МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ КЛАССИФИКАЦИИ

Основные принципы систематики живых организмов

МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ КЛАССИФИКАЦИИ

Михаил Октябрь 11, 2016 Основные принципы систематики Комментировать

Предмет систематики. Таксономические категории

Систематика — раздел биологии, занимающийся классификацией (группировкой) современных и ископаемых организмов по признакам сходства и родства.

Цель систематики — описание, наименование, классификация и построение эволюционной (филогенетической) системы организмов, позволяющей отобразить родственные связи между различными классификационными группами организмов а также направления и пути эволюции органического мира.

Систематические признаки — наиболее существенные признаки внешнего и внутреннего строения, по которым систематика устанавливает сходство и родство организмов.

При классификации живых организмов учитывают:■ особенности их морфологического и анатомического строения;■ особенности размножения, эмбрионального развития и жизнедеятельности;■ физиологические и биохимические особенности;■ тип запасных питательных веществ;■ происхождение и историческое развитие группы живых организмов, определяемое по ископаемым остаткам;■ распространение и среду обитания (экологическую нишу);■ строение и химический состав клеток;

■ число хромосом в кариотипе и т.д.

Классификация организмов основана на выделении определенных, подчиненных друг другу систематических (таксономических) категорий.

Таксономические (или систематические) категории — это обозначения групп организмов, отличающихся степенью родства.

Существуют таксономические категории разного уровня (см. ниже), присваиваемые конкретным группам организмов — таксонам.

Таксон — группа родственных организмов, которым можно присвоить определенную таксономическую категорию. Примеры таксонов: хордовые, млекопитающие, собака домашняя.

❖ Таксономические категории (в порядке уменьшения подчиненности):■ вид,■ род,■ семейство,■ отряд (порядок — для растений),■ класс,■ тип (отдел — для растений),■ царство,

■ надцарство.

Также существуют промежуточные категории — подцарство, подтип, надкласс, подкласс и др. В пределах вида различают подвиды, разновидности, формы и т.д.

Элементарная систематическая единица — вид.

Вид — исторически сложившаяся совокупность популяций, особи которой сходны по морфологическим, физиологическим и биохимическим особенностям, приспособлены к определенным условиям жизни, занимают в природе определенный ареал и способны скрещиваться между собой с образованием плодовитого потомства.

Бинарная номенклатура вида (введена К. Линнеем в 1753 г.

): название каждого вида образуется из двух слов, первое из которых’ означает название рода, к которому относится вид, а второе -видовой эпитет (примеры: сосна обыкновенная, магнолия крупноцветная, медведь бурый).

Рядом с названием организма (на латыни) в научной литературе сокращенно указывают фамилию ученого, впервые назвавшего или описавшего данный вид.

В настоящее время выделяют два надцарства и пять царств организмов (см. таблицу).

В эту систему организмов не входят вирусы, представляющие собой неклеточные формы жизни.

Краткая характеристика прокариот и эукариот

Прокариоты — организмы, клетки которых не имеют оформленного ядра.

К прокариотам относятся бактерии, цианобактерии и некоторые другие организмы.

У прокариот отсутствуют, кроме ядра, все органеллы, известные у эукариот (митохондрии, хлоропласты, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, комплекс Гольджи); имеются лишь многочисленные (до 20 тысяч) рибосомы и одна крупная кольцевая молекула ДНК, связанная с очень небольшим количеством белка. У большинства бактерий присутствуют, кроме того, мелкие кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами.

Основу клеточной стенки всех прокариот составляет муреин — полисахарид с несколькими присоединенными аминокислотами.

У ряда видов бактерий плазмалемма образует мезосомы -впячивания внутрь цитоплазмы, на складчатых мембранах которых находятся ферменты и фотосинтезирующие пигменты, благодаря чему мезосомы способны выполнять функции митохондрий, хлоропластов и других органелл.

Эукариоты — организмы, клетки которых содержат оформленное ядро, окруженное ядерной оболочкой.

К эукариотам относятся как одноклеточные (протисты), так и многоклеточные (грибы, растения и животные) организмы.

Генетический материал эукариот локализуется в хромосомах, состоящих из ДНК и белка. Кроме ядра у эукариот имеются ограниченные мембранами клеточные органеллы (иногда с собственной ДНК) — митохондрии, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, комплекс Гольджи, а у растений — еще пластиды и крупные вакуоли.

Царства организмов

Бактерии — одноклеточные прокариотические организмы.

Протисты — эукариотические одноклеточные или колониальные организмы с клеточным уровнем организации (примеры: эвглена зеленая, вольвокс, амеба обыкновенная).

Грибы — неподвижные эукариотические организмы, тело которых состоит из тонких переплетающихся нитей, образующих мицелий (у некоторых видов грибов мицелий отсутствует).

Растения — многоклеточные, эукариотические, ведущие прикрепленный образ жизни автотрофные организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза.

Животные — многоклеточные, эукариотические, гетеротрофные организмы, большинство видов которых способно к активному передвижению.

систематика

Источник: https://esculappro.ru/osnovnyie-printsipyi-sistematiki-zhivyih-organizmov.html

Основные подходы к классификации

МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ КЛАССИФИКАЦИИ

Брянский государственный университет

Имени академика И. Г. Петровского

Кафедра ботаники

А. Д. Булохов, Ю. А. Семенищенков

ПРАКТИКУМ

ПО КЛАССИФИКАЦИИ

И ординации

РАСТИТЕЛЬНОСТИ

Учебное пособие

Брянск 2009

УДК 581.526.425/581.526.426:34:(581.9)

ББК 28.5 я 73

Б — 90

Булохов А. Д., Семенищенков Ю. А. Практикум по классификации и ординации растительности: Учебное пособие / А. Д. Булохов, Ю. А. Семенищенков. – Брянск: РИО БГУ, 2009. – 120 с.

