§ 34. Біологічна систематика

• До змісту відповідей

ПОМІРКУЙТЕ Й ОБГОВОРІТЬ СИТУАЦІЮ

Уявіть, що у вас є опис десятків тисяч різноманітних рослин і тварин. Вам треба якось це все впорядкувати, щоб інформацію можна було використовувати для досягнення певної важливої мети. Із чого ви б почали?

Почати слід із виділення найзагальніших спільних рис організмів: клітинної будови, наявності ядра, типу живлення (автотрофи чи гетеротрофи) та способу пересування. Це дозволить відразу розділити весь масив даних на великі базові царства та типи.

У який спосіб це можливо зробити?

Це робиться шляхом створення багаторівневої ієрархічної системи, де дрібні групи послідовно об’єднуються у все більші — від виду до роду, родини, ряду, класу, типу й царства.

ВІДКРИТИЙ МІКРОФОН

У процесі створення штучної системи класифікації можна зараховувати до птахів усіх, хто має крила й літає. А як треба вирішувати проблему класифікації, якщо ви хочете створити природну систему?

У природній системі класифікація будується на основі спільного походження та спорідненості організмів, а не на випадкових зовнішніх збігах. Для цього порівнюють внутрішню будову органів, хід ембріонального розвитку та молекулярно-генетичні дані (послідовності ДНК і білків).

Чим схожі й чим різняться тварини, зображені на малюнках?

Усі зображені тварини (кажан, комаха, птах, летюча риба) схожі здатністю до польоту або ширяння завдяки наявності крил чи розширених плавців. Різняться вони планом будови, походженням крил, покривами тіла, способом розмноження та дихання, оскільки належать до абсолютно різних класів і типів тварин.

Чи можна їх усіх об’єднати в одну таксономічну групу? За якими ознаками?

В одну таксономічну групу їх можна об’єднати тільки в штучній системі за суто функціональною ознакою — здатністю пересуватися в повітрі. У сучасній науковій системі об’єднувати їх разом не можна, оскільки їхні крила є аналогічними органами й виникли незалежно в процесі пристосування до польоту.

Як виглядає їхня природна класифікація?

У природній системі ці організми рознесені за своїми еволюційними гілками: метелик належить до типу Членистоногі (клас Комахи), а інші тварини — до типу Хордові, де риба належить до класу Променепері риби, птах — до класу Птахи, а кажан — до класу Ссавці.

ЗАВДАННЯ

Розгляньте різні варіанти класифікації однієї групи тварин: а, б — за різними морфологічними ознаками, в — за молекулярно-біологічними даними. У якій із класифікацій черепахи та лепідозаври виявилися найбільш близькою ріднею?

У класифікації б. На цій схемі черепахи та лепідозаври відходять від одного спільного розгалуження, утворюючи сестринські групи.

РОБОТА В ГРУПІ

1. Оберіть по 2–3 рослинних об’єкти й по 2–3 тваринних об’єкти вашої місцевості.

Рослинні об’єкти: дуб звичайний, кульбаба лікарська, сосна звичайна.
Тваринні об’єкти: лисиця звичайна, синиця велика, жаба озерна.

2. Визначте їхні видові назви й систематичне положення. Складіть окремо таблицю для видів рослин і таблицю для видів тварин, де зазначте назви таксонів, до яких вони належать.

Систематичне положення рослин:

Систематичне положення тварин:

3. Зробіть висновки.

Ієрархічна система таксонів дозволяє чітко встановити ступінь родинних зв’язків між видами місцевої фауни та флори. Використання бінарної номенклатури латинською мовою дає кожному виду унікальну назву, що унеможливлює плутанину в біологічних дослідженнях у будь-якій країні світу.

РОБОТА В ПАРІ

Розгляньте опис трав’яної жаби. Дізнайтеся, що означає в опису запис (L., 1758).

⚠️

Літера «L.» є загальноприйнятим скороченням прізвища Карла Ліннея, який уперше описав цей вид, а число «1758» вказує на рік публікації 10-го видання його фундаментальної праці «Система природи». Дужки навколо автора й дати свідчать про те, що пізніше цей вид перенесли до іншого роду або уточнили його первинну назву.

РОБОТА В ГРУПІ

Використовуючи додаткові джерела інформації, складіть повний перелік усіх таксономічних одиниць для видів Elephas maximus L., 1758; Ursus arctos L., 1758; Canis lupus L., 1758. Який із цих видів був описаний Карлом Ліннеєм?

⚠️

Усі три зазначені види були описані Карлом Ліннеєм у 1758 році в його фундаментальній праці «Система природи», про що свідчить скорочення «L., 1758» біля кожної латинської назви.

