2. Место высших растений в органическом мире.

3. Общая характеристика высших растений и их отличие от водорослей.

4. Происхождение высших растений.

5. Краткая история систематики растений.

6. Методы систематики растений.

1.Предмет, цели и задачи систематики высших растений.

Систематика высших растений – это раздел ботаники, который разрабатывает естественную классификацию высших растений на основе изучения и выделения таксономических единиц, устанавливает родственные связи между ними в их историческом развитии.

«Систематика, по определению Lawrence (1951) – это наука, которая включает о п р е д е л е н и е, н о м е н к л а т у р у и к л а с с и ф и к а ц и ю объектов, и обычно ограничивается объектами, если она ограничивается растениями, то часто называется систематической ботаникой».

    О п р е д е л е н и е – это сопоставление растений или таксона с другими и выявление идентичности или сходства его с уже известными элементами. В некоторых случаях может быть обнаружено, что растение является новым для науки;

    Н о м е н к л а т у р а – это выбор правильного научного названия известного всем растения в соответствии с системой номенклатуры; это своеобразная метка, к которой можно обращаться. Процесс наименования регулируется международно принятыми правилами, которые лежат в основе «Международного кодекса ботанической номенклатуры».

    К л а с с и ф и к а ц и я – это отнесение растения (или групп растений) к группам, или таксонам, которые принадлежат к различным категориям согласно особому плану или порядку; то есть кждый вид классифицируется как определенного рода, каждый род относить к определенному семейству и т.д. (Гербарное дело: Справочное руководство. Русское издание. Кью: Королевский ботанический сад, 1995).

Важнейшими понятиями систематики являются таксономические (систематические) категории и таксоны. Под таксономическими категориями подразумевают определенные ранги или уровни в иерархической классификации, полученные в результате последовательного подразделения абстрактного множества на подмножества.

Согласно правилам ботанической номенклатуры основными т а к с о –

н о м и ч е с к и м и к а т е г о р и я м и считаются: в и д (species ), р о д (genus ), семейство (familia ), порядок (ordo ), класс (classis ), отдел (devisio ), царство (regnum ) . При необходимости могут использоваться и промежуточные категории, например, подвид (subspecies ), родрод (subgenus ), подсемейство (subfamilia ), надпорядок (superordo ), надцарство (superregnum ).

В отличие от абстрактных таксономических категорий т а к с о н ы конкретны. Т а к с о н а м и принято называть реально существующие или существовавшие группы организмов. Которые в процессе классификации отнесены к определенным таксономическим категориям. Например, ранги р о- д а или в и д а являются т а к с о н о м и ч е с к и м и к а т е г о р и я м и, а род лютик (Ranunculus ) и вид лютик едкий (Ranunculus acris ) – два конкретных таксона. Первый таксон охватывает все существующие виды рода лютик, второй – все особи, относимые к виду лютик едкий.

Научные названия всех таксонов, относящихся к таксономическим категориям выше вида, состоят из одного латинского слова, т.е. у н и н о м и -н а л ь н ы е. Для видов, начиная с 1753 г. – даты выхода в свет книги К. Линнея «Виды растений» – приняты б и н о м и н а л ь н ые н а з в а н и я, состоящие из двух латинских слов. Первое обозначает род, к которому относится данный вид, второе – видовой эпитет: например ольха клейкая – Alnus glutinosa , смородина черная – Ribes migrum , клевер луговой – Trifolium pratense . Принятое в ботанике правило давать видам растений двойные названия известно как б и н а р н а я н о м е н к л а т у р а. Введение бинарной номенклатуры – одна из заслуг Карла Линнея.

У н и н о м и н а л ь н ы е н а з в а н и я имеют обычно определенные окончания, позволяющие устанавливать, к какой таксономической категории относится данный таксон. Для семейтсв растений принято окончание – aceae , для порядков – ales , для подклассов – idae , для классов – psida , для отделов – phyta . В основу стандартного униноминального названия кладется название какого-либо рода, включаемого в это семейство, порядок, класс и т.д. Например, названия семейства Magnoliaceae , порядка Magnoliales , подкласса Magnoliidae , класса Magnoliopsida и отдела Magnoliophyta происходят от рода Magnolia . Для таксонов высоких рангов (класс, отдел и т.д.) допускается употребление давно установившихся названия, не имеющих перечисленных выше окончаний. Так, классы покрытосеменных растений – двусемядольные –Magnoliopsida и односемядольные –Liliopsida – могут называться Dicotyledones и Monocotyledones , а покрытосеменные – Magnoliopsida , или Angiospermae .

«Кодекс международной ботанической номенклатуры» для ряда семейств допускает использование на равных основаниях альтернативных (т.е. с правом выбора) названий, давно закрепившихся в научной литературе. В частности, семейство пальмы можно с равным правом называть либо Areca - ceae (от Areca ), либо Palmae ; крестоцветные –Brassicaceae (от Brassica ), либо Cruciferae ; бобовые – Leguminosae , либо Fabaceae (от Faba ) и т.д. Строгих и общепринятых праквил, регламентирующих русские названия видов и таксонов более высокого ранга, не существует.

Ученый, впервые описавший таксон, является его автором. Фамилия автора помещается после латинского названия таксона обычно в сокращенной форме. Например, буква L . указывает на авторство Линнея (Linneus), ДС. – Декандолля (De Candolle), Bge. – Бунге (Bunge), Com. – В.Л. Комарова и т.д. В научных работах авторство таксонов считается обязательным, в учебниках и популярных изданиях их нередко опускают.

Цель систематики высших растений – дать целостное представление об историческом развитии высших растений на основе родственных связей между ними, охарактеризовать их в научном и практическом отношениях.