В пособии охарактеризованы основные подходы к классификации и ординации растительности.

Особое внимание уделено эколого-флористической классификации, международные стандарты которой в настоящее время нередко считаются наиболее эффективными для целей инвентаризации природных ресурсов, оценки их восстановительного потенциала, проектирования новых охраняемых территорий и создания баз данных для биологического мониторинга. Рассмотрены подходы к анализу ценофлоры в синтаксономическом пространстве, охарактеризовано региональное разнообразие растительности и современные методы, применяемые в современной синтаксономии и геоботанике.

Предназначено для студентов биологических, естественно-географических, лесохозяйственных и сельскохозяйственных факультетов вузов.

Табл. 17. Ил. 29. Библиограф.: 205 назв.

Рецензенты:

Волкова Е. М. – доцент Тульского государственного педагогического университета имени Л. Н. Толстого,

Панасенко Н. Н.– доцент Брянского государственного университета имени академика И. Г. Петровского

Печатается по решению ученого совета естественно-географического факультета БГУ от 22.12.2008 г. (протокол № 5).

© Булохов А. Д., Семенищенков Ю. А., 2009

© РИО БГУ, 2009

Введение
1. Программа практикума
2. Основные подходы к классификации
2.1. Физиономический подход к классификации
2.2. Флористический подход к классификации
2.3. Альтерантивные подходы к классификации
2.3.1. Эколого-фитоценотическая классификация
2.3.2. Топологические классификации
2.3.3. Динамические классификации
2.3.4. Система типов развития растительности
2.3.5. Доминантно-детерминантная классификация
2.3.6. Классификация экотонной растительности
2.3.7. Дедуктивный метод классификации Копечки и Гейни
2.3.8. Нумерические классификации и современные программные средства для анализа геоботанических материалов
3. Техника флористической классификации
3.1. Аналитический этап классификации
3.2. Синтетический этап классификации
4. Анализ ценофлоры в синтаксономическом пространстве
4.1. Анализ альфа-разнообразия
4.2. Анализ бета-разнообразия
4.3. Ботанико-географический анализ
4.4. Эколого-биологический анализ
4.5. Экологическая оценка местообитаний синтаксонов методом экологических шкал
4.6. Фитосоциологический анализ
4.7. Эколого-ценотический анализ
4.8. Синтаксономическая индикация эдафических условий и ландшафтов
5. Ординация растительности
6. Охрана растительности и синтаксономия
7. Краткая характеристика высших синтаксонов (классов, порядков, союзов, подсоюзов) растительности Южного Нечерноземья
8. Ключ для определения основных классов и порядков растительности Южного Нечерноземья
Литература

ВВЕДЕНИЕ

Классификация растительности или синтаксономия – центральная часть современной науки о растительности. По мнению фитоценологов уровень развития классификации отражает общий теоретический уровень состояния науки (Миркин и др., 2000).

В сохранении биологического (в том числе растительного) разнообразия, как в глобальных масштабах, так и на региональном уровне, классификация выступает основой инвентаризации растительности как главной и определяющей части биоты.

Современная синтаксономия тесно связана с геоботаническим и ландшафтным картографированием, оценкой продуктивности, запасов природных ресурсов и других хозяйственных показателей растительности, а также общего качества окружающей природной среды.

Это ядро современных информационных баз данных и геоинформационных систем (ГИС), выступающих важнейшим звеном мониторинга и охраны растительности.

Цель практикума по классификации растительности – создание у студентов представлений о многообразии растительности, поливариантности подходов к ее классификации; ознакомление с основными методами комплексного анализа ценофлор синтаксонов.

В ходе практикума студенты подробно изучают теоретические основы и основные подходы к классификации растительности.

Особое внимание уделено эколого-флористической классификации, междунардные стандарты которой в настоящее время во всем мире считаются эффективными для целей инвентаризации природных ресурсов, оценки их восстановительного потенциала, проектирования новых охраняемых территорий и создания баз данных для биологического мониторинга.

Тематика практикума тесно связана с уже изученными студентами дисциплинами «Общая геоботаника», «Фитоиндикация», «Лесоведение», «Луговедение» и «Болотоведение».

Студенты используют собственные данные, полученные в ходе индивидуальных и коллективных исследований на учебно-полевых практиках по «Лесоведению» (3 курс), «Луговедению» (4 курс), «Болотоведению» (4 курс).

Студенты получают навыки построения классификаций растительности с использованием эколого-флористических критериев на основе собственных геоботанических материалов и материалов фитоценария кафедры ботаники БГУ. Умения и навыки, полученные студентами в ходе практикума, полезны при подготовке выпускных квалификационных работ.

Важный раздел практикума – анализ ценофлоры в синтаксономическом пространстве. Навыки, полученные студентами при изучении данного раздела, позволяют им проводить собственные геоботанические исследования на высоком методическом уровне и незаменимы при дальнейшей организации экспериментальной работы и биомониторинга природы будущими учителями биологии и экологии с учащимися средних школ.

Знакомство с региональным разнообразием растительности занимает важное место в практикуме.

Синтез полученных в ходе практикума знаний позволяет студентам на основе существующих представлений об охране растительного покрова разработать собственные подходы к выделению сообществ, нуждающихся в особой охране и выделить их на территории своего региона – Южного Нечерноземья России и Брянской области.

Особое значение имеет ознакомление студентов с наиболее современными методами, применяемыми в синтаксономии и геоботанике.

Студенты приобретают навыки создания синтаксономических баз данных, фитоценариев, овладевают навыками работы со специальными компьютерными программами, широко используемыми во всем мире (Turboveg, Megatab, Twinspan и др.

), а также с разработанными на кафедре ботаники БГУ (Indicator для MS Excel); получают представление о возможностях использования ГИС-технологий в геоботанике.

