Підручник з Біології і екології. 10 клас. Соболь - Нова програма

Тема 1. БІОРІЗНОМАНІТТЯ

Природа! Вона вічно створює нові образи: те, що є, — того не було; те, що було, — вже більше не повториться...

Й. В. Гете

§ 5. БІОРІЗНОМАНІТТЯ. БІОСИСТЕМАТИКА

Основні поняття й ключові терміни: БІОРІЗНОМАНІТТЯ. БІОСИСТЕМАТИКА. Філогенетична систематика. Класифікація.

Пригадайте! Що таке біорізноманіття й систематика?

Поміркуйте!

Міжнародний день біологічного різноманіття (англ. International Day for Biological Diversity, IDB) — міжнародний день, який оголосила Генеральна Асамблея ООН для залучення уваги до проблем біорізноманіття, що є основною умовою існування біосфери. Цей день весь світ відзначає 22 травня, починаючи з 2000 р. А що таке біорізноманіття?

ЗМІСТ

Які чинники впливають на формування та розвиток біорізноманіття нашої Землі?

БІОРІЗНОМАНІТТЯ — це мінливість живої природи всередині видів, між видами та між екосистемами. Біологічне розмаїття, що відображає кількість, різноманітність і мінливість живої природи, існує скрізь — як у воді, так і на суходолі. Воно складається з усіх форм життя та організмів: від пріонів, віроїдів і вірусів, бактерій та архей аж до вищих рослин, справжніх тварин й людини. Всі типи біорізноманіття — генетичне, видове й екосистемне — пов'язані між собою. Так, генетичне різноманіття забезпечує видове, різноманітність екосистем створює умови для видоутворення. Які ж чинники впливають на біорізноманіття?

Причиною еволюції біорізноманіття є протиріччя між умовами середовища, що постійно змінюються, і спадковістю живої природи. Тому на формування біорізноманіття впливають зовнішні (наприклад, геологічні, кліматичні) та внутрішні (наприклад, рекомбінація генів, горизонтальне перенесення генів) чинники.

В еволюції живого на Землі постійно збільшувалося біорізноманіття біосистем різних рівнів організації під дією еволюційних чинників. Це рушійні чинники еволюції (природний добір) та елементарні чинники еволюції (популяційні хвилі, ізоляція, дрейф генів).

Багато науковців стверджують, що еволюція біорізноманіття тісно пов'язана з еволюцією екосистем, через те окрім відомих еволюційних чинників на еволюцію біорізноманіття суттєво впливають екологічні (абіотичні, біотичні та антропічні) чинники.

Особливим є вплив антропічного чинника. Згідно з доповіддю Всесвітнього фонду дикої природи (англ. World Wildlife Fund, WWF) з впливом діяльності людини пов'язане скорочення біорізноманіття Землі на 28 %.

Отже, еволюція біорізноманіття є історичним процесом, що відбувається під дією різних чинників.

Які основні методи, напрями та розділи сучасної біосистематики?

БІОСИСТЕМАТИКА (від грец. систематікос — упорядкований) — наука, що описує, називає й класифікує існуючі та вимерлі організми. Основне завдання цієї науки — створення системи органічного світу для орієнтації у величезній різноманітності організмів. Найпоширенішим методом біосистематики є порівняльно-морфологічний. Із арсеналу сучасних методів виокремимо хемосистематику (вивчення складу речовин й особливостей обміну речовин), каріосистематику (дослідження хромосомного набору різних видів), геносистематику (вивчення нуклеотидного складу ДНК і РНК у різних організмів). Останнім часом набула значного поширення молекулярна систематика, побудована на аналізі генетичного матеріалу. Основними напрямами сучасної систематики є цифровий (фенетика), еволюційний (філістика) та філогенетичний (кладистика). Фенетична систематика ґрунтується на загальній подібності організмів і може не відображати філогенетичні зв'язки. Родовідне дерево у цьому випадку називається дендрограмою. Еволюційна систематика ґрунтується на знаннях еволюційних відносин між спорідненими групами й подібності багатьох ознак організмів.

Іл. 6. Віллі Хенніг

Філогенетична систематика — напрям біосистематики, що визначає еволюційні взаємини серед різних видів на Землі, як сучасних, так і вимерлих. Інша назва цього напряму — кладистика (від грец. кладос — гілка) через те, що організми класифікують у порядку їхнього відгалуження від еволюційного дерева, незважаючи на морфологічну подібність. Засновником та автором кладистики є німецький ентомолог В. Хенніг (1913—1976) (іл. 6). У сучасній біосистематиці філогенетика слугує основним підходом до біокласифікації, і всі сучасні системи певною мірою містять інформацію, отриману за допомогою цього підходу. Результатом кладистичного аналізу походження таксона є діаграми, що їх називають кладограмами (іл. 7).

Іл. 7. Кладограма окремих таксонів хордових з виділеними характерними визначальними ознаками (апоморфіями)

Відповідно до завдань, що стоять перед систематикою, у її складі виокремлюють розділи — таксономію та номенклатуру. Таксономія вивчає принципи, методи й правила класифікації. Іншими словами, це теорія класифікації. Головна мета біологічної таксономії — створення природної системи органічного світу та з'ясування філогенетичної спорідненості. Біологічна номенклатура вивчає систему наукових назв та правил найменування груп живих організмів, об'єднаних за певними спорідненими зв'язками. Для зведення цих правил існують спеціальні номенклатурні кодекси (наприклад, «Міжнародний кодекс ботанічної номенклатури», «Міжнародний кодекс зоологічної номенклатури»).

Отже, сучасна систематика описує й упорядковує існуючі й вимерлі види, класифікує та визначає еволюційні зв'язки для створення системи органічного світу.

Які принципи наукової класифікації організмів?

Класифікація (від лат. classis — розряд, facio — робити) — це розділ систематики, в якому живі організми розподіляють за певною системою ієрархічно організованих категорій-таксонів. Класифікувати організм певного виду — це визначити ступінь його подібності й відмінності від інших організмів та вказати місце в системі органічного світу. Лише застосування різних методів систематики, глибокий аналіз ознак будови, функцій, поведінки та ретельне дослідження філогенетичних зв'язків дають змогу віднести вид до певного царства, типу, класу тощо. Кожній групі притаманні зазвичай визначальні відмінності, що властиві лише їй. Їх називають діагностичними ознаками. Так, волосяний покрив, діафрагма є діагностичними ознаками ссавців, а наявність плодів, квітів й подвійного запліднення — ознаками квіткових.

Розподіл організмів на групи здійснюється за допомогою систематичних категорій, якими є домен, царство, тип, клас, ряд, родина, рід і вид. Домени поєднують декілька царств, царства — поєднують типи і т. д. У систематиці цей принцип називають принципом ієрархії. У систематиці рослин й бактерій замість типу й ряду використовують відділ і порядок. За необхідності можуть бути використані проміжні категорії з префіксами над- чи під-, що додаються до основних (наприклад, підцарство, надцарство, підтип, надтип).

Таксономічне положення виду тварин

Домен

Еукаріоти

Царство

Справжні тварини

Тип

Хордові

Клас

Ссавці

Ряд

Псоподібні

Родина

Псові

Рід

Пес

Вид

Пес свійський

Таксономічне положення виду рослин

Домен

Еукаріоти

Царство

Зелені рослини

Відділ

Стрептофіти

Клас

Квіткові

Порядок

Розоцвіті

Родина

Розові

Рід

Яблуня

Вид

Яблуня домашня

Основною і найменшою одиницею класифікації є вид. Назва виду згідно з принципом бінарної номенклатури складається з двох слів: перше слово вказує на родову належність, а друге — на видову. Наприклад: пес свійський (Canis familiaris) або яблуня домашня (Malus domestica). Для порозуміння між науковцями різних країн щодо назв організмів в XVII ст. почали застосовувати міжнародну біологічну номенклатуру на основі латинської мови.

Отже, основними принципами наукової систематики є принципи ієрархічності та бінарної номенклатури.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Лабораторна робота 1

Визначення таксономічного положення виду в системі органічного світу

Мета: розвивати уміння застосовувати знання про критерії виду на практиці та формувати практичні уміння характеризувати види.

Обладнання: ілюстрації (гербарії, натуральні об’єкти тощо) двох видів одного роду.

Хід роботи

1. Укажіть українські й латинські назви видів, обраних для характеристики.

2. За допомогою основних таксономічних категорій визначте місце видів у системі органічного світу.

3. Назвіть ознаки родової належності, які свідчать про найтісніші родинні зв’язки, що відображають подібність та спільність походження. Яка причина подібності видів?

4. Укажіть ознаки видової належності. Яка причина відмінностей видів?

Підсумок роботи.

Біологія + Еволюція

Проаналізуйте кладограму гомінід, у якій відображено еволюційні зв’язки між існуючими нині видами (цифри вказують на час розходження груп у мільйонах років тому) та за її допомогою визначте таксономічне положення виду Людина розумна.

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Туризм. Біорізноманіття і туризм

Тема Міжнародного дня біологічного різноманіття у 2017 р.: «Біорізноманіття та сталий туризм». Тему обрано у зв’язку із проголошенням Генеральною Асамблеєю ООН 2017 року Міжнародним роком сталого туризму. Чому підтримка біорізноманіття є обов’язковою умовою в організації туристичної діяльності? Яке значення біосистематики у вивченні біорізноманіття?

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1—6

1. Що таке біорізноманіття? 2. Назвіть види біорізноманіття. 3. Що таке систематика? 4. Назвіть сучасні методи систематики. 5. Що таке класифікація? 6. Назвіть основні систематичні категорії.

7—9

7. Які чинники впливають на формування та розвиток біорізноманіття нашої Землі? 8. Назвіть основні методи, напрями та розділи сучасної систематики. 9. Які принципи наукової класифікації організмів?

10—12

10. Яке значення систематики для сучасних біологічних досліджень?