Задачи систематики высших растений как учебного курса заключаются в том, чтобы

    о п р е д е л и т ь место высших растений в органическом мире, отличие их от водорослей;

    р а с с м о т р е т ь краткую историю развития систематики высших растений, методы исследований в систематике высших растений;

    о х а р а к т е р и з о в а т ь вегетативные и репродуктивные органы высших растений отдельных таксонов; происхождение и филогенетические связи между ними; различные взгляды на происхождение высших растений и их таксонов; значение высших растений в природе и жизни человека; вопросы рационального использования и охраны высших растений.

    Место высших растений в органическом мире.

Современная наука об органическом мире делит живые организмы на два н а д ц а р с т в а: доядерные организмы (Procariota ) и ядерные организмы (Eucariota ). Надцарство доядерных организмов представлено одним ц а р с т в о м – дробянки (Mychota ) с двумя п о д ц а р с т в а м и: бактерии (Bacteriobionta ) и цианотеи , или сине-зеленые водоросли (Cyanobionta ) .

Надцарство ядерных организмов включает три ц а р с т в а: животные (Animalia ), грибы (Mycetalia , Fungi , или Mycota ) и растения (Vegetabilia , или Plantae ) .

Царство животных делится на два п о д ц а р с т в а: простейшие животные (Protozoa ) и многоклеточные животные (Metazoa ).

Царство грибов подразделяется на два п о д ц а р с т в а: низшие грибы (Myxobionta ) и высшие грибы (Mycobionta ).

Царство растений включает три п о д ц а р с т в а: багрянки (Rhodobionta ), настоящие водоросли (Phycobionta ) и высшие растения (Embryobionta ).

Таким образом, предметом систематики высших растений являются высшие растения, которые входят в состав подцарства высших растений, царства растений, надцарства ядерных организмов.

Расположение люминофоров. Адский вампир. 800 видов светящихся живых существ. Креветки. Они живые и светятся. Рыба-топорик. Глубоководный удильщик. Классический пример биолюминесценции. Светящиеся колонии бактерий. Феерическое зрелище. Глубоководный кальмар. Идиакант. Морское перо. Светящиеся глубоководные многощетинковые черви. Гребневики. Самки удильщиков. У бактерий люминофорные белки рассеяны по всей клетке.

«Разнообразие организмов» - Видовое разнообразие хордовых в Калужской области. Видовое разнообразие основных групп животных России и мира. Система таксономических категорий. Филогенетическая классификация на основе анализа последовательсностей. Многоцарственная система живой природы. Предположительное видовое разнообразие основных групп животных. Соотношение настоящего и предсказываемого числа видов. Жорж Кювье. Система Н.Н. Воронцова.

«Формы организации материи» - Передача состояния. Гипотеза Хойла. Космические циклы. Законы сохранения массы. Античастица. ООС. Ферментные механизмы управления. Скорость электромагнитных волн. ПОС. Обратные связи в живых организмах. Состояние системы. Социальная система. Следствие. Биологические часы. Политические отшельники. Первый закон энергетической проводимости. Проблемы цивилизации. Четыре этапа. Жизнь. Электромагнитные волны.

«Самоорганизация систем» - Кибернетика как наука. Объединенное действие. Пространство трехмерно. Аттрактор. Управление. Бионика. Фазовые изменения. Открытые неравновесные системы. Проблема «биологического времени». Неорганическая природа. Некоторые условия самоорганизации. Заслуга синергетики. Хронобиология. Внимание. Примеры самоорганизации систем разной природы. Теоретическая кибернетика. Период плавного эволюционного развития.

«Разнообразие живых организмов» - Под генетическим разнообразием понимается многообразие. Под угрозой исчезновения находится почти 20 тысяч видов растений. Биоразнообразие. Умеренные леса. Все типы биологического разнообразия взаимосвязаны между собой. Иногда в отдельную категорию выделяют разнообразие ландшафтов. Распределение видов по поверхности планеты неравномерно. С 1600 г. безвозвратно исчезли 83 вида млекопитающих. Возникновение и исчезновение видов.

«Видовое разнообразие живых организмов» - Живые организмы. Щука. Родственные организмы. Аполлон. Возможно ли разделить организмы на группы. Признаки живых организмов. Рассмотри рисунок. Организмы. Притча о двух мудрецах. Процессы жизнедеятельности. Сходные признаки. Котята. Заполни таблицу. Внешнее строение. Прочитайте текст учебника. Составить рассказ. Неродственные организмы. Прудовая ночница. Разнообразие живых организмов. Рыба.

Систематика растений как наука, предмет ее изучения, задачи и значение. Краткая история развития систематики высших растений, исторические периоды ее становления. Принципы научного подхода к разработке классификации растений, типы систем высших растений:искусственные, естественные и филогенетические. Примеры систем различных типов, разработанные учеными разных стран

Систематика высших растений - это раздел ботаники, который разрабатывает естественную классификацию высших растений на основе изучения и выделения таксономических единиц, устанавливает родственные связи между ними в их историческом развитии.

"Систематика, по определению Lawrence (1951) - это наука, которая включает о п р е д е л е н и е, н о м е н к л а т у р у и к л а с с и ф и к а ц и ю объектов, и обычно ограничивается объектами, если она ограничивается растениями, то часто называется систематической ботаникой".

О п р е д е л е н и е - это сопоставление растений или таксона с другими и выявление идентичности или сходства его с уже известными элементами. В некоторых случаях может быть обнаружено, что растение является новым для науки;

Н о м е н к л а т у р а - это выбор правильного научного названия известного всем растения в соответствии с системой номенклатуры; это своеобразная метка, к которой можно обращаться. Процесс наименования регулируется международно принятыми правилами, которые лежат в основе "Международного кодекса ботанической номенклатуры".