На занятиях студенты делают обзоры новой литературы по синтаксономии и геоботанике, знакомятся и работают с известными синтаксономическими системами России, Восточной и Западной Европы, в том числе с обширной литературой по классификации растительности Южного Нечерноземья России.

Программа практикума

1) Теоретические основы классификации растительности.Растительный покров как многомерный континуум. Развитие представлений о континууме в России и за рубежом. Теоретические и философские аспекты классификации. Значение классификации растительности. Связь таксономии и синтаксономии.

История развития представлений о классификации растительности. Разнообразие подходов к выделению единиц растительности. Физиономические классификации. Флористический подход к классификации. Вклад Ж. Браун-Бланке в развитие представлений о классификации растительности. Основные понятия синтаксономии.

Современные тенденции в развитии синтаксономии. Дедуктивный подход Копечки и Гейни, классификация экотонной растительности. Особенности развития классификации растительности в СССР и России. Современное состояние синтаксономии в России. Достижения российских исследователей в области синтаксономии.

Обзор основных работ по классификации растительности Южного Нечерноземья России. Основные понятия симфитоценологии и ее значение. Связь доминантного и эколого-флористического подходов в классификации растительности.

Место каждого из подходов в современной системе природопользования России и Южного Нечерноземья России. Территориальные единицы растительности.

2) Практикум по эколого-флористичсеской классификации растительности.Техника классификации по методу Браун-Бланке. Основные этапы классификации. Геоботаническое описание как основа классификационного построения. Методика геоботанического описания.

Основные синтаксономические ранги, принципы их выделения. Диагностические виды синтаксонов. Геоботаническая таблица как основной документ классификации. Типы геоботанических таблиц. Регламентирование данных синтаксономии. Правила названия синтаксонов.

Основные достоинства метода эколого-флористической классификации и перспективы ее использования.

3) Анализ ценофлоры в синтаксономическом пространстве.Связь флористики и синтаксономии. Значение, возможности и перспективы. Ботанико-географический анализ ценофлоры в синтаксономии. Значение ботанико-географических параметров ценофлоры в принятии синтакономических решений.

Анализ флористического разнообразия синтаксонов. Альфа-разнообразие растительности и методы его измерения. Анализ бета- и гамма-разнообразия растительности. Характеристика основных методов. Фитосоциологический анализ ценофлор синтаксонов. Цели и интерпретация результатов.

Эколого-биологический анализ ценофлор синтаксонов. Место понятий «жизненная форма», «экобиоморфа» в синтаксономической системе. Ценофлоры синтаксонов как индикаторы антропогенных нарушений растительного покрова. Синтаксономия и фитоиндикация.

Ценофлоры синтаксонов растительности как индикаторы факторов среды. Метод экологических шкал в синтаксономии.

4) Классификация растительности Южного Нечерноземья России.Синтаксономия древесной и травяной растительности Южного Нечерноземья России. Основные синтаксономические единицы и их краткая характеристика.

5) Охрана растительности в синтаксономическом пространстве.Характеристика основных подходов к установлению природоохранного статуса растительных сообществ. Охрана растительного покрова в России и в Южном Нечерноземье. Место синтаксономии в решении проблем охраны растительного покрова региона.

6) Современные информационные методы в синтаксономии.Количественные классификации.

Специальные геоботанические программы для ЭВМ (Turboveg, Megatab, Twinspan, Indicator для MS Excel), их возможности и перспективы использования.

Использование ГИС-технологий и синтаксономии в целях комплексного изучения растительного покрова. Значение синтаксономических баз данных и фитоценариев для экомониторинга.


Основная литература

Булохов, А. Д. Основы фитоценологии. Учеб. пособие / А. Д. Булохов. – Брянск: Изд-во БГПИ, 1991. – 124 с.

Вальтер, Г. Общая геоботаника / Г. Вальтер. – М.: Мир, 1982. – 262 с.

Лебедева, Н. В. Биологическое разнообразие / Н. В. Лебедева, Н. Н. Дроздов, Д. А. Криволуцкий. – М.: Владос, 2004. – 432 с.

Миркин, Б. М. Фитоценология. Принципы и методы / Б. М. Миркин, Г. С. Розенберг. – М.: Наука, 1978. – 212 с.

Миркин, Б.М. Словарь понятий и терминов современной фитоценологии / Б. М. Миркин, Г. С. Розенберг, Л. Г. Наумова. – М.: Наука, 1989. – 224с.

Миркин, Б. М. Наука о растительности / Б. М. Миркин, Л. Г. Наумова. – Уфа: Изд-во Гилем., 1998. – 413 с.

Миркин, Б. М. Современная наука о растительности / Б. М. Миркин, Л. Г. Наумова., А. И. Соломещ. – М.: Логос, 2002. – 264 с.

Работнов, Т. А. Фитоценология / Т. А. Работнов. – М.: Изд-во МГУ, 1983. – 292 с.

Толмачев, А. И. Введение в географию растений / А. И. Толмачев. – Л., 1974. – 243 с.

Дополнительная литература

Александрова, В. Д. Классификация растительности / В. Д. Александрова. – Л.: Наука, 1969. – 275 с.

Булохов, А. Д. Фитоиндикация и ее практическое применение / А. Д. Булохов. – Брянск: Изд-во БГУ, 2004. – 245 с.

Булохов, А. Д. К проблеме ботанико-географического анализа флоры зонально-азональной растительности / Булохов А. Д. // Экология и охрана биологического разнообразия: Сб. науч. тр. – Брянск. Изд-во БГУ, 2000 а. – С. 21-22.

Булохов, А. Д. Эколого-флористическая классификация лесов Южного Нечерноземья России / А. Д. Булохов, А. И. Соломещ. – Брянск: Изд-во БГУ, 2003. – 359 с.

