ТЕМА 1. БІОРІЗНОМАНІТТЯ

У цій темі ви дізнаєтесь про:

• сучасні принципи наукової систематики та її значення для біологічних досліджень;

• особливості організації, функціонування та принципи класифікації неклітинних форм життя (вірусів, віроїдів);

• особливості організації, процесів життєдіяльності та принципи класифікації прокаріотів (археїв і бактерій);

• сучасну систему еукаріотичних організмів;

• різноманітність органічного світу як наслідок еволюції.

§ 5. СИСТЕМАТИКА — НАУКА ПРО РІЗНОМАНІТНІСТЬ ОРГАНІЗМІВ

Пригадайте, які існують рівні організації живої матерії. Що мають на увазі під поняттям «біологічна система»?

Біорізноманіття нашої планети. Ви вже знаєте про вражаюче різноманіття біологічних систем різного рівня організації — біорізноманіття (або біологічне різноманіття). Зазвичай під поняттям «біорізноманіття» розуміють різноманітність проявів життя на трьох рівнях його організації: молекулярному, популяційно-видовому та екосистемному.

Неклітинні форми життя — це біологічні системи, які перебувають на молекулярному рівні організації живої матерії. Так, віруси складаються з молекул нуклеїнових кислот (або ДНК, або РНК), оточених оболонкою (до її складу входять білки або білки з ліпідами), віроїди — лише з молекули РНК (детальніше про них ви дізнаєтеся з § 8).

Прокаріоти (Доядерні) — здебільшого одноклітинні організми, клітини яких мають відносно просту будову: у них відсутнє сформоване ядро, більшість органел. До прокаріотів належать Археї та Бактерії (детальніше про їхню організацію ви дізнаєтеся з § 11).

Еукаріоти (Ядерні) — організми, клітини яких хоча б на певних етапах розвитку мають ядро. Їм властиві різноманітні органели. На сьогодні описано близько 2 млн видів еукаріотів (мал. 5.1), з яких понад 1,6 млн видів тварин (тільки сучасних видів комах нараховують понад 1 млн 70 тис. видів, тоді як хордових тварин — лише понад 42 тис. видів). Число видів рослин учені оцінюють у близько 320 тис., серед них переважають покритонасінні, або квіткові (280 тис. видів, або майже 88 % усього різноманіття рослин).

Мал. 5.1. Співвідношення різних груп еукаріотичних організмів: легко помітити, що серед них чітко переважають членистоногі (понад 66 % усього різноманіття еукаріотів): 1 — тип Членистоногі; 2 — хордові тварини; 3 — багатоклітинні безхребетні тварини (без членистоногих); 4 — гриби; 5 — рослини; 6 — одноклітинні еукаріоти

Щорічно вчені описують тисячі нових для науки видів, а також систематичні категорії вищого рангу: нові для науки роди, родини, ряди (порядки), класи і навіть типи (відділи). Найбільше нових знахідок обіцяє нам Світовий океан.

Цікаво знати

У 1955 році знайдено викопних морських ракоподібних, за зовнішнім виглядом не схожих на раніше відомих представників цієї групи; згодом було виявлено й нині існуючі види. 1981 року з'ясувалося, що це новий для науки клас ракоподібних — Реміпедії (мал. 5.2, 1). Це невеликі ракоподібні, що вільно плавають, мешкають у підводних печерах островів або материкового морського узбережжя Атлантичного та Тихого океанів. На початку 1970-х років знайдено інших невідомих мешканців морів фантастичного вигляду — лоріцифер (мал. 5.2, 2). Представники цього нового для науки типу — дрібні мешканці морів (розміри дорослих особин не перевищують 1 мм). 1997 року біля острова Сулавесі (Індонезія) учені відкрили новий вид латимерії — представника кистеперих риб (мал. 5.2, 3). Перший сучасний вид латимерії знайдено 1938 року біля берегів Південної Африки (мал. 5.3, 4). До того часу вчені вважали, що кистепері риби вимерли ще 65 млн років тому (мал. 5.3, 5).

Мал. 5.2. Нові для науки таксони тварин, описані у другій половині XX сторіччя: 1 — клас Реміпедії; 2 — тип Лоріцифери; 3 — вид латимерії, виявлений 1997 року біля берегів Індонезії; 4 — вид латимерії, що мешкає біля берегів Африки; 5 — відбиток кистеперої риби. Завдання: пригадайте, чому кистеперих риб вважають предками наземних хребетних тварин

Систематика — біологічна наука про різноманітність організмів, які населяють нашу планету. За допомогою цієї науки описують, дають назви всім організмам, які мешкають на нашій планеті тепер або мешкали колись. Основні галузі систематики: класифікація організмів та їхня номенклатура.

Класифікація — процес установлення і характеризування систематичних груп. Класифікування передує найменуванню таксонів, адже характер назви таксонів залежить від їхнього рангу. Номенклатура — розподіл назв між таксонами. Спочатку вчені здійснюють класифікацію. І лише після того, як вони переконаються, що досягли найкращої з можливих класифікацій, надають правильні назви виділеним таксонам.

Чому потрібно спочатку з’ясовувати ранг виявленого нового для науки таксона, а вже потім давати йому наукову назву? Тому, що досліджувана особина може становити не лише новий для науки вид, а й рід і, можливо, нову родину і т. д. Так, реміпедії (див. мал. 5.2, 1) виявилися не лише новими для науки видами, а й новими родами, родинами, рядом і навіть класом. Кожному із цих нових для науки таксонів надано відповідну нову назву й характеристику.

Запам'ятаємо

Систематика описує всіх істот, які мешкають на нашій планеті тепер або мешкали колись, дає їм назви та класифікує, тобто розподіляє їх по таксонах різного рангу.

Пригадаємо: основи наукової систематики заклав шведський учений К. Лінней. Як і сучасні вчені, він вважав, що вид — це сукупність особин, подібних між собою за будовою, які дають плодючих нащадків. Звісно, сучасні погляди на вид у біології значно ширші, вони базуються на даних різноманітних наук.

К. Лінней також запровадив принцип подвійних назв видів (бінарну номенклатуру). Ви пам’ятаєте, що наукова назва кожного виду складається з двох слів латинською мовою. Наприклад, Rosa canina — шипшина собача, вид рослин, поширений по всій Україні (мал. 5.3, 1). Перше слово (Rosa) означає назву роду (латинською мовою завжди пишеться з великої літери), до якого належить вид, а друге — видовий епітет (пишеться з малої літери). Така назва виду єдина для світової наукової спільноти.

На малюнку. 5.3, 2 зображено поширений в Україні вид — вивірку звичайну (її ще називають вивірка лісова, або руда). Нам він більше відомий як білка, хоча справжня білка — це один з підвидів вивірки звичайної, поширений на території Росії. Але хоч би як ми називали різними мовами цей вид, у нього є лише одна наукова назва — Sciurus vulgaris.

Мал. 5.3. Види рослин і тварин України: 1 — квітка шипшини собачої (Rosa canina); 2 — вивірка звичайна (Sciurus vulgaris)

Цікаво знати

До К. Ліннея назва виду часто була багатослівною, фактично становила собою його опис. Наприклад, один з видів мохоподібних має сучасну назву буксбаумія безлиста (Buxbaumia aphylla). Його колишня назва була такою: мох у вигляді волосу, безлистий, з потовщеною двостулковою головкою. Зрозуміло, що така назва занадто складна для запам'ятовування.

Кожен вид організмів має лише одну наукову назву, яку подають латинською мовою. До цієї назви ще додають прізвище особи, що описала вид, і рік, коли вид було описано. У нашому випадку — Sciurus vulgaris L.¹, 1758. Це означає, що вид вивірка звичайна описав у 1758 році К. Лінней.

¹На знак пошани до заслуг К. Ліннея його прізвище в назвах таксонів — Linnaeus — скорочують: L.

Навіщо зазначати рік описання виду? Один і той самий вид міг бути описаний неодноразово і в різні роки. Але остаточною назвою виду вважають ту, яку було дано вперше. Наприклад, паразита кишечнику людини та рибоїдних ссавців стьожака широкого (Diphyllobothrium latum L., 1758) К. Лінней описав ще й під назвою Taenia vulgaris L., 1758. Загалом стьожака широкого описували під різними назвами 53 рази!

Іншим важливим внеском К. Ліннея було застосування в систематиці системи взаємопідпорядкованих таксонів. Цей ієрархічний² принцип полягає в тому, що таксони нижчого рангу об’єднують у таксон вищого рангу. Ви пам’ятаєте, що як і в систематиці рослин або грибів, так і в систематиці тварин споріднені види об’єднують у роди. Так, види шипшина голчаста і шипшина собача належать до роду Шипшина. Близькі роди об’єднують у родини. Наприклад, роди Шипшина та Малина (Rubus) входять до родини Розові. Близькі родини об’єднують у порядки (у зоології — ряди). Наприклад, родини Розові та Шовковицеві (Тутові) — це дві родини порядку Розоцвіті. Близькі порядки (ряди) складають клас. Наприклад, порядки Розоцвіті та Капустоцвіті належать до класу Дводольні, або Магноліопсиди. Класи об’єднують у відділи (у зоології — типи). Наприклад, класи Однодольні та Дводольні — це класи відділу Покритонасінні, або Квіткові.

²Ієрархія — порядок підпорядкованості від нижчих ланок до вищих, організування їх у струнку єдину структуру.

Науку, яка вивчає організми, що мешкали в колишні геологічні періоди, називають палеонтологією. Палеонтологічні експедиції виявляють рештки таких організмів або сліди їхньої життєдіяльності, відновлюють їхній вигляд, установлюють особливості процесів життєдіяльності та визначають час існування (мал. 5.4).

Мал. 5.4. Палеонтологічні дослідження: 1 — скам’янілі рештки насінної папороті роду Алетоптерис; 2 — реконструкція листка алетоптериса з насінним зачатком; 3 — скелет птахоподібного динозавра — археоптерикса; 4 — реконструкція археоптерикса

Ключові терміни та поняття

біорізноманіття, систематика, класифікація, номенклатура, принцип подвійних назв видів (бінарна номенклатура).

Перевірте здобуті знання

1 Схарактеризуйте біорізноманіття нашої планети. Які основні групи біологічних систем воно охоплює? 2. Назвіть основні галузі систематики. Які їхні основні завдання? 3. У чому заслуга К. Ліннея у становленні систематики як науки? 4. У чому полягає принцип подвійних назв видів, які впровадив у науку К. Лінней? 5. Яку назву виду вважають науковою? Чому?

Поміркуйте

Чому сучасні класифікації організмів повинні включати не лише види, які існують сьогодні, а й ті, які вимерли раніше?