К л а с с и ф и к а ц и я - это отнесение растения (или групп растений) к группам, или таксонам, которые принадлежат к различным категориям согласно особому плану или порядку; то есть кждый вид классифицируется как определенного рода, каждый род относить к определенному семейству и т. д. (Гербарное дело: Справочное руководство. Русское издание. Кью: Королевский ботанический сад, 1995).

Важнейшими понятиями систематики являются таксономические (систематические) категории и таксоны. Под таксономическими категориями подразумевают определенные ранги или уровни в иерархической классификации, полученные в результате последовательного подразделения абстрактного множества на подмножества.

Задачи систематики высших растений:

место высших растений в органическом мире, отличие их от водорослей;

краткую историю развития систематики высших растений, методы исследований в систематике высших растений;

вегетативные и репродуктивные органы высших растений отдельных таксонов; происхождение и филогенетические связи между ними; различные взгляды на происхождение высших растений и их таксонов; значение высших растений в природе и жизни человека; вопросы рационального использования и охраны высших растений.

Древнегреческое естествознание отражено в трудах Аристотеля (384-322 гг. до н. э.). Он был крупнейшим натуралистом своего времени. Аристотель интуитивно признавал родство всего живого, и растения он рассматривал как часть природы.

Система Теофраста была первой попыткой экологического подхода к классификации растений. Влияние классификации Теофраста прослеживается почти до нашего времени.

Период с конца XVI до второй половины XVIII столетия характеризуется появлением ряда искусственных морфологических систем, или систем, которые строятся на основе какого-либо одного или нескольких признаков.

Роль реформатора ботаники сыграл великий шведский ученый Карл Линней (1707-1778 гг.). Он был в числе тех ботаников, которые в XVIII ст. оценили учение Камерариуса о поле у растений.

Система Линнея включает 24 класса растений. В 23 классах представлены растения с цветками, которые отличаются между собой количеством тычинок, их взаимным расположением, одинаковой или различной длиной, распределением полов, а также растения, у которых тычинки срослись со столбиком. В 24 класс Линней отнес "бесцветковые" растения, т. е. не имеющих цветков.

Огромная заслуга К. Линнея перед ботаникой в том, что он впервые ввел бинарную номенклатуру растений: вид растения называют двумя словами - родовым и видовым. Например: вид - ива белая - Salix (родовое название), alba (видовой эпитет) L. (Linneus - фамилия автора названия).

Системой К. Линнея заканчивается период искусственных систем в истории систематики растений.

Во второй половине XVIII столетия во взглядах ботаников очерчиваются значительные изменения. Этому способствовало то, что к этому времени в Европе уже знали много видов растений, которые были собраны в коллекциях научных центров. Описывая эти растения, систематики включали их в определенную классификацию. Каждое растение получало свое название. Более подробно изучались генеративные органы - цветки. Начали применять более совершенные оптические приборы. Систематики понимали, что необходимо переходить на более совершенную систему классификации растений.

В основу создания естественной системы классификации положены принципы сходства растений по совокупности признаков.

В естественной системе все растения, начиная с водорослей и грибов и заканчивая высшими цветковыми растениями, располагаются в такой последовательности, что в конце каждого семейства помещались формы, переходные к следующему.

Эволюционная теория Ч. Дарвина совершила настоящий переворот во всех областях естествознания, поэтому систематика не могла оставаться на старых позициях. Из науки статичной, которая изучает организмы в современном состоянии, систематика превратилась в науку динамичную, которая ставит своей целью показать филогенез, или происхождение, современных организмов от более простых и развитие их в историческом аспекте. Этим заканчивается второй период истории систематики - период естественных систем и начинается третий - период филогенетических систем.

В основу построения филогенетических систем растений положены принципы общности исторического развития отдельных таксонов растений (отделов, классов, порядков, семейств, родов и видов). Наиболее распространенными филогенетическими системами растений являются система ботаника А. Л. Тахтаджяна.

Дата: _________ урок №1

Тема: «Введение. Систематика как биологическая наука».

Обучающая – продолжать формирование представлений о многообразии органического мира, закрепить знания учащихся об основных систематических группах живых организмов, сформировавшихся за миллионы лет эволюции.

Развивающая – развивать умение выделять главное, умение анализировать; развивать умение учащихся оперировать понятиями, формировать научное мировоззрение.

Воспитательная – раскрыть значение работ К. Линнея для развитии биологии; на основе этого продолжить формировать интерес и позитивное отношение к изучению истории развития биологии.

Тип урока:

изучения новой темы

словесные, демонстрация.

Оборудование:

портреты К. Линнея, таблицы по общей биологии. Презентация.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент. Приветствие учащихся

II. Изучение новой темы

1. Слово учителя. Проблема, которую нам нужно будет решить, звучит так – Почему многообразие современного органического мира является результатом биологической эволюции? Что изучает систематика?

Длительная, охватывающая период в несколько миллиардов лет эволюция когда-то появившихся на Земле примитивных живых организмов через смену одних групп другими привела к современному разнообразию органического мира. Разнообразие жизни на Земле с трудом поддается описанию. Полагают, что сейчас на нашей планете обитает свыше 10 млн. видов живых организмов и не менее 500 млн. видов вымерло в былые геологические эпохи. Нет, и никогда, не будет человека, который знал бы все эти виды. Тем более возникает необходимость в системе живой природы, руководствуясь которой мы могли бы найти место любого организма, который нас заинтересовал, будь то бактерия, вызывающая болезнь, новый гриб, жук или клещ, птица или рыба. Эту необходимость естествоиспытатели поняли давно, когда началась эпоха Великих географических открытий.

– К чему в итоге привел эволюционный процесс? (Приложение 1 Слайд 2).