Булохов, А. Д. Компьютерная программа INDICATOR и методические указания по ее использованию для экологической оценки местообитаний и анализа флористического разнообразия растительных сообществ / А. Д. Булохов, Ю. А. Семенищенков. – РИО БГУ, 2006. – 30 с.

Василевич, В. И. Статистические методы в геоботанике / В. И. Василевич. – Л.: Наука, 1969. –232 с.

Миркин, Б. М. Методические вопросы классификации растительности / Миркин Б. М. // Журн. общ. биол. – 1981. – Т. 42. – № 6. – С. 822-833.

Миркин, Б. М. Теоретические основы современной фитоценологии / Б. М. Миркин. – М.: Наука, 1985. – 137 с.

Миркин, Б. М. Множественность синтаксономических решений: причины и следствия / Миркин Б. М. // Журн. общ. биол. – 1986, – Т.47. – № 4. – С. 494-504.

Миркин, Б. М. Что такое синтаксономическая коррекция в методе Браун-Бланке / Миркин Б. М. // Бюл. МОИП. Отд. биол. – 1986. – Т.91 – № 3. – С. 84-92.

Миркин, Б. М. О некоторых теоретических аспектах развития современной эколого-флористической классификации / Миркин Б. М. // Бюл. МОИП. Отд. биол. – 1987. – Т. 92. – №5. – С. 74-89.

Миркин, Б. М. Метод классификации растительности по Браун-Бланке в СССР / Миркин Б. М., Наумова Л.Г. // Успехи соврем. биологии. – 1987. – Т. 104. – №4. – С. 145-160.

Миркин, Б. М. Современное состояние и тенденции развития классификации растительности методом Браун-Бланке / Миркин Б. М. // Итоги науки и техники ВИНИТИ. Сер. Ботаника. – 1989. – Т. 9. – С. 1-123.

Уиттекер, Р.Сообщества и экосистемы / Р. Уиттекер. – М.: Прогресс, 1980. – 327 с.

Шенников, А. П. Экология растений / А. П. Шенников. – М., 1950. – 375 с.

Основные подходы к классификации

Растительность – важнейшая часть биоты, определяющая облик биогеоценозов и природных ландшафтов.

Вероятно стихийное различение различных типов растительности, а, значит, и первые ее классификации возникли на заре формирования человеческого общества и становления человека как социального существа.

Человек для хозяйственных целей различал лес, луг, болото и другие типы растительности, с которыми соприкасался в повседневной жизни. Он выяснял связь определенных нужных ему растений с растительностью.

Постепенно растущие масштабы антропогенного воздействия на природу привели человека к мысли об ее охране и рациональном использовании природных ресурсов. Для того, чтобы охранять, необходимо инвентаризировать и различать разные типы растительности, то есть классифицировать. Интересно то, что с тех пор главные цели классификации практически не изменились!

Современная синтаксономияраздел геоботаники (фитоценологии), посвященный классификации растительности – представляет собой сложную многоуровневую систему, в которой нет единого подхода. Именно поэтому американский исследователь Р.

Уиттекер (1980) называет ее главным источником разветвления геоботаники на разные научные направления. Сложность классификации растительности объясняется тем, что в отличие от растений растительные сообщества – это условности, объединенные в многомерный континуум.

Кроме того, она осложняется невысоким уровнем целостности растительных сообществ (Миркин и др., 2000). По мнению Р. Уиттекера (1980), любая классификация – искусственна, так как трудно подобрать разносторонние критерии для объединения растительности в определенные группы.

Параметры классификации зависят от целей исследователя и в значительной мере субъективны (Миркин, Розенберг, 1978). Таким образом, естественность классификаций – это некий предел, к которому классификации фитоценологов могут приближаться по мере совершенствования их принципов и методов, но он «также недосягаем, как философский камень».

Кроме того, даже при сходных методах и принципах успех классификации, то есть степень ее естественности, во многом зависит от самой растительности, которая различается классифицируемостью, податливостью процессу классификации (Миркин, 1986).

Принцип континуальности растительности, основывающийся на теоретических достижениях Л. Г. Раменского и Г.

Глизона представляет растительность как сочетание непрерывности (уникальности сочетаний видов) и дискретности (Александрова, 1969), которые находятся в разном соотношении в разной растительности. Исходя из этого, различная растительность по разному поддается процессу классификации.

При одинаковой интенсивности изменения экотопической среды дискретность растительности (классифицируемость) тем выше, чем меньше число доминантов и выше их средообразующее (эдификаторное) влияние на состав сообществ.

По этой причине непрерывность в особенности характерна для тропических лесов (много доминантов с достаточно высоким средообразующим потенциалом), лугов (видов также много, но средообразующий потенциал у доминантов в основном слаб) или пустынь (доминантов мало, эдификаторный эффект низкий), а дискретность – для бореальной тайги, где доминантов мало, и они являются сильными эдификаторами, способными нивелировать мелкие неоднородности среды в процессе биотической трансформации экотопов. Чем выше дискретность растительности, тем выше ее классифицируемость (Миркин, Наумова, 1998).

Недостатком большинства классификационных систем является то, что они основываются на анализе не всех вариантов растительности изучаемого региона, а произвольно взятых участков, когда при полевых исследованиях выбираются только «типичные» места, а большое количество сообществ неоднородного сложения, с неопределенным характером доминирования часто не учитывается при классификации. Наиболее рациональным путем получения репрезентативного материала является полный охват всех вариантов растительного покрова; классификация растительности должна базироваться на хорошо изученной флоре (Александрова, 1969).

Классифицировать растительность можно по целому ряду признаков: видам-доминантам, их жизненным формам, ярусной структуре сообществ, видовому составу и т.д.

Так или иначе выделяются абстрактные классы, в которые сгруппировано определенное число сообществ на основе присущих им свойств (Уиттекер, 1980). Выбор признака или группы признаков, на которых строилась система классификации, долгое время был главным критерием в классификации фитоценозов.

