1.1: Рослини, ботаніка та королівства
- Page ID
- 6698
Ботаніка - це наукове вивчення рослин і рослинноподібних організмів. Це допомагає нам зрозуміти, чому рослини так життєво важливі для світу. Рослини запускають більшість харчових і енергетичних ланцюгів, вони забезпечують нас киснем, їжею і ліками. Рослини можна розділити на дві групи: рослини\(_1\) і рослини\(_2\). Рослини\(_1\) містять всі фотосинтезуючі організми, які використовують світло\(\ce{H2O}\), а також\(\ce{CO2}\) виробляють органічні сполуки і\(\ce{O2}\). Рослини\(_1\) визначаються екологічно (виходячи з їх ролі в природі). Деякі рослини\(_1\) можуть бути бактеріями або навіть тваринами! Одним із прикладів цього є зелений слимак, Elysia chlorotica (див. Рис.\(\PageIndex{1}\)). Зелені слимаки збирають хлоропласти з водоростей і використовують їх протягом усього життя як виробники продуктів харчування. Тому зелені слимаки - це і тварини, і рослини\(_1\).
Рослини\(_2\) - це всі організми з царства Вегетабілія. У нормі рослини\(_2\) являють собою зелені організми зі стеблом і листям. Ми можемо визначити їх також як багатотканинні, наземні та насамперед фотосинтезуючі еукаріоти. Це визначення є таксономічним (засноване на еволюції).
Можна, щоб організм був рослинним,\(_2\) але не рослинним\(_1\) (рис.\(\PageIndex{2}\)). Ті, хто потрапляє в цю категорію, є повністю паразитичними рослинами (мікопаразити, такі як Pterospora, кореневі паразити, такі як Hydnora, стовбурові паразити, такі як Cuscuta, і внутрішні паразити, такі як Pilostyles), які не практикують фотосинтез, але мають тканини, наземний спосіб життя і походить від фотосинтетичних предків. Рослини можна розуміти на декількох рівнях організації: (зверху вниз) (а) екосистеми або таксони, (б) популяції, (в) організми, (г) органи, (е) тканини, (f) клітини, (г) органели і (h) молекули (рис.\(\PageIndex{3}\)). Ботаніка вважається «часточкою науки», оскільки вона охоплює кілька рівнів організації.
таксономія
Таксономія, систематика та класифікація - це терміни з подібними значеннями; всі вони стосуються переважної різноманітності живих організмів, бо існує понад 2 000 000 видів (і 300 000 з них належать до рослин\(_2\)). Філогенетика - більш модний термін; він підкреслює еволюційну історію (філогенез) таксономічних груп (таксонів). Ця таксономічна організація є ієрархічною. Більшість вчених приймають сім основних рівнів таксономії (рангів): найвищим є царство, за яким слідують філум, клас, порядок, сім'я, рід і, нарешті, види.
Найвищий ранг, царства легко зрозуміти як піраміда життя e (Рисунок\(\PageIndex{4}\)), яка розділена на чотири рівні - королівства. На дні знаходиться Монера, яка складається з прокаріотів (Бактерії і Археї). Це перший рівень життя: у монери найпростіші клітини без ядра. Наступний рівень - Protista. Це еукаріоти (ядерні клітини) без тканин; деякі приклади - водорості та гриби. Заключний рівень складається з двох груп: Vegetabilia і Animalia. Вони обидва мають тканини, але отримали їх для абсолютно різних цілей. Тварини мають тканини для полювання та перетравлення, тоді як рослини мають тканини, головним чином, для виживання на суші. Вірі, які згадуються збоку, не є живими істотами, а лише шматочками ДНК або РНК, які «збилися» з клітин живих організмів усіх чотирьох царств. Незважаючи на те, що вони неживі, віруси здатні до еволюції.
Рослини\(_2\) (царство Вегетабілія) містять понад 300 000 видів і поділяються на кілька підгруп (рис. 5.1.1).
Ранги використовуються для порівняння таксономічних груп (таксонів) з різних основних груп. Ніяких точних визначень немає для конкретних рангів, але вважається, що вони
пов'язані з часом розбіжності (поділу) між таксонами. На додаток до семи рангів, згаданих вище, систематика рослин використовує проміжні ряди, такі як підсімейство, підклас або надпорядок - коли таксономічна структура занадто складна.
Нижче наведено приклад імен, що використовуються для різних рангів. Зверніть увагу, що назви, що використовуються для деяких рангів, мають стандартизовані закінчення (підкреслені):
| англійська | Латинська | Приклад 1 | Приклад 2 |
|---|---|---|---|
| Царство | Регнум | Вегетабілія | Тварини |
| Філум | Філум | Спермато | Хорда |
| Клас | Классіс | Покритонасінні (Magnoli opsida) | ссавців |
| Замовити | Ордо | Лілі Алєс | Примати |
| Сім'я | Фамілія | Аспарагічна оцет | Ідея гоміна |
| Рід | Рід | хлорофітум | Гомо |
| Види | Види | Хлорофітум комсус (Thunb.) Джака. | Гомо сапієнс Л. |
Нерідкі випадки, коли один вид має кілька географічних рас без чітких меж між ними. Прикладом може бути кропива пекуча, Urtica dioica. У Північній Америці багато кропиви мають більш вузькі листя і менш пекучі, ніж в Євразії. Однак між цими расами існує безліч проміжних форм. Щоб відобразити це, таксономісти ввели два підвиди: в даному випадку Urtica diuica subsp. Діока («Євразійський») і У.