Итак, в конце XVII в. – начале XVIII в. в биологической науке накапливается огромный фактический описательный материал.

«Ариаднина нить ботаники – система, без которой в ботанике хаос, – писал К. Линней в «Философии ботаники». – Система – вотнить, ухватившись за которую можно благополучно выбраться из пестроты фактов».

«История систематики» (Приложение 2, Приложение 1 Слайд 3).

Поэзия названий

Цветов, деревьев, трав...

Я раньше по поляне

Шел, голову задрав.

Я с именами древними

Был шапочно знаком:

Деревья звал деревьями,

Цветок я звал цветком.

Был прав великий гений,

Цветам названья дав:

В отечестве растений

Нет безымянных трав.

Георгий Кондаков

«Карл Линней и его заслуги перед наукой» (Приложение 1 Слайды 4-7).

К. Линней старался систематизировать все. (Приложение 1 Слайд 20). Описания растений и животных отличались сложностью и противоречивостью. Каждый вид растений и животных в разных странах назывался по-разному и даже в одной стране имел нескольку названий. Это приводило к ошибкам и вызывало споры.

Линней взял за основу систематики растений тычинки и пестики – такие мелкие части цветка, на которые натуралисты и внимания не обращали.

На самом деле пестик и тычинка – главные части цветка. Они участвуют в образовании плодов и семян. (Приложение 1 Слайд 8).

Учитель (ученики записывают в тетради). Линней разбил все растения по числу и строению тычинок на 24 класса, классы разделил на отряды, отряды – на роды, роды – на виды.

Под видом он понимал группы организмов, происходящих отобщих предков и дающих при скрещивании плодовитое потомство.

Каждому растению Линней дал видовое и родовое название на латинском языке.

Такой способ обозначения растений двумя словами называется бинарной (двойной) номенклатурой. Попытка применить бинарную номенклатуру была сделана еще за 100 лет до Линнея (К. Баугин), но Линней первым применил её широко и прочно закрепил в науке.

Из двух слов одно – существительное – обозначает род, а второе (чаще всего прилагательное) – название вида.

Например, Лютик едкий и Лютик золотистый, Клевер красный и Клевер ползучий, Пшеница твердая и Пшеница мягкая. Здесь Лютик, Клевер, Пшеница – названия родов, а золотистый, едкий, красный, ползучий, твердая, мягкая – названия видов.

Раньше шиповник назывался «обыкновенной лесной розой с «новым душистым цветком» – по Линнею он стал Розой лесной. Линней подсчитал, что из шести прилагательных и трех существительных, то есть из девяти слов, можно составить названия для 100 видов.

И если раньше, по словам современников, пользоваться видовыми названиями представляло «величайшее затруднение для па­мяти, языка и пера», то новая система была практичной, удобной и удивительным образом облегчила занятия наукой. Благодаря системе Линнея за несколько десятилетий число известных видов растений увеличилось от 7 000 до 100 000.

Сам Линней знал и описал около 10000 видов растений и свы­ше 4200 видов животных.

Линней провел реформу языка ботаники. Он впервые пред­ложил такие названия частей цветка, как венчик, пыльник, нектар­ник, завязь, рыльце, тычиночная нить, цветоложе, цветоножка, околоцветник. Линней ввел в ботанику около 100 новых терминов.

Но система Линнея, непревзойденная по своей простоте и изяществу, была все-таки искусственной: она помогала распознавать растения, но не раскрывала их родственных связей.

Линней и сам понимал искусственность своей системы, но считал, что такая система, которая учит распознавать растения, необходима, пока нет естественной.

Правда, Линней понимал под естественной системой такую, которая отражала бы порядок природы, установленный «Твор­цом», а не исторический процесс развития организмов, как это по­нимается сейчас.

«Карл Линней и его заслуги перед наукой»(продолжение). Линней представлял себе живой мир в виде непрерывной цепи, в которой растительные звенья незаметно переходят в животные.

Всех животных Линней разделил на шесть классов (млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, насекомые и черви) и каждому классу дал соответствующую характеристику.

Каждому животному он также дал родовое и видовое название: Синица большая, Синица болотная (гаечка), Синица черная (ковка); Воробей домовой, Воробей полевой и так далее.

Линней первый выделил классы млекопитающих и птиц причислил к млекопитающим кита (которого раньше принимали за рыбу) и отделил червей от насекомых.

Человека Линней поместил рядом с обезьянами. Он сделал это за 120 лет до Ч. Дарвина, обосновавшего происхождение человека. Но при этом Линней заметил, что близость в системе не говорит о кровном родстве.

Вопроса о происхождении видов для Линнея не существовало. Он полагал, что все виды созданы «всемогущим Творцом».

Карл Линней умер 22 января 1778 г. Весь Упсальский университет присутствовал на похоронах. На могиле поставили памятник с медальоном и надписью «Карлу Линнею – князю ботаников. Друзья и ученики. 1778 г».

– Какая наука занимается классификацией и описанием родственных организмов? (Систематика)

5. Слово учителя

Наибольшее развитие систематика получила в биологии, где её задачей является описание и обозначение всех существующих и вымерших организмов, установление родственных отношений и связей между отдельными видами и группами видов. Стремясь к созданию полной системы, или классификации, органического мира, систематика опирается на данные и теоретические положения всех биологических дисциплин; по своему духу и характеру систематика неразрывно связана с теорией эволюции. Особая функция систематики состоит в создании практической возможности ориентироваться во множестве существующих видов животных (около 1,5 млн.), растений (около 350-500 тыс.) и микроорганизмов. Это относится и к вымершим видам. Систематика животных и систематика растений имеют одни задачи и много общего в методах исследования.