Это положение пока сохраняется и в современной фитоценологии, однако сейчас среди диагностических признаков выделяют аналитические и синтетические (Braun-Blanquet, 1964; Ниценко, 1971).

К основным аналитическим признакам относятся: доминирование, среднее обилие-покрытие, характер произрастания. Синтетическими признаками считаются постоянство, число видов в описании, ярусность, экологические группы видов, характерные комбинации групп видов, спектры ареалов.

К промежуточным признакам относят дифференциальные и характерные виды, спектр жизненных форм, периодичность, жизненность. Выделение и опознание ассоциаций растительности ведется по совокупности аналитических, синтетических и дифференциальных признаков (Булохов, 1991).

Детальному обзору различных подходов к классификации растительности посвящены работы Р. Уиттекера (1962), В. Д. Александровой (1969), Х. Трасса (1976), Б. М. Миркина (1989) и др.

А. П. Шенников (1941, 1964) выделил две группы классификационных подходов: фитотопологические, в которых растительность подразделяется на типы и группы типов на основе различий их местоположения, и фитоценотические, построенные на признаках, свойственных самой растительности.

Среди последних можно выделить экологические, физиономически-экологические, динамически-генетические, флористические, историко-генетические и эколого-географические. Во всех типах таких классификаций непосредственно или косвенно находит отражение экологический подход (Работнов, 1983). Р.

Уиттекер (1962) все разнообразие классификационных подходов сводит к двум основным направлениям – флористическому, когда критериями выделения единиц выступают виды вне зависимости от того, в каком количестве они представлены в сообществах (альтернативный подход), и физиономическому, когда в качестве критериев различения используются физиономические признаки сообществ – соотношение видов разных жизненных форм и доминанты.

Дата добавления: 2016-07-29; просмотров: 1509 | Нарушение авторских прав

Рекомендуемый контект:

Похожая информация:

Поиск на сайте:

Источник: https://lektsii.org/6-61643.html

Критерии вида

МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ КЛАССИФИКАЦИИ
Совокупность свойств и общих черт, присущих одному виду, называется критерием вида. Обычно используют от шести до десяти критериев определения вида.

Вид – систематическая или таксономическая единица, имеющая общую характеристику и объединяющая на её основе группу живых организмов.

Чтобы выделить биологическую группу в один вид, следует учитывать ряд особенностей, связанных не только с отличительными внешними чертами, но и с условиями проживания, поведением, распространением и т. д.

Понятие «вид» использовалось для объединения внешне сходных животных в группы. К концу XVII века скопилось много сведений о видовом разнообразии, и система классификации требовала пересмотра.

Карл Линней в XVIII веке объединил виды в роды, а роды – в отряды и классы. Он предложил бинарную номенклатуру обозначений, что помогло значительно сократить названия видов. По Линнею названия стали складываться из двух слов – названий рода и вида.

Рис. 1. Карл Линней.

Линней смог систематизировать видовое разнообразие, но сам ошибочно распределял животных по видам, опираясь в основном на внешние данные. Например, относил самца и самку утки к разным видам. Тем не менее, Линней внёс огромный вклад в изучение видового разнообразия:

  • классифицировал растения по половой принадлежности (двудомные, однодомные, многодомные);
  • выделил шесть классов в животном царстве;
  • отнёс человека к классу приматов;
  • описал около 6000 животных;
  • впервые провёл опыты по гибридизации растений.

Позднее появилась биологическая концепция вида, подтверждающая, что классификация по видам является естественной, генетически обусловленной, а не искусственной, созданной людьми для удобства систематизации. По сути, вид является неделимой единицей биосферы.

Несмотря на возможности современной науки, многие виды до сих пор не описаны. По данным на 2011 год описано около 1,7 млн. видов. При этом в мире насчитывается 8,7 млн. видов растений и животных.

По критериям можно определить, относятся особи к одному или к разным видам. В первую очередь выделяют морфологический критерий вида, т.е. представители разных видов должны отличаться внешним и внутренним строением.

Однако зачастую этого критерия недостаточно, чтобы выделить группу живых организмов в отдельный вид. Особи могут отличаться поведением, образом жизни, генетикой, поэтому важно учитывать совокупность критериев и не делать выводов на основе одного признака.

Рис. 2. Морфологическое сходство видов усачей.

В таблице “Критерии видов” описаны наиболее важные критерии, по совокупности которых можно распознать вид.

НазваниеОписаниеПримеры
МорфологическийСходство внешнего и внутреннего строения и отличие от других видов. Не следует путать с половым диморфизмомСиницы лазоревка и московка
ФизиологическийСходство жизненных процессов в клетках и органах, способность к одному типу размноженияРазличие состава инсулина у быка, лошади, свиньи
БиохимическийСостав белков, нуклеотидов, биохимические реакции и т.д.Растения, синтезируемые разные вещества – алкалоиды, эфирные масла, флавоноиды
ЭкологическийЕдиная экологическая ниша для одного видаПромежуточный хозяин бычьего цепня – только крупный рогатый скот
ЭтологическийПоведение, особенно в брачный периодПривлечение партнёра своего вида особым пением у птиц
ГеографическийРасселение на одном ареалеАреалы горбатых китов и дельфинов не совпадают
ГенетическийОпределённый кариотип – сходство числа, форм, размера хромосомГенотип людей состоит из 46 хромосом
РепродуктивныйОсоби одного вида могут скрещиваться только между собой, репродуктивная изоляцияСперма мухи дрозофилы, попадая в самку не своего вида, уничтожается иммунными клетками
ИсторическийСовокупность генетических, географических, эволюционных данных об одном видеНаличие общего предка и расхождений в эволюции

Ни один из критериев не является абсолютным и имеет исключения из правил:

  • внешне не схожие виды имеют одинаковый набор хромосом (капуста и редька – по 18), при этом внутри вида могут наблюдаться мутации и встречаться популяции с отличным набором хромосом;
  • чёрные крысы (виды-двойники) морфологически идентичны, но генетически – нет, а, следовательно, не могут давать потомства;
  • в некоторых случаях скрещиваются особи разных видов (львы и тигры);
  • ареалы зачастую пересекаются или являются разорванными (западноевропейский и восточносибирский ареал сороки).

