bugorwiki.info
на главную

Таксономия (биология)

В биологии таксономия (от древнегреческого τάξις (такси) , что означает