Чарльз Дарвин предложил понимать естественную систему как результат исторического развития живой природы. Он писал в книге «Происхождение видов»: …общность происхождения и есть та связь между организмами, которая раскрывается перед нами при помощи наших классификаций».

Дарвин предположил, что наблюдаемая таксономическая структура связана с их происхождением друг от друга. Так возникла эволюционная систематика, ставящая во главу угла выяснение происхождения организмов, для чего используются как морфологические, так и эмбриологические и палеонтологические методы.

Новый шаг в этом направлении был сделан последователем Дарвина, немецким биологом Эрнстом Геккелем. Из генеалогии Геккель заимствовал понятие «генеалогическое (родословное) древо». Родословное древо Геккеля включало все известные к тому времени крупные группы живых организмов, а также некоторые неизвестные (гипотетические) группы, которые играли роль «неизвестного предка» и помешались в развилках ветвей или в основании этого древа. Такое чрезвычайно наглядное изображение очень помогло эволюционистам, и с тех пор – с конца XIX века – филогенетическая систематика Дарвина-Геккеля господствует в биологической науке. Одним из первых следствий победы филогенетики стало изменение последовательности в преподавании курсов ботаники и зоологии в школах и университетах: если раньше изложение начинали с млекопитающих (как в «Жизни животных» А. Брема), а затем спускались «вниз» по «лестнице природы», то теперь изложение начинают с бактерий или одноклеточных животных.

Биологическая систематика – дисциплина, в задачи которой входит разработка принципов классификации живых организмов и практическое приложение этих принципов к построению системы. Под классификацией здесь понимается описание и размещение в системе всех существующих и вымерших организмов.

Предмет изучения систематики – описание, обозначение, классификация и построение системы живой природы, которая бы не только отражала сходство в строении организмов и их родство, но и учитывала историю возникновения и эволюцию разных групп организмов. (Приложение 1 Слайды 10-15).

В настоящее время используется совокупность признаков организмов:

Особенности строения организмов и их клеток;

История развития группы на основе ископаемых остатков;

Особенности размножения и эмбрионального развития;

Нуклеотидный состав ДНК и РНК;

Состав белков;

Тип питания;

Тип запасных питательных веществ;

Распространение организмов и т.д.

Принципы систематики

Одну из первых систем живой природы создал шведский натуралист К. Линней и описал ее в «Системе природы» (1758). Его труды положены в основу современной научной систематики.

В основу своей системы К. Линней положил два принципа: бинарной номенклатуры и иерархичности.

В соответствии с бинарной номенклатурой каждый вид называется по-латыни двумя словами: существительным и прилагательным.

По современным правилам, упоминая вид организмов в тексте (научной статье, книге) впервые, приводят по-латыни и фамилию автора, его описавшего. Например, лютик ядовитый пишется RanunculussceleratusLinnaeus (Лютик ядовитый Линнея). Некоторые самые знаменитые систематики настолько общеизвестны, что их фамилии пишутся сокращенно. Например, Trifoliumrepens L . (Клевер ползучий Линнея).

Если виду дано название, изменять его нельзя.

Принцип иерархичности или соподчиненности, означает, что виды животных, объединяются в роды, роды – в семейства, семейства – в отряды, отряды – в классы, классы – в типы, типы – в царства.

При классификации бактерий, грибов и растений вместо ранга отряд используется порядок, а вместо тип – отдел. Часто, чтобы подчеркнуть разнообразие в какой-либо группе, используют подчиненные категории, например, подвид, подрод, подотряд, подкласс или надсемейство, надкласс.

В микробиологии употребляются такие термины, как " штамм " и " клон ".

Любое растение или животное должно последовательно принадлежать ко всем семи категориям.

Сравнительно новым является понятие надцарства. Оно было предложено в 1990 Карлом Вёзе и ввело разделение всей биомассы Земли: 1) эукариоты (все организмы, клетки которых содержат ядро); 2) бактерии и археи.

Обладающих единственным в своём роде набором морфологических (структурных) и функциональных признаков, т.е. внешним видом, особенностями расположения органов и их работы и т.п;

Способных, скрещиваясь между собой, давать плодовитое потомство;

Сходных по генотипу (количеству, размеру и форме хромосом);

Занимающих одну и ту же экологическую нишу.

Изучение биологического разнообразия, описание новых, еще не известных науке видов пока далеки от завершения. Находки новых видов возможны даже среди таких крупных животных, как млекопитающие. В середине 50-х годов XX в. ленинградский зоолог А.В. Иванов открыл новый тип животных – погонофоры. По масштабам это открытие может быть сравнимо с открытием новой планеты Солнечной системы.

6. Фронтальная беседа по проверке изученного материала.

IV. Закрепление

Тестирование (устное).

1. К каким растениям относятся водоросли?

К низшим;

К высшим;

2. К какому отделу относятся растения, занимающие в настоящее время господствующее положение на Земле?

К водорослям;

К покрытосеменным.

3. К какой группе живых организмов относятся бактерии?

К эукариотам;

К прокариотам;

К внеклеточным организмам;

Все ответы верны.

4. Почему растения, грибы, животных относят к эукариотам?

Они не делятся митозом;

Они не имеют оформленного ядра;

Они имеют оформленное ядро;

Они имеют ядерную ДНК, замкнутую в кольцо.

5. На какиеподцарства делят царство животных?

На беспозвоночных и позвоночных;

На земноводных, рыб, пресмыкающихся, птиц;

На одноклеточных и многоклеточных;

На червей, членистоногих, моллюсков, хордовых.

Домашнее задание: повторить конспект.

Биологи́ческая система́тика - научная дисциплина, в задачи которой входит разработка принципов классификации живых организмов и практическое приложение этих принципов к построению системы. Под классификацией здесь понимается описание и размещение в системе всех существующих и вымерших организмов.