Гибридизация – один из рычагов эволюции. Однако для успешного скрещивания и получения плодовитого потомства должны совпадать многие критерии – генетика, биохимия, физиология. Иначе потомство будет нежизнеспособным.

Рис. 3. Лигр – гибрид льва и тигрицы.

Из урока биологии 11 класса узнали о понятии вида и критериях его определения, рассмотрели девять основных критериев с приведёнными примерами. Критерии следует рассматривать в совокупности. Только при соблюдении нескольких критериев можно объединить сходные организмы в вид.

Средняя оценка: 4.3. Всего получено оценок: 201.

  • Основные этапы развития жизни на ЗемлеТест

Источник: https://obrazovaka.ru/biologiya/kriterii-vida-11-klass.html

Теория и практика: экологические классификации видов растений

МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ КЛАССИФИКАЦИИ

Статья содержит обзор экологических классификаций видов растений и различий характеристик, определяющих группировки (типы) растений в зависимости от выбранного подхода.

Можно выделить два основных способа систематизации знаний в экологических исследованиях сообществ растений: определение групп по внешнему облику растений или по отношению видов к экологическим факторам.

Авторы предполагают, что оперирование функциональными группами растений, в отличие от использования систем жизненных форм, более эффективно в геоботанических исследованиях.

Классификации разного рода систематизируют большой объем данных, помогают схематизировать эволюцию и разнообразие биологических объектов. Разнообразие растительных сообществ также подвергается анализу и классификации (см.

синопсис и статьи в ЖОБ «Основные тенденции развития теории синтаксономии и динамики растительных сообществ», «Концепция растительного сообщества: история и современное состояние»). Для классификации сообществ необходимо понимание экологических характеристик видов, составляющих разные типы сообществ, выявление закономерностей видовой мозаики в сходных и различающихся сообществах.

В статье авторы предлагают обзор экологических классификаций видов растений и описание важных характеристик, которые определяют группировки растений согласно разным классификациям.

Имеется два подхода к экологической классификации видов растений, по аналогии с классификацией сообществ: физиогномический и флористический. Физиогномические экологические классификации основаны на выделение групп видов по сходству внешнего облика растений, флористические – по сходству требований к экологическим условиям.

В первом случае принято различать жизненные формы растений (ЖФ) и формы роста (ФР). Считается, что ЖФ, т.е. собственно морфология растения, является следствием адаптации растения к условиям среды, тогда как ФР определяется «внутренним механизмом» и относительно независима от комплекса внешних условий.

Надо отметить, что в отечественных исследованиях понятие ФР непопулярно, зато применение нашли несколько систем ЖФ. Фундамент деления растений по ЖФ заложил философ Теофраст за 300 лет до н.э. Он выделил три типа ЖФ – деревья, кустарники и травы.

Эти три типа до сих пор применяются в качестве упрощенной схемы для разного рода обобщающих исследований (см., например, статью в текущем номере ЖОБ «Современная и мел-кайнозойская диверсификация покрытосеменных»). Однако эта система получила развитие в работах ботаников, которое пошло по пути увеличения числа типов и подтипов ЖФ.

Так, например, в системе Гумбольдта (1806) насчитывается 16 типов форм, среди которых пальмы, кактусы, банан, а в системе Друде (1896) число подтипов достигло 60, объединенных в 7 основных типов: древесные растения, суккуленты, лианы, эпифиты, злаки, лишайники, мхи.

Одной из наиболее широко известных и применяемых физиогномических классификаций является система К. Раункиера. Он предложил систему основанную всего на одном признаке – положении и способе защиты почек возобновления в течение неблагоприятного периода (холодного или сухого) (рис. 1).

Понятие ЖФ может быть акцентировано применением терминов функциональные типы растений или функциональные группы растений, в выделении которых особое значение приобретают такие параметры как продуктивность, индекс листовой поверхности, сезонная ритмика и проч.

Эффективность системы ЖФ Раункиера была показана Р. Уиттекером (1980) при сравнении флористического состава биомов.

Он показал, например, что во влажных тропических лесах преобладают фанерофиты, в лесах умеренно холодной зоны, тундре и степи – гемикриптофиты, в полупустыне – хамефиты, а в пустыне – терофиты.

Система Раункиера получила дальнейшее развитие в работах многих исследователей. Хорошо известна работа Мюллер-Дембуа и Элленберга (1974) , которые использовали для классификации дополнительные признаки: тип питания, анатомическое строение, сезонная ритмика, степень одревеснения тканей и многие другие.

Хотя система Мюллер-Дембуа и Элленберга логически и экологически обоснована, использовать на практике эту систему затруднительно, поскольку такая подробная детализация слишком сложна для рационального анализа сообществ. Сходной сложностью отличается и система И.Г.

Серебрякова, поэтому отечественные исследователи предпочитают использовать только некоторые основные ранги этой системы.

Я. Баркман (Barkman, 1988) развил классификацию ФР, которая была противопоставлена ЖФ. В ней деревья делятся исключительно по морфологическим признакам наименее связанным с условиями обитания (насколько это вообще возможно, конечно). На первом уровне растения делятся на свободно плавающие, прикрепленные и имеющие корни.

Понятно, что в одной системе рассматриваются разнообразные по систематическому положению виды – и водоросли, и сосудистые растения, и мхи. На следующем уровне виды делятся на типы по характерным представителям и т.д. Система отличается тем, что на всех уровнях есть строгие (формализованные) правила выделения групп растений.