діодика subsp. Gracilis («Північноамериканський»). Ще одна часто використовувана підвидова категорія, яка є сортом. Культивари часто використовуються в садівництві. Наприклад, багато троянд у вирощуванні належать до різних сортів Rosa banksiae, а жовті троянди часто Rosa banksiae cv. «Lutea», де остання частина назви - для сорту.
Назви видів - біноміали, які складаються з назви роду і видового епітета:
\(\overbrace{\underbrace{\strut\mathrm{Chlorophytum}}_{\mbox{Name of genus}} \underbrace{\strut\mathrm{comosum}}_{\mbox{Species epithet}} \underbrace{\strut\mathrm{(Thunb.)}}_{\mbox{First author}} \underbrace{\strut\mathrm{Jacq.}}_{\mbox{Second author}} \underbrace{\strut 1862}_{\mbox{Year of description}}} ^{\mbox{ Name of species}}\)
Якщо хтось не знає точного виду, замість епітету використовується ярлик «sp.», а «spp.» використовується як ярлик для декількох невідомих видів. Потрібно використовувати похилий шрифт, коли друкується назва виду або роду. Усі наукові назви мають великі літери, але друге слово в назві виду (епітет виду) завжди починається з малої літери. Відомий факт, що деякі види мають гібридне походження, і в цих випадках ботаніки використовують знак множення (\(\times\)). Наприклад, слива звичайна (Prunus \(\times\)domestica) - гібрид між терном і аличею: Prunus spinosa \(\times\)Prunus cerasifera.
Група рослин або тварин повинна мати одне і тільки одне ім'я. В ідеалі ім'я повинно бути стабільним ідентифікатором на всі випадки життя. Але оскільки біологія - це «наука про виключення», деяким сімействам рослин дозволено носити дві назви. Як приклад, бобові (Leguminosae) часто називають «Fabaceae», а трави (Gramineae) мають другу назву «Poaceae».
Протягом довгої історії таксономії занадто багато назв було дано одним і тим же таксонам. На даний момент у нас є майже 20 000 000 найменувань для опису 2 000 000 видів. Ці 18 000 000 «зайвих імен» є синонімами, які не повинні використовуватися в науці. Для регулювання використання назв були створені номенклатурні коди. Ці коди вказують, наприклад, правило пріоритету: коли для однієї групи дано два імена, допустимо тільки більш раннє ім'я. Отже, рекомендується перераховувати автора і рік опису разом з назвою: «Homo sapiens L. 1758», що означає, що засновник таксономії Каролус Лінней (ярлик «L.») описав цей вид в 1758 році.
Ще одним важливим поняттям номенклатури є тип номенклатури. Практично це означає, що кожна назва виду повинна бути пов'язана з фізичним екземпляром музею. У ботаніці ці музеї складають колекції висушених і пресованих рослин, званих гербаріями. Типові екземпляри мають величезне значення, оскільки в природі немає ярликів, і тільки ці екземпляри «розкажуть» про справжні рослини або тварин, пов'язаних з конкретними назвами.
Назви таксонів вище видів також мають номенклатурні типи, але в цих випадках це інші назви, а не екземпляри. Цей приклад може уточнити використання на номенклатурних видах. Спочатку сімейство oleagnaceae (Elaegnaceae) містило два роду, Elaeagnus (oleagnus) і Hippophaë (обліпиха). До другого роду належать Hippophaë rhamnoides (сибірська обліпиха, тип виду) і Hippophaë canadensis (північноамериканська рослина). Томас Наттолл вирішив розділити обліпиху на два пологи. Оскільки один з них містить Hippophaë rhamnoides, тип виду, він повинен зберігати назву Hippophaë. Другий рід можна назвати довільно. Наттолл дав йому назву «Шепердія». В результаті вид, який мав назву Hippohaë canadensis L., став Shepherdia canadensis (L.) Горіх.
Таксономія рослин - це наука. Це означає, що наше розуміння груп рослин завжди буде змінюватися. Це також означає, що завжди існують різні конкуруючі думки, таксономічні гіпотези, які по-різному описують різноманітність рослин. Як результат, деякі групи рослин можуть бути прийняті в широкому сенсі, включаючи якомога більше підгруп. Наприклад, може існувати думка про Homo sapiens s.l. (sensu lato = широкий сенс), включаючи не тільки сучасних людей, але і неандертальців. Як противагу, інші думки можуть сприймати групи в строгому сенсі, а Homo sapiens s.str. (sensu stricto = суворий сенс) включає лише сучасних людей.