Основные цели систематики:

наименование (в том числе и описание) таксонов,

диагностика (определение, то есть нахождение места в системе),

экстраполяция, то есть предсказание признаков объекта, основывающееся на том, что он относится к тому или иному таксону. Например, если на основании строения зубов мы отнесли животное к отряду грызунов, то можем предполагать, что у него имеется длинная слепая кишка и стопоходящие конечности, даже если нам неизвестны эти части тела.

Современные классификации живых организмов построены по иерархическому принципу. Различные уровни иерархии (ранги) имеют собственные названия (от высших к низшим): царство, тип или отдел, класс, отряд или порядок, семейство, род и, собственно, вид. Виды состоят уже из отдельных особей. Принято, что любой конкретный организм должен последовательно принадлежать ко всем семи категориям. В сложных системах часто выделяют дополнительные категории, например, используя для этого приставки над- и под- (надкласс, подтип и т. п.). Каждый таксон должен иметь определённый ранг, то есть относиться к какой-либо таксономической категории. Сравнительно новым является понятие надцарства, или биологического домена. Оно было предложено в 1990 году Карлом Вёзе и ввело разделение всех биологических таксонов на три домена: 1) эукариоты (домен, объединивший все организмы, клетки которых содержат ядро); 2) бактерии; 3) археи.

Вид (лат. species) - основная структурная единица биологической систематики живых организмов (животных, растений и микроорганизмов) - таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды.

Вид-элементарная единица всего живого.

Популя́ция (от лат. populatio - население) - это совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории.

Популяция - совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида.



6. Клеточная теория, сформулируйте основные положения клеточной теории. Как Вы считаете, какова роль этой теории в биологии?

Клеточная теория - основополагающая для биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838). Рудольф Вирхов позднее (1858) дополнил её важнейшим положением (всякая клетка происходит от другой клетки).

Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерии имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни. Клеточная теория дополнялась и редактировалась с каждым разом.

Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна:

1) Все животные и растения состоят из клеток.

2) Растут и развиваются растения и животные путём возникновения новых клеток.

3) Клетка является самой маленькой единицей живого, а целый организм - это совокупность клеток.

Основные положения современной клеточной теории:

1) Клетка - элементарная единица живого, вне клетки жизни нет.

2) Клетка - единая система, она включает множество закономерно связанных между собой элементов, представляющих целостное образование, состоящее из сопряжённых функциональных единиц - органоидов.

3) Клетки всех организмов гомологичны.

4) Клетка происходит только путём деления материнской клетки, после удвоения её генетического материала.

5) Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом.

6) Клетки многоклеточных организмов тотипотентны(способность клетки путем деления дать начало любому клеточному типу организма.)

Дополнительные положения клеточной теории.

Для приведения клеточной теории в более полное соответствие с данными современной клеточной биологии список её положений часто дополняют и расширяют. Во многих источниках эти дополнительные положения различаются. ннанабор достаточно произволен.

1) Клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности и не полностью гомологичны друг другу (см. ниже).

2) В основе деления клетки и размножения организмов лежит копирование наследственной информации - молекул нуклеиновых кислот («каждая молекула из молекулы»). Положения о генетической непрерывности относится не только к клетке в целом, но и к некоторым из её более мелких компонентов - к митохондриям, хлоропластам, генам и хромосомам.

3) Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединённых и интегрированных в системе тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных (молекулярная регуляция).

4) Клетки многоклеточных тотипотентны(способность клетки путем деления дать начало любому клеточному типу организма.), то есть обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией (работой) различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию - к дифференцировке.

7. Почему клетку определяют в качестве элементарной единицы жизни и в чем заключаются доказательства того, что клетка действительна, является элементарной единицей жизни?

Тоесть все живые организмы либо является многоклеточными(состоят из большого кол-ва клеток) или одноклеточными, но все они имеют клеточную структуру строения. Бактерии находятся на промежутке живой и неживой природы, но и их строение близко к клеточному. Все вещества из которых состоит клетка, не являются составными живой природы вне клетки. Таким образом, как в математике существуют единицы измерения, так и в живой природе единицей измерения является клетка. Вне клетки жизни нет. Растут и развиваются растения и животные путём возникновения новых клеток.

8. Как вы понимаете различия между доядерными и ядерными организмами? Гипотезы происхождения эукариотических клеток.

Особенности строения доядерных организмов:

1) отсутствие оформленного ядра, ядерной оболочки, ядерное вещество располагается в цитоплазме;

2) ДНК сосредоточена в одной хромосоме, имеющей форму кольца и располагающейся в цитоплазме;

3) отсутствие ряда органоидов: митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи;

4) все организмы этой группы одноклеточные.

Особенности строения ядерных организмов:

1) наличие в клетке оформленного ядра, отграниченного от цитоплазмы оболочкой с порами;

2) наличие всего комплекса органоидов цитоплазмы: митохондрий, аппарата Гольджи, лизосом, рибосом, эндоплазматической сети, клеточного центра, а также плазматической мембраны и наружной оболочки у клеток растений, грибов;

3) наличие нескольких хромосом, расположенных в ядре.

Ископаемые останки клеток эукариотического типа обнаружены в породах, возраст которых не превышает 1,0-1,4 млрд. лет. Более позднее возникновение, а также сходство в общих чертах их основных биохимических процессов(самоудвоение ДНК, синтез белка на рибосомах) заставляют думать о том, что эукариотические клетки произошли от предка, имевшего прокариотическое строение.

Наиболее популярна в настоящее время симбиотическая гипотеза происхождения эукориотических клеток, согласно которой основой, или клеткой-хозяином, в эволюции клетки эукариотического типа послужил анаэробный прокариот , способный лишь к амебоидному движению. Переход к аэробному дыханию связан с наличием в клетке митохондрий, которые произошли путём изменений симбионтов – аэробных бактерий, проникших в клетку – хозяина и сосуществовавших с ней.