Другим путем пошли исследователи, которые попытались сделать систему ЖФ более пригодной для применения на практике. Предполагалось перейти от классификации формы к функционированию растения. Система функциональных типов растений (ФТР) основана на выделении типов, различающихся по функциональным признакам.

Такие типы выступают в роли доминантов биомов и отвечают за их основные функциональные характеристики. Например, ФТР используются в первую очередь при аэрокосмической съемке.

Выделенные на основе ФТР биомы различаются по таким существенным характеристикам, как индекс листовой поверхности, первичная биологическая продукция и показатель испарения влаги.

Отдельная методика используется для выделения функциональных групп растений (ФГР). Как правило, ФГР отражают поведение растений в ходе сукцессии, например, при пирогенной сукцессии или пастбищной дигрессии.

Методика выделения экологических групп существенно отличается от таковой по морфологическим признакам (даже учитывая связь морфологии с внешними условиями). Основные подходы к выделению экологических групп видов сформированы под воздействием концепции непрерывности Л.Г. Раменского.

Дискретность биомов признается условной, распределение видов растений в пространстве определяется градиентами различных экологических факторов. Градиент определенного фактора разбивается (условно) на конечное число градаций.

Предполагается что, экологические группы составляют виды, у которых модальные классы распределения по данному градиенту лежат в рамках установленных градаций.

Понятно, что группы, выделенные по градиенту одного фактора, будут распадаться (в той или иной степени) при рассмотрении распределений видов относительно другого фактора. Поэтому для выделения таких групп не используется более 2-3 наиболее «говорящих» факторов.

Фитоценологи часто выделяют экологические группы по отношению к ведущим факторам среды, таким как увлажнение (мезофиты, гигрофиты, ксерофиты и т.п.), засолению (галофиты, гликофиты, и т.п.). Широко используется градиентный анализ вдоль одного фактора среды: экоклины (влажность), топоклины (высота над уровнем моря), хроноклины (в случае сукцессии).

В рамках флористического подхода следует упомянуть распространённый в отечественной геоботанической литературе метод выделения эколого-ценотических групп (ЭЦГ).

Выделение групп происходит на основе видов-индикаторов типов сообществ, определяемых в ходе флористического описания сообществ по методу Браун-Бланке.

При определении видов-индикаторов применяют как экспертную оценку, так и статистическую оценку значимости определения.

Авторы предполагают, что оперирование функциональными группами растений, в отличие от использования систем жизненных форм, более эффективно в геоботанических исследованиях.

С 2018г. полные тексты статей «Журнала общей биологии» за последнее десятилетие доступны авторизованным пользователям на ресурсе Научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Источник: https://elementy.ru/genbio/synopsis/543/Ekologicheskie_klassifikatsii_vidov_rasteniy

1 Экологическая классификация организмов. Понятие жизненной формы и морфоэкологического типа. Классификация жизненных форм по Раункиеру. Понятие биоиндикации

МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ КЛАССИФИКАЦИИ

Воснову экологической классификациимогут быть положены самые разнообразныекритерии: способы питания, передвижения,отношение к температуре, освещенности,влажности, солености среды, давлению ит.п. Разделение организмов на эврибионтыи стенобионты — пример простейшейэкологической классификации.

Похарактеру питания все организмы можноразделить на автотрофы – организмыиспользующие для своего питаниянеорганические соединения (как правило- растения) и гетеротрофы — организмы,нуждающиеся в пище органическогопроисхождения (как правило — животные).

Пофункции в экосистеме – продуценты,консументы, редуценты.

Поспособу добывания пищи среди организмовможно выделить: фильтраторов (мелкиерачки, беззубки, кит), пасущиеся формы(копытные, жуки-листоеды), собиратели(дятлы, кроты, куриные птицы), охотникина движущуюся добычу (мухи-ктыри, щуки,соколы, волки) и т.д. Деление на экологическиегруппы может носить еще более дробныйхарактер.

У лесных птиц, например, пообъектам питания можно выделить:насекомоядных, плодоядных,насекомоядно-плодоядных, семеноядных,насекомоядно-семеноядных, плотоядных,всеядных и т.д. По месту добычи пищи:кормящиеся на земле, на кустах, в нижнемярусе леса, на стволах, в кронах, в воздухеи т.п.

По месту устройства гнезд:гнездящиеся на земле, на кустах, надеревьях, в дуплах и т.д.

Поотношению к экологическим факторам(экологические группы организмов: Поотношению к свету выделяют следующиеэкологические группы растений: гелиофиты(светолюбивые); сциофиты (тенелюбивые);теневыносливые (факультативныегелиофиты); По отношению к теплу выделяютследующие экологические группы:Эвритермные и стенотермные организмы(см.

предыдущий урок) Термофилы и криофилы(теплолюбивые и холодолюбивые) По степениадаптации к условиям дефицита тепларазличают нехолодостойкие (гибнут притемпературе замерзания воды из-заинактивации ферментов), неморозостойкие(гибнут, если в клетках начинаютобразовываться кристаллики льда; поэтомуосновной адаптацией является накоплениесахаров и других веществ при понижениитемпературы), морозостойкие (например,переохлажденное состояние холодноводныхрыб поддерживается накоплением вжидкостях тела так называемых биологическихантифризов — гликопротеидов, понижающихточку замерзания). По степени адаптациик повышенным температурам выделяютнежаростойкие виды (повреждаются приt=30… 40 oC); жаровынослиые (выносят +50… +60 oС); жароустойчивые (это, преждевсего,термофильные бактерии, некоторые видысине-зеленых ворослей).

Таккак нельзя полностью отразить всестороны приспособленности организмовк среде, используя лишь один критерий,разнообразные экологические классификациипомогают выявлять возможные путиприспособления организмов.

