойких сочетаний признаков и предполагала детальное их изучение, выгодно отличаясь от чисто искусственных классификаций, основанных на субъективно выбранных чертах сходства. 

 

Система Линнея. Все эти тенденции нашли свое наиболее полное выражение в работах гениального шведского ботаника XVIII в. Карла Линнея, с 1741 по 1778 профессора медицины и естественной истории Упсальского университета. Он классифицировал растения главным образом по числу и расположению тычинок и плодолистиков (репродуктивных структур цветка). Эта «половая» система благодаря своей простоте и легкости включения в нее различных видов получила широкое признание. Кроме того, Линней на основе сложных многословных названий, данных «типам» организмов его предшественниками, создал принципы современной биологической номенклатуры. У немецкого ботаника Бахмана (Ривиниуса) он заимствовал двойные видовые названия. У Линнея было множество учеников, и некоторые из них в поисках новых растений путешествовали по Америке, Аравии, Южной Африке и даже Японии. 

 

Слабость системы Линнея в том, что его жесткий подход временами не отражал очевидной близости между организмами или, наоборот, сближал явно далекие друг от друга виды. Известно, например, что три тычинки характерны как для злаков, так и для тыквенных, а, например, у сходных по многим другим признакам губоцветных их может быть и две, и четыре. Впрочем, сам Линней считал целью ботаники именно «естественную» систему и сумел выделить более 60 естественных групп растений. 

 

 

Современные системы классификации. В 1789 г. Антуан Лоран де Жюсье объединил все известные тогда роды в 100 «естественных порядков», а те – в несколько классов. С этого момента можно отсчитывать историю современной классификации растений. Системы, предложенные Жюсье и его последователями, постоянно совершенствовались по мере накопления данных и постепенно вытеснили «половую классификацию». При этом двойная номенклатура, разработанная Линнеем, оказалась настолько удобной, что используется и по сей день. 

 

В 1813 г. Огюстен Пирам Декандоль опубликовал исчерпывающий труд по классификации растений. Выделенные им группы различались особенностями семядолей, лепестков, плодолистиков и других структур. Усовершенствованная Джорджем Бентамом и Джозефом Долтоном Гукером, эта система получила широкое признание. Другая схема, которой следовали главным образом в Америке, была предложена Адольфом Энглером во второй половине XIX в. Эти системы описаны в двух объемистых трудах – "Введение в естественную систему царства растений" (Prodromus systematis naturalis regni vegetabilis) Декандоля и "Естественные семейства растений" (Die natürlichen Pflanzenfamilien) Энглера и Карла Прантля. Они появились в период бурного развития описательной ботаники. Недостатком всех более ранних систем было то, что в них не включались мхи, грибы, водоросли и другие низшие растения. Развитие микроскопии в XIX в. пролило свет на особенности размножения этих организмов и позволило провести их классификацию. Параллельно появилась возможность дополнить описание основных частей растений деталями их анатомического строения, способами образования тканей и другими признаками. 

 

В это же время во всех уголках мира были собраны тысячи новых видов, и появилась обширная литература по систематике. Она включала монографии по отдельным семействам и родам, списки известных родов, региональные флоры, т.е. описания растений определенных географических областей, обычно с ключами для определения, а также множество учебников и справочников. 

 

Принципами выделения и классификации таксонов занимается особая дисциплина –таксономия.

 

Влияние Дарвина на развитие таксономии. В 1859 г. публикация труда "Происхождение видов путем естественного отбора" в корне изменила взгляды на таксономию. Термин «естественная система» приобрел современное звучание и стал означать родственные связи между организмами, сложившиеся в результате их происхождения от общего предка. Близость между видами стала определяться тем, насколько давно существовал такой их предок. Претендующая на «естественность» схема классификации превратилась в своего рода поперечный срез эволюционного процесса, и все прежние схемы были пересмотрены именно с этой точки зрения. Появилось представление о «примитивных» и «продвинутых» признаках. Август Вильгельм Эйхлер построил на этой основе совершенно новую систему растений, принципы которой были использованы и в более поздних работах Энглера и Чарлза Бесси. 

Стремление отразить в систематике ход эволюции живого осталось ведущей тенденцией этой области ботаники и в XX в., чему особенно способствовало развитие микроскопии и генетики. Параллельно продолжают пополняться коллекции растений как хорошо изученных, так и новых для ботаников регионов.

 

 

Основы систематики растений

 

На Земле существует более 350 тыс. различных видов растений. Многим из них даны народные названия, например подорожник, одуванчик, чертополох, хмель, купальница, медуница. Но такие названия часто непонятны людям других стран. Так, подснежником в разных местностях называются различные растения: медуница, ветреница, сцилла, крокус. Одно и то же растение нередко именуют по-разному: украинцы василек называют волошкой, лютик – жовтецом,картофель поляки называют земняками, а белорусы – бульбой.

 

Чтобы избежать путаницы, биологи дают латинские названия растениям (как и всем другим видам организмов). Они понятны биологам всего мира.

 

Разобраться во всем многообразии царства растений позволяет особая область биологии – систематика. Ученые-систематики распределяют растения по группам, т.е. классифицируют (систематизируют) их, дают названия, производят описание их свойств, устанавливают сходство и родственные связи между разными растениями. На этом основании их объединяют в разные группы: царства, отделы, классы, порядки, семейства, роды и виды.

 

Систематика растений

Основной единицей системы растений является вид.

К одному виду относят родственные между собой растения, близкие по строению и жизнедеятельности, способные скрещиваться и давать жизнеспособное потомство, похожее на родителей.

Любой вид произрастает в определенных условиях и занимает свою территорию на Земле –ареал (от лат. ареа – "площадь", "пространство").

Сходные между собой виды объединяются в роды, роды – в семейства, семейства – впорядки, а затем следуют классы и отделы.

Название вида состоит из двух слов: смородина черная, смородина красная, клен остролистный, клен татарский, клен приречный и т. д. Первое слово, обозначаемое существительным, показывает принадлежность растения к роду (смородина, клен), а второе слово, обозначаемое прилагательным, – собственно видовое название, показывающее его отличие от других видов того же рода. Так, смородина черная (Ribes nigrum) и смородина красная (Ribes rubrum) – два разных вида одного рода – смородина (Ribes). Слово видового названия отдельно от родового не употребляется, как не употребляется прилагательное отдельно от существительного. В роде смородина есть еще виды: смородина золотистая, смородина светлая, смородина альпийская, смородина пушистая и др. Они различаются между собой в роде смородина, и видовое слово (прилагательное) подчеркивает их неодинаковость.

Двойные, или бинарные (от лат. бинариус – "двойной"), названия видов в XVIII в. ввел шведский ученый-натуралист Карл Линней. В 1753 г. он опубликовал большой труд. "Виды растений", где впервые применил двойные (бинарные) обозначения видов.

 

В распоряжении Линнея была только тридцатая часть известных ныне растений. Поэтому его система была искусственной – это понимал и сам её автор. Весь растительный мир Линней разделил на 24 класса, в зависимости от количества и расположения тычинок. Классы он делил на порядки по числу пестиков. Порядки делились на роды, а роды на виды. 

 

В настоящее время при классификации обращают внимание на вегетативные и на генеративные органы растения, причём строение органов размножения играет ведущую роль. Учёные систематики описывают ныне существующие и вымершие растения, дают им названия, определяют их сходство и происхождение.

Вид – основная структурная единица в системе растений, так же как и в системе всех организмов.

Родственные виды объединяются в род. Родовое название, обозначаемое существительным, может употребляться самостоятельно – смородина, клен, береза, тополь. В этом случае речь идет о целой группе видов и сортов, составляющих род, об их общих родовых свойствах. Но видовое название всегда употребляют вместе с родовым.

Близкие роды объединяются в семейства. Так, роды кукуруза, пшеница, рожь, пырей и многие другие входят в одно семейство – Злаки, или Мятликовые. Роды смородина, крыжовник относятся к семейству Крыжовниковые.

Семейства объединяются в порядки, а порядки – в классы. Среди цветковых растений выделяют два класса – Двудольные и Однодольные. К классу Двудольные относятся семейства Крыжовниковые, Ивовые, Крестоцветные, Маковые и др. Класс Однодольные представлен семействами Злаки, Лилейные, Орхидные и др.

Классы Двудольные и Однодольные образуют отдел Цветковые, или Покрытосеменные растения.

Моховидные, Папоротниковидные, Цветковые (Покрытосеменные) - разные отделы (типы) царства растений.

Отдел – самая крупная единица в царстве растений.

Распределение растений по видам, родам, семействам, порядкам, классам и отделам позволяет понять общее и различия у представителей царства растений, а также увидеть особенности не только отдельных организмов, но и свойства целых групп растений и их родство.