Согласно инвагинационной гипотезе , предковой формой эукариотической клетки был аэробный прокариот . Внутри такой клетки – хозяина находилось одновременно несколько геномов, первоначально прикреплявшихся к клеточной оболочке. Органеллы, имеющие ДНК, а также ядро, возникли путём впячивания и отшнуровывания участков оболочки с последующей функциональной специализацией в ядро, митохондрии, хлоропласты. В процессе дальнейшей эволюции произошло усложнение ядерного генома, появилась система цитоплазматических мембран.

9. Что вы знаете о бактериях и об их свойствах? Понятие и генотипе и фенотипе микроорганизмов. Перенос генетической информации – конъюгация, трансдукция, трансформация.

БАКТЕРИИ, простые одноклеточные микроскопические организмы, принадлежащие к царству Prokaryotae (прокарио-ты). У них нет четко выделенного ядра, в большинстве их отсутствует ХЛОРОФИЛЛ. Многие из них обладают подвижностью, плавают при помощи хлыстообразных жгутиков. Размножаются преимущественно делением. В неблагоприятных условиях многие из них способны консервироваться внутри спор, обладающих высокой сопротивляемостью благодаря плотным защитным оболочкам. Подразделяются на АЭРОБНЫЕ И АНАЭРОБНЫЕ. Хотя патогенные бактерии являются причиной большинства человеческих заболеваний, многие из них безобидны или даже полезны для человека, поскольку составляют важное звено ПИЩЕВЫХ ЦЕПЕЙ, например, они способствуют переработке растительных и животных тканей, преобразованию азота и серы в АМИНОКИСЛОТЫ и другие соединения, которые могут использовать растения и животные; В некоторых бактериях содержится хлорофилл, и они участвуют в ФОТОСИНТЕЗЕ; Тысячелетиями человек использовал молочнокислых бактерий для производства сыра, йогурта, кефира, уксуса, а также квашения; Благодаря быстрому росту и размножению, а также простоте строения, бактерии активно применяются в научных исследованиях по молекулярной биологии, генетике, генной инженерии и биохимии; В кишечнике человека в норме обитает от 300 до 1000 видов бактерий общей массой до 1 кг, а численность их клеток на порядок превосходит численность клеток человеческого организма. Они играют важную роль в переваривании углеводов, синтезируют витамины, вытесняют патогенные бактерии. Можно образно сказать, что микрофлора человека является дополнительным «органом», который отвечает за пищеварение и защиту организма от инфекций.

Генотип – совокупность всех генов, присущих данному организму, т.е. его генетическая конституция.

Фенотип – внешнее, видимое проявление генотипа, обусловленное им и воздействием окружающей среды.

Конъюгация (от лат. conjugatio - соединение) - это процесс точного и тесного сближения гомологичных хромосом.

Трансдукция (от лат. transductio - перемещение) - процесс переноса бактериальной ДНК из одной клетки в другую бактериофагом. Общая трансдукция используется в генетике бактерий для картирования генома и конструирования штаммов. К трансдукции способны как умеренные фаги, так и вирулентные, последние, однако, уничтожают популяцию бактерий, поэтому трансдукция с их помощью не имеет большого значения ни в природе, ни при проведении исследований.

Трансформация (генетика) - процесс поглощения клеткой организма свободной молекулы ДНК из среды и встраивания её в геном, что приводит к появлению у неё новых наследуемых признаков, характерных для организма-донора ДНК.

10. Строение и размножение вирусов. Какова роль вирусов в качестве экспериментальных моделей в молекулярной биологии? Сформулировать гипотезу о происхождении вирусов?

Ви́рус (лат. virus - яд) - субклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток организма. По природе вирусы являются автономными генетическими элементами, имеющими внеклеточную стадию в цикле развития. Вирусы представляют собой микроскопические частицы, состоящие из молекул нуклеиновых кислот - ДНК или РНК (некоторые, например мимивирусы, имеют оба типа молекул), заключённые в белковую оболочку, способные инфицировать живые организмы. Белковую оболочку, в которую упакован геном, называют «капсид».

Просто организованные вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и нескольких белков, образующих вокруг неё оболочку - капсид. Примером таких вирусов является вирус табачной мозаики. Его капсид содержит один вид белка с небольшой молекулярной массой. Сложно организованные вирусы имеют дополнительную оболочку - белковую или липопротеиновую; иногда в наружных оболочках сложных вирусов помимо белков содержатся углеводы. Примером сложно организованных вирусов служат возбудители гриппа и герпеса. Их наружная оболочка - это фрагмент ядерной или цитоплазматической мембраны клетки-хозяина, из которой вирус выходит во внеклеточную среду.

Вирусы размножаются путем воспроизводства себя в инфицированной клетке хозяина за счет собственной геномной нуклеиновой кислоты.

Размножение вирусов включает в себя три процесса: репликацию вирусной нуклеиновой кислоты, синтез вирусных белков и сборку вирионов. Размножение (репликация) вирусов – процесс, в ходе которого вирус, используя собственный генетический материал и синтетический аппарат клетки-хозяина, воспроизводит подобное себе потомство. В самом общем виде репликация вируса на уровне единичной клетки складывается из нескольких последовательных стадий: 1) прикрепление вируса к клеточной поверхности; 2) проникновение через наружные мембраны клетки; 3) обнажение генома; 4) синтез (транскрипция) нуклеиновой кислоты вируса с образованием дочерних молекул геномной РНК и, в случае ДНК-содержащих вирусов, информационной вирусной и-РНК; 5) синтез вирус-специфических белков; 6) сборка новых вирионов и выход их из пораженной клетки. Прохождение всех указанных стадий составляет один цикл размножения. На уровне системы клеток в виде ткани или органа циклы размножения часто бывают асинхронными, и вирус из пораженных клеток проникает в здоровые.

Молекулярная биология, изучающая фундаментальные основы жизни, является в значительной степени детищем микробиологии. В качестве основных объектов изучения в ней используют вирусы и бактерии, а основное направление - молекулярная генетика основана на генетике бактерий и фагов.

Существует три теории происхождения вирусов. Согласно первой вирусы - результат дегенерации одноклеточных организмов. В эволюции дегенерация - отнюдь не редкий процесс, но эта теория не объясняет разнообразие вирусов.

Между вирусами возможен обмен целыми блоками генетической информации, причем эти вирусы могут быть генетически весьма далеки друг от друга. Новые функции у вирусов могут возникать при неожиданном сочетании собственных генов и интеграции генов чужих. Увеличение генотипа вируса за счет неработающих генов может привести к образованию новых генов. Все эти механизмы делают вирусы одними из самых быстроизменяющихся организмов на земле.

11. Какова роль бактерий в природе и в жизни человека? Какие морфологические формы бактерий Вы знаете?


Бактерии активно участвуют в биогеохимических циклах на нашей планете (в т. ч. в круговороте большинства химических элементов). Деятельность бактерий имеет также глобальный характер. Например, из 4,3-1010 т (гигатонн) органического углерода, фиксированного в процессе фотосинтеза в мировом океане, около 4,0-1010 т минерализуется в водной толще, причём 70-75% из них - бактериями и некоторыми другими микроорганизмами, а суммарная продукция восстановленной серы в осадках океана достигает 4,92-108 т в год, что почти в три раза превышает суммарную годовую добычу всех видов серосодержащего сырья, используемого человечеством. Основная часть парникового газа - метана, поступающего в атмосферу, образуется бактерииями (метаногепами).

Бактерии являются ключевым фактором почвообразования, зон окисления сульфидных и серных месторождений, образования железных и марганцевых осадочных пород и т.д.

Некоторые бактерии вызывают тяжёлые заболевания у человека, животных и растений. Нередко они становятся причиной порчи селхоз. продукции, разрушения подземных частей зданий, трубопроводов, металлических конструкций шахт, подводных сооружений и т.д. Изучение особенностей жизнедеятельности этих бактерии позволяет разработать эффективные способы защиты от вызываемых ими повреждений. В то же время положительную роль бактерий для человека невозможно переоценить. С помощью бактерий получают вино, молочные продукты, закваски и др. продукты, ацетон и бутанол, уксусную и лимонную кислоты, некоторые витамины, ряд ферментов, антибиотики и каротиноиды. Бактерии участвуют в трансформации стероидных гормонов и др. соединений. Их используют для получения белка (в т. ч. ферментов) и ряда аминокислот. Применение бактерий для переработки с.-х. отходов в биогаз или этанол даёт возможность создания принципиально новых возобновляемых энергетических ресурсов. Бактерии используют для извлечения металлов (в т.ч. золота), увеличения нефтеотдачи пластов. Благодаря бактериям и плазмидам стало возможным развитие генетической инженерии. Изучение бактерий сыграло огромную роль в становлении многих направлений биологии, в медицине, агрономии и др. Велико их значение в развитии генетики, т.к. они стали классическом объектом для изучения природы генов и механизмов их действия. С бактериями связано установление путей метаболизма различных соединений и др.

Классификация бактерий

1. Кокки (овоидной формы) . При этом выделяют:
Микрококки – делятся в одной плоскости, располагаются одиночно и беспорядочно, патогенных нет, Грамм положительны.
Диплококки – делятся в одной плоскости, располагаются попарно. Некоторые имеют бобовидную форму (например, Neisseria gonorrheae). Грамм отрицательны.
Стрептококки – делятся в одной плоскости, располагаются в виде цепочки. Патогенны, вызывают ангину, скарлатину, гнойные заболевания, Грамм положительны.
Стафилококки – делятся в нескольких плоскостях, располагаются в виде грозди винограда. Наиболее частые возбудители гнойных заболеваний. Грамм положительны.

Тетракокки – делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, располагаются по четыре. Патогенны очень редко. Грамм положительны.
Сарцины – делятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Располагаются по восемь, шестнадцать, тридцать два. Особенно часто находят в воздухе. Условно патогенны. Грамм положительны.

2. Палочковидные формы . Их делят на:
Бактерии – спор не образуют.
Бациллы – аэробные спорообразующие бактерии. Грамм положительны. Например, B. antracis – возбудитель сибирской язвы.
Клостридии – анаэробные спорообразующие бактерии. Грамм положительны. Напоминают теннисную ракетку. Относят возбудителя столбняка, ботулизма, газовой гангрены.
Грамм отрицательные палочковидные формы. Относят кишечную палочку, иерсинию пестис (возбудитель чумы), возбудителей брюшного тифа, сальмонеллеза, бруцеллеза.

3. Извитые формы . Различают:
Вибрионы – один изгиб, который не превышает четверти оборота, хотя могут иметь вид палочки или запятой (холерный вибрион).
Спириллы – малое число витков (2-3)
Спирохеты – завитков от 10 до 14, по Романовскому-Гимзе красятся в бледно розовый цвет. Например, возбудитель сифилиса – бледная спирохета.

12. Каковы принципиальные различия между клетками-прокариот и клетками-эукариот. Является ли одноклеточность признаком прокариот?

Все живые организмы, имеющие клеточное строение, делятся на две группы: прокариоты (безъядерные) и эукариоты (ядерные).