Следуетзаметить, что представители одной и тойже жизненной формы могут быть отнесенык разным экологическим группам.

Так кжизненной форме «деревья» относятсяклен и пихта, но если первого представителяможно отнести к экологической группесветолюбивых организмов, то второго -к тенелюбивым.

Одини тот же вид в разных частях ареала, вразных экологических условиях можетиметь разные жизненные формы. Жизненнаяформа может меняться с переменой условийсуществования – экологических факторов.С другой стороны, в разных флористическихобластях, при условиях сходства климата,почв, систематически далекие виды могутобразовывать сходные жизненные формы.

Жизненныеформы отражают историческуюприспособленность растений к спецификеместообитания в целом. Термин «жизненнаяформа» был предложен Вармингом в 1884г.Жизненнаяформа– такая форма, у которой вегетативноетело индивида находится в гармонии свнешней средой в течение всей жизни.

Серебряков дал более полное определение.

Жизненнаяформа– своеобразие тех или иных группрастений, выраженное в специфике ихсезонного развития; в способах ежегодногонарастания и возобновления; во внешнейи внутренней структуре органов, а такжево внешнем облике, исторически возникшемв определенных почвенно-климатическихи фитоценотических условиях отражающемприспособленность растений к этимусловиям.

Растениев течение своей жизни может иметь разныежизненные формы. Во взрослом состоянии,растение имеет установившуюся жизненнуюформу, которую можно использовать вклассификации жизненных форм.

Средиклассификаций 19-20 вв. Серебряков выделяет2 направления:

  • Эколого-физиономическое, т.е. классификации, основанные на внешнем виде растений. Например, Керне выделяет деревья, кустарники, крупные травы, дернистые и недернистые растения, лазящие, вьющиеся ит.д.

  • Морфобиологическое, т.е. классификации основанные на биологических особенностях растений (длительность жизни, ритм развития, способ питания).

Рауинкиерпредложил классификацию, в основекоторой лежит различие растений впереживании неблагоприятного временигода. В основе – положение почеквозобновления или верхушки побегов поотношению к поверхности почвы в течениенеблагоприятного времени:

  1. Фанерофиты – почки расположены высоко (более 30см).

  2. Хамефиты – почки расположены ближе к поверхности (20-30см).

  3. Гемикриптофиты – почки расположены непосредственно на поверхности почвы, под подстилкой.

  4. Криптофиты – «скрытые»; надземные побеги отмирают полностью, почки сохраняются под землей на разной глубине:

    1. геофиты – под землей, корневищные, луковичные и т.д.

    2. гелеофиты – болотные, воздушные побеги над водой, почки под водой.

    3. гидрофиты – всё растение под водой.

  5. Терофиты – однолетники, переживающие неблагоприятный период в виде семян.

Этитипы жизненных форм подразделяются наподгруппы. Например, фанерофиты повысоте делятся на мега-, мезо-, микро- инанофанерофитов; гемикриктофиты поналичию розетки – на розеточные ибезрозеточные; терофиты – на яровые иозимые; геофиты разделяются по характеруорганов вегетативного размножения ит.д.

Этитипы жизненных форм повторяются впределах каждого крупного таксонанезависимо от областей распространенияи климатических условий.

Считая,что указанные жизненные формы образовалисьв результате адаптации растений кданному климатическому режиму, Раункиерпредложил следующее: отдельные группы,свойственные данной климатическойобласти, могут служить «индикатором»климата.

Применив статистический метод,он показал распределение групп жизненныхформ в зависимости от климата. Втропической зоне господствуют фанерофиты(61%). В неблагоприятных пустынных исредиземноморских областях с длительнымлетним засушливым периодом преобладаюттерофиты (82% и 42%). Умеренная зона довольнобогата гемикриптофитами (52%).

В холодныхполярных областях так же многогемикриптофитов (60%), а на втором местехамефиты (22%).

Биоиндикация– оценка качества среды обитания и ееотдельных характеристик по состояниюее биоты в природных условиях.

Основойзадачей биоиндикации является разработкаметодов и критериев, которые могли быадекватно отражать уровень антропогенныхвоздействий с учетом комплексногохарактера загрязнения и диагностироватьранние нарушения в наиболее чувствительныхкомпонентах биотических сообществ.

Биоиндикаторы— группа особей одного вида или сообщества,по наличию или по состоянию которых, атакже по их поведению судят о естественныхи антропогенных изменениях в среде. Приэтом используемые виды биоиндикаторыдолжны удовлетворять следующимтребованиям:

  • это должны быть виды характерные для природной зоны, где располагается данный объект;

  • организмы-мониторы должны быть распространены на всей изучаемой территории повсеместно;

  • они должны иметь четко выраженную количественную и качественную реакцию на отклонение свойств среды обитания от экологической нормы;

  • биология данных видов-индикаторов должна быть хорошо изучена.

Спомощью биоиндикаторов принципиальновозможно:

  • обнаруживать места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений;

  • проследить скорость происходящих в окружающей среде изменений;

  • только по биоиндикаторам можно судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы;

  • прогнозировать дальнейшее развитие экосистемы.

Кчувствительным биоиндикаторам относятсялишайники, мхи, почвенные и водныемикроорганизмы (водоросли, бактерии,микрогрибы). В роли биоиндикаторов могутбыть использованы пыльца растений, хвоясосны обыкновенной и др.

Среди животныхтакже выделяются группы организмов,положительно или отрицательно реагирующиена различные формы антропогеннойтрансформации среды (ракообразные,хирономиды, моллюски, личинки ручейников,поденок, веснянок и др.

).

Присутствиетолерантных индикаторных организмовв виде высокой плотности популяций илиотсутствие чувствительных популяцийможет служить показателями загрязнений.

Источник: https://studfile.net/preview/2673580/page:26/

Scicenter1
Добавить комментарий