Повний перелік таксономічних одиниць для цих видів:

Існує кілька видів конвалії, зокрема, конвалія травнева (Convallaria majalis) — найпоширеніша, з багатьма видами садових форм (наприклад, рожеві та махрові квітки); конвалія Кейске (Convallaria keiskei) з більшими квітками; та конвалія гірська (Convallaria montana), яка вища й має ширше листя. Орієнтуючись на цей приклад, дізнайтеся, за якими ознаками відрізняються такі види ведмедів: Ведмідь бурий Ursus arctos, Ведмідь білий Ursus maritimus, Ведмідь гімалайський Ursus thibetanus. Надайте різним видам ведмедів коротку характеристику.

Ці види ведмедів чітко розрізняються за забарвленням хутра, розмірами тіла, середовищем життя та типом харчування:

1. Ведмідь бурий (Ursus arctos) має густе буре або темно-коричневе хутро, виразний горб на холці та міцні кігті для риття землі. Він живе переважно в тайзі та змішаних лісах Євразії й Північної Америки, є всеїдним і взимку залягає в сплячку.
2. Ведмідь білий (Ursus maritimus) вирізняється білим чи кремовим хутром, подовженою шиєю, вузькою головою та підошвами лап, густо вкритими шерстю для ходіння по слизькому льоду. Цей найбільший суходільний хижак мешкає в арктичних льодах і живиться виключно м’ясом морських ссавців та рибою.
3. Ведмідь гімалайський (Ursus thibetanus) має стрункіше тіло, гладеньке чорне хутро та контрастну білу чи жовтувату пляму у формі півмісяця або букви V на грудях. Він заселяє широколистяні та гірські ліси Азії, чудово лазить по деревах, де проводить значну частину життя, а живиться здебільшого рослинною їжею (горіхами, ягодами, жолудями).

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Що вивчає біологічна систематика? У чому її користь?

Біологічна систематика вивчає різноманіття живих істот, з’ясовує родинні зв’язки між ними та створює єдину наукову класифікацію організмів. Її користь полягає у впорядкуванні мільйонів видів живого світу за чіткими правилами, що дає змогу швидко визначати невідомі організми, розуміти шляхи їхньої еволюції та раціонально охороняти біорізноманіття.

2. Використовуючи додаткові джерела інформації, складіть перелік тих методів досліджень, на яких базується сучасна біологічна систематика.

⚠️

Сучасна біологічна систематика базується на комплексі взаємопов’язаних методів:

1. Порівняльно-морфологічний метод аналізує особливості зовнішньої та внутрішньої будови організмів різних систематичних груп.
2. Молекулярно-генетичні методи (секвенування ДНК і РНК, аналіз послідовностей білків) установлюють ступінь спорідненості видів на рівні генетичного коду.
3. Каріологічний метод вивчає кількість, розміри та форму хромосом у клітинах організмів.
4. Палеонтологічний метод досліджує викопні рештки для відновлення предкових форм та побудови еволюційних ліній.
5. Біохімічний та фізіологічний методи порівнюють особливості хімічного складу клітин і протікання життєвих процесів.
6. Комп’ютерний кладистичний аналіз обробляє великі масиви біологічних даних та математично реконструює філогенетичні дерева.

3. Чому для визначення виду використовують не якусь одну ознаку, а цілий комплекс ознак?

Окремо жоден критерій виду не є абсолютним та надійним. Наприклад, види-двійники мають абсолютно однакову зовнішню будову, але відрізняються кількістю хромосом і не схрещуються між собою. Тільки поєднання морфологічних, генетичних, географічних, екологічних та репродуктивних ознак дозволяє безпомилково відрізнити один вид від іншого.

4. Із-поміж комарів існують види-двійники, деякі з них можуть переносити малярію, а деякі — ні. За зовнішньою будовою вони не відрізняються. Запропонуйте способи, за допомогою яких ці види можна розрізнити.

Оскільки морфологічний критерій для видів-двійників не спрацьовує, їх розрізняють за іншими критеріями виду:

1. Застосувати генетичний аналіз: порівняти послідовності ДНК комарів або дослідити їхній каріотип (кількість і структуру хромосом).
2. Провести біохімічний аналіз, щоб виявити відмінності у складі білків та ферментів.
3. Дослідити екологічні особливості: личинки різних видів комарів часто живуть у різних водоймах (наприклад, у прісних чи солонуватих) і мають різну стійкість до температури.
4. Перевірити репродуктивну здатність, оскільки особини різних видів не схрещуються між собою або утворюють безплідне потомство.