Часть серии о |
Эволюционная биология |
---|
|
В биологии , систематики (от Древнегреческих τάξις ( такси ) «расположение», и -νομία ( -nomia ) « метод ») является научным исследованием имен, определение ( ограничивающим ) и классификации групп биологических организмов на основе общих характеристик. Организмы группируются в таксоны (единственное число: таксон), и этим группам присваивается таксономический ранг. ; группы данного ранга можно агрегировать, чтобы сформировать более инклюзивную группу более высокого ранга, создавая таким образом таксономическую иерархию. Основные ранги в современном использовании - это домен , царство , тип ( в ботанике иногда используется разделение вместо типа ), класс , порядок , семейство , род и вид . Шведский ботаник Карл Линней считается основателем нынешней системы таксономии, поскольку он разработал ранжированную систему, известную как таксономия Линнея, для категоризации организмов и биномиальной номенклатуры. для наименования организмов.
С развитием теории, данных и аналитических технологий биологической систематики система Линнея превратилась в систему современной биологической классификации, предназначенной для отражения эволюционных отношений между организмами, как живыми, так и вымершими.
Точное определение таксономии варьируется от источника к источнику, но суть дисциплины остается: концепция, наименование и классификация групп организмов. [1] В качестве ориентира ниже представлены недавние определения таксономии:
Разнообразные определения либо помещают таксономию как подобласть систематики (определение 2), либо меняют эту взаимосвязь (определение 6), либо, кажется, считают эти два термина синонимичными. Существуют некоторые разногласия относительно того , считается ли биологическая номенклатура частью таксономии (определения 1 и 2) или частью систематики вне таксономии. [8] Например, определение 6 сочетается со следующим определением систематики, которое выводит номенклатуру за пределы таксономии: [6]
Целый набор терминов, включая таксономию, систематическую биологию , систематику, биосистематику , научную классификацию, биологическую классификацию и филогенетику , временами имел перекрывающиеся значения - иногда одинаковые, иногда немного разные, но всегда связанные и пересекающиеся. [1] [9] Здесь используется самое широкое значение слова «таксономия». Сам термин был введен в 1813 году де Кандолем в его « Теории élémentaire de la botanique» . [10]
Таксономическая ревизия или таксономическое обзор представляет собой новый анализ образцов вариации в конкретном таксоне . Этот анализ может быть выполнен на основе любой комбинации различных доступных типов признаков, таких как морфологические, анатомические, палинологические, биохимические и генетические. монографияили полная редакция - это пересмотр, который является исчерпывающим для таксона в отношении информации, предоставленной в определенное время и для всего мира. Другие (частичные) версии могут быть ограничены в том смысле, что они могут использовать только некоторые из доступных наборов символов или иметь ограниченный пространственный диапазон. Пересмотр приводит к подтверждению или новому пониманию взаимосвязей между субтаксонами в рамках изучаемого таксона, что может привести к изменению классификации этих субтаксов, идентификации новых субтаксов или слиянию предыдущих субтаксов. [11]
Термин « альфа-таксономия » в основном используется сегодня для обозначения дисциплины поиска, описания и наименования таксонов , особенно видов. [12] В более ранней литературе этот термин имел другое значение, относящееся к морфологической таксономии и результатам исследований конца XIX века. [13]
Уильям Бертрам Туррилл ввел термин «альфа-таксономия» в серии статей, опубликованных в 1935 и 1937 годах, в которых он обсуждал философию и возможные будущие направления дисциплины таксономии. [14]
... среди систематиков растет желание рассмотреть свои проблемы с более широкой точки зрения, исследовать возможности более тесного сотрудничества со своими цитологическими, экологическими и генетическими коллегами и признать, что некоторый пересмотр или расширение, возможно, радикального характера, их целей и методов, может быть желательным ... Turrill (1935) предположил, что, принимая старую бесценную таксономию, основанную на структуре и удобно обозначенную как "альфа", можно увидеть далекую таксономию, основанную на как можно более широкую основу морфологических и физиологических фактов и такую, в которой «найдется место для всех данных наблюдений и экспериментов, относящихся, пусть даже косвенно, к конституции, подразделению, происхождению и поведению видов и других таксономических групп». Идеалы могут,можно сказать, никогда не будет полностью реализовано. Однако они обладают огромной ценностью действовать как постоянные стимуляторы, и если у нас есть какой-то, даже нечеткий, идеал таксономии «омега», мы можем немного продвинуться вниз по греческому алфавиту. Некоторые из нас радуют себя, думая, что сейчас мы нащупываем таксономию «бета».[14]
Таким образом, Туррилл явно исключает из альфа-таксономии различные области исследования, которые он включает в таксономию в целом, такие как экология, физиология, генетика и цитология. Он также исключает филогенетическую реконструкцию из альфа-таксономии. [15]
Более поздние авторы использовали этот термин в другом смысле для обозначения разграничения видов (не подвидов или таксонов других рангов) с использованием любых доступных исследовательских методов, включая сложные вычислительные или лабораторные методы. [16] [12] Таким образом, Эрнст Майр в 1968 году определил « бета-таксономию » как классификацию рангов выше видов. [17]
Понимание биологического значения изменчивости и эволюционного происхождения групп родственных видов еще более важно для второго этапа таксономической деятельности, разделения видов на группы родственников («таксонов») и их расположения в иерархии родственных видов. высшие категории. Эта деятельность - это то, что обозначает термин «классификация»; ее также называют «бета-таксономией».
То, как следует определять виды в определенной группе организмов, порождает практические и теоретические проблемы, которые называются проблемой видов . Научная работа по определению видов называется микротаксономией. [18] [19] [12] В более широком смысле, макротаксономия - это изучение групп в подроде более высоких таксономических рангов и выше. [12]
В то время как некоторые описания таксономической истории пытаются датировать таксономию древними цивилизациями, подлинно научная попытка классификации организмов не предпринималась до 18 века. Ранние работы были в основном описательными и касались растений, которые были полезны в сельском хозяйстве или медицине. В этом научном мышлении есть несколько этапов. Ранняя таксономия была основана на произвольных критериях, так называемых «искусственных системах», включая систему половой классификации растений Линнея (конечно, классификация животных Линнеем была названа «Systema Naturae» («Система природы»), подразумевая, что он, по крайней мере, считал, что это больше, чем «искусственная система»). Позже появились системы, основанные на более полном рассмотрении характеристик таксонов, получившие название «естественные системы ", напримерде Жасси (1789 г.), де Кандоль (1813 г.) и Бентам и Хукер (1862–1863 гг.). Эти классификации описаны эмпирические закономерности и были предварительно эволюционными мышления. Публикация книги Чарльза Дарвина « О происхождении видов» (1859 г.) привела к новому объяснению классификаций, основанному на эволюционных отношениях. Это была концепция филетических систем с 1883 года. Типичным примером этого подхода являются подходы Эйхлера (1883) и Энглера (1886–1892). Появление кладистской методологии в 1970-х годах привело к классификации, основанной на единственном критерии монофилии , поддерживаемой наличиемсинапоморфии . С тех пор доказательная база была расширена данными молекулярной генетики, которые по большей части дополняют традиционную морфологию . [20] [ необходима страница ] [21] [ необходима страница ] [22] [ требуется страница ]
Наименование и классификация человеческого окружения, вероятно, началось с зарождения языка . Отличие ядовитых растений от съедобных является неотъемлемой частью выживания человеческих сообществ . Иллюстрации лекарственных растений появляются на египетских настенных росписях ок. 1500 г. до н.э., что указывает на понимание использования различных видов и наличие базовой систематики. [23]
Организмы впервые были классифицированы Аристотелем ( Греция , 384–322 гг. До н.э.) во время его пребывания на острове Лесбос . [24] [25] [26] Он классифицировал существа по их частям или, говоря современным языком, по признакам , таким как живорождение, наличие четырех ног, откладывание яиц, наличие крови или теплоту тела. [27] Он разделил все живое на две группы: растения и животных. [25] Некоторые из его групп животных, такие как Anhaima (животные без крови, переводятся как беспозвоночные ) и Enhaima (животные с кровью, примерно позвоночные), а также такие группы, как акулы и китообразные , все еще широко используются сегодня. [28] Его ученик Теофраст (Греция, 370–285 гг. До н.э.) продолжил эту традицию, упомянув около 500 растений и их использование в своей Historia Plantarum . Опять же, некоторые группы растений, все еще известные в настоящее время, можно проследить до Теофраста, такие как Cornus , Crocus и Narcissus . [25]
Таксономия в средних веках была в значительной степени на основе аристотелевской системы , [27] с дополнениями относительно философский и экзистенциального порядка существ. Это включало такие концепции, как великая цепочка бытия в западной схоластической традиции [27], опять же, в конечном счете, унаследованные от Аристотеля. Аристотелевская система не классифицировала растения или грибы из-за отсутствия микроскопов в то время [26], поскольку его идеи основывались на организации всего мира в едином континууме согласно scala naturae (естественная лестница). [25]Это тоже принималось во внимание в Великой цепи бытия. [25] Успехи были достигнуты такими учеными, как Прокопий , Тимофей Газский , Деметриос Пепагомен и Фома Аквинский . Средневековые мыслители использовали абстрактные философские и логические классификации, более подходящие для абстрактной философии, чем для прагматической систематики. [25]
В эпоху Возрождения и эпохи Просвещения категоризация организмов стала более распространенной [25], а таксономические работы стали достаточно амбициозными, чтобы заменить древние тексты. Иногда это приписывают разработке сложных оптических линз, которые позволили изучать морфологию организмов гораздо более подробно. Одним из первых авторов, воспользовавшихся этим технологическим скачком, был итальянский врач Андреа Чезальпино (1519–1603), которого называли «первым систематиком». [29] Его magnum opus De Plantis вышел в 1583 году и описал более 1500 видов растений. [30] [31]Два больших семейства растений, которые он впервые обнаружил, используются и сегодня: сложноцветные и брассовые . [32] Затем в 17 веке Джон Рей ( Англия , 1627–1705) написал много важных таксономических работ. [26] Возможно, его величайшим достижением был Methodus Plantarum Nova (1682 г.) [33], в котором он опубликовал подробную информацию о более чем 18 000 видов растений. В то время его классификации были, пожалуй, самыми сложными, из когда-либо созданных любым систематиком, поскольку он основывал свои таксоны на множестве комбинированных признаков. Следующие важные таксономические работы были выполнены Жозефом Питтоном де Турнефором (Франция, 1656–1708 гг.). [34]Его работа 1700 года, Institutiones Rei Herbariae , включала более 9000 видов из 698 родов, что напрямую повлияло на Линнея, поскольку это был текст, который он использовал в молодости. [23]
Шведский ботаник Карл Линней (1707–1778) [27] открыл новую эру таксономии. С его основных работами Systema Naturae 1 - е изданием в 1735 году, [35] Виды Plantarum в 1753, [36] и Systema Naturae 10 - го издание , [37] он произвел революцию в современной таксономии. В его работах реализована стандартизированная биномиальная система именования видов животных и растений [38].который оказался изящным решением хаотичной и неорганизованной таксономической литературы. Он не только ввел стандарт класса, порядка, рода и вида, но также дал возможность идентифицировать растения и животных из своей книги, используя меньшие части цветка. [38] Таким образом, родилась система Линнея , которая до сих пор используется в основном так же, как и в 18 веке. [38] В настоящее время систематики растений и животных рассматривают работу Линнея как «отправную точку» для правильных названий (в 1753 и 1758 годах соответственно). [39] Имена, опубликованные до этих дат, называются «предлиннеевскими» и не считаются действительными (за исключением пауков, опубликованных в Svenska Spindlar [40]). Даже таксономические названия, опубликованные самим Линнеем до этих дат, считаются долиннеевскими. [23]
Структура групп, вложенных в группы, была определена классификацией растений и животных Линнеем, и эти закономерности начали представлять в виде дендрограмм царств животных и растений ближе к концу 18 века, задолго до работы Чарльза Дарвина « О происхождении видов». был опубликован. [26] Образец «Природной системы» не влечет за собой порождающий процесс, такой как эволюция, но, возможно, подразумевает его, вдохновляя ранних мыслителей-трансмутационистов. Среди ранних работ , исследующих идею трансмутации видов были Erasmus Darwin «(дед Чарльза Дарвина) с 1796 Зоономия, или Законы органической жизни и Жан-Батиста Ламарка » sPhilosophie Zoologique 1809 года. [12] Идея была популяризирована в англоязычном мире благодаря спекулятивным, но широко читаемым « Остаткам естественной истории сотворения мира» , анонимно опубликованным Робертом Чемберсом в 1844 году. [41]
С теорией Дарвина быстро появилось всеобщее признание того, что классификация должна отражать дарвиновский принцип общего происхождения . [42] Представления о древе жизни стали популярными в научных работах, включая известные группы окаменелостей. Одной из первых современных групп, связанных с ископаемыми предками, были птицы . [43] Используя недавно обнаруженные окаменелости археоптерикса и гесперорниса , Томас Генри Хаксли заявил, что они произошли от динозавров, группы, официально названной Ричардом Оуэном в 1842 году. [44] [45]Полученное в результате описание динозавров, «породивших» птиц или являющихся «предками» птиц, является важнейшим признаком эволюционного таксономического мышления. По мере того как в конце 19-го и начале 20-го веков обнаруживалось и распознавалось все больше и больше групп окаменелостей, палеонтологи пытались понять историю животных на протяжении веков, связывая вместе известные группы. [46] С современным эволюционным синтезом начала 1940-х гг. Возникло по существу современное понимание эволюции основных групп. Поскольку эволюционная таксономия основана на таксономических рангах Линнея, в современном использовании эти два термина в значительной степени взаимозаменяемы. [47]
Кладистический метод возник с 1960 годом . [42] В 1958 году Джулиан Хаксли использовал термин « одетый» . [12] Позже, в 1960 году, Каин и Харрисон ввели термин кладистический . [12] Важной особенностью является организация таксонов в иерархическом эволюционном дереве с желанием, чтобы все названные таксоны были монофилетическими. [42] Таксон называется монофилетическим, если он включает всех потомков предковой формы. [48] [49] Группы, из которых удалены дочерние группы, называются парафилетическими , [48]в то время как группы, представляющие более одной ветви древа жизни, называются полифилетическими . [48] [49] Монофилетические группы распознаются и диагностируются на основе синапоморфий , общих производных состояний характера. [50]
Кладистические классификации совместимы с традиционной таксономией Линнея и Кодексами зоологической и ботанической номенклатуры . [51] Была предложена альтернативная система номенклатуры, Международный кодекс филогенетической номенклатуры или Филокод , целью которого является регулирование формального наименования клад. [52] [53] Линнеевские ранги будут необязательными в соответствии с Филокодом , который предназначен для сосуществования с текущими ранговыми кодами. [53] Еще неизвестно, примет ли систематическое сообщество Филокод. или отклонить его в пользу нынешних систем номенклатуры, которые использовались (и изменялись по мере необходимости) более 250 лет.
Задолго до Линнея растения и животные считались отдельными царствами. [54] Линней использовал это как высший ранг, разделив физический мир на растительное, животное и минеральное царства. По мере того, как достижения в области микроскопии сделали возможной классификацию микроорганизмов, число царств увеличивалось, причем системы из пяти и шести царств были наиболее распространенными.
Домены - относительно новая группа. Во- первых , предложенный в 1977 году, Карл Вёзе «сек система три домена не был общепринятым , пока позже. [55] Одной из основных характеристик метода трех доменов является разделение архей и бактерий , ранее сгруппированных в единое царство бактерий (царство, также иногда называемое Монера ), [54] с эукариотами для всех организмов, клетки которых содержат ядро. . [56] Небольшое количество ученых включает шестое царство, Археи, но не принимает метод домена. [54]
Томас Кавалье-Смит , недавно опубликовавший обширные публикации о классификации протистов [ когда? ] предположил, что Neomura , клада, объединяющая архей и эукарий , произошла от бактерий, точнее, от актинобактерий . Его классификация 2004 года рассматривала археобактерии как часть царства бактерий, т. Е. Он полностью отверг трехдоменную систему. [57] Стефан Лукета в 2012 году предложил систему из пяти «доминионов», добавив Prionobiota (бесклеточную и без нуклеиновой кислоты) и Virusobiota.(бесклеточный, но с нуклеиновой кислотой) к традиционным трем доменам. [58]
Линней 1735 [59] | Геккель 1866 г. [60] | Чаттон 1925 [61] | Коупленд 1938 [62] | Уиттакер 1969 [63] | Woese et al. 1990 [64] | Кавальер-Смит 1998 [57] | Кавальер-Смит 2015 [65] |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2 королевства | 3 королевства | 2 империи | 4 королевства | 5 королевств | 3 домена | 2 империи, 6 королевств | 2 империи, 7 королевств |
(не лечится) | Протиста | Прокариота | Monera | Monera | Бактерии | Бактерии | Бактерии |
Архей | Архей | ||||||
Эукариоты | Протоктиста | Протиста | Эукария | Простейшие | Простейшие | ||
Chromista | Chromista | ||||||
Vegetabilia | Plantae | Plantae | Plantae | Plantae | Plantae | ||
Грибы | Грибы | Грибы | |||||
Animalia | Animalia | Animalia | Animalia | Animalia | Animalia |
Для многих отдельных групп организмов существуют частичные классификации, которые пересматриваются и заменяются по мере поступления новой информации; однако исчерпывающие опубликованные исследования большей части или всей жизни встречаются реже; недавними примерами являются Adl et al., 2012 и 2019, [66] [67], который охватывает эукариот только с акцентом на протистов, и Ruggiero et al., 2015, [68], охватывающий как эукариот, так и прокариот до ранга Порядок, хотя оба исключают ископаемых представителей. [68] Отдельный сборник (Ruggiero, 2014) [69] охватывает существующие таксоны до ранга семейства. Другие методы лечения, основанные на базе данных, включают Энциклопедию жизни ,Глобальный информационный фонд по биоразнообразию , база данных таксономии NCBI , Временный регистр морских и неморских родов , Открытое древо жизни и Каталог жизни . Database Палеобиология является ресурсом для ископаемых.
Биологическая таксономия - это раздел биологии , который обычно практикуют биологи, известные как «таксономисты», хотя энтузиасты- натуралисты также часто участвуют в публикации новых таксонов. [70] Поскольку таксономия направлена на описание и организацию жизни , работа, проводимая систематиками, имеет важное значение для изучения биоразнообразия и, как следствие, области природоохранной биологии . [71] [72]
Биологическая классификация - важнейший компонент таксономического процесса. В результате он информирует пользователя о предполагаемых родственниках таксона. Биологическая классификация использует таксономические ранги, в том числе, среди прочего (в порядке от наиболее инклюзивного к наименее инклюзивному): домен , царство , тип , класс , порядок , семейство , род , виды и штамм . [73] [примечание 1]
«Определение» таксона инкапсулируется его описанием или диагнозом, либо обоими вместе взятыми. Не существует установленных правил, регулирующих определение таксонов, но наименование и публикация новых таксонов регулируется набором правил. [8] В зоологии , то номенклатура для наиболее часто используемых рангов ( надсемейство к подвиду ), регулируется Международного кодекса зоологической номенклатуры ( МКЗН Code ). [74] В области психологии , микологии и ботаники наименование таксонов регулируетсяМеждународный кодекс номенклатуры водорослей, грибов и растений ( ICN ). [75]
Первоначальное описание таксона включает пять основных требований: [76]
Тем не менее, часто намного больше информации включена, как географический диапазон таксона, экологические примечания, химия, поведение и т.д. Как исследователи прибывают на их таксонах меняется: в зависимости от имеющихся данных и ресурсов, методы варьируются от простых количественного или качественного сравнения поразительных особенностей, чтобы разработать компьютерный анализ больших объемов данных последовательностей ДНК . [77]
«Авторитет» может быть помещен после научного названия. [78] Авторитет - это имя ученого или ученых, которые первыми достоверно опубликовали это имя. [78] Например, в 1758 году Линней дал азиатскому слону научное название Elephas maximus , поэтому это имя иногда пишут как « Elephas maximus Linnaeus, 1758». [79] Имена авторов часто сокращаются: обычно используется аббревиатура L. от Linnaeus . В ботанике, по сути, существует регламентированный список стандартных сокращений (см. Список ботаников по аббревиатуре автора ). [80] Система присвоения полномочий несколько различается междуботаника и зоология . [8] Однако стандартно, что если род вида был изменен с момента первоначального описания, оригинальное авторитетное название помещается в круглые скобки. [81]
В фенетике, также известной как таксиметрия или числовая таксономия, организмы классифицируются на основе общего сходства, независимо от их филогении или эволюционных отношений. [12] Результатом является мера эволюционного «расстояния» между таксонами. Фенетические методы стали относительно редкими в наше время, в значительной степени вытесненными кладистическими анализами, поскольку фенетические методы не позволяют отличить общие предковые (или плезиоморфные ) признаки от новых общих (или апоморфных) признаков. [82] Однако некоторые фенетические методы, такие как объединение соседей , нашли свое применение в кладистике как разумное приближение филогении, когда более продвинутые методы (такие как байесовский вывод ) являются слишком дорогостоящими в вычислительном отношении.[83]
Современная таксономия использует технологии баз данных для поиска и каталогизации классификаций и их документации. [84] Хотя общепринятой базы данных нет, существуют обширные базы данных, такие как « Каталог жизни» , в котором делается попытка перечислить все задокументированные виды. [85] По состоянию на апрель 2016 года в каталоге перечислено 1,64 миллиона видов для всех королевств, что означает охват более трех четвертей предполагаемых видов, известных современной науке. [86]
|journal=
( помощь )|journal=
( помощь )* Туррилл, ВБ (1938). «Расширение таксономии с особым упором на сперматофиты». Биологические обзоры . 13 (4): 342–373. DOI : 10.1111 / j.1469-185X.1938.tb00522.x . S2CID 84905335 .
Поищите таксономию в Викисловаре, бесплатном словаре. |
В Викицитаторе есть цитаты, связанные с: Таксономия (биология) |
Викискладе есть медиафайлы по таксономии (биологии) . |
В Wikisource есть оригинальные работы по теме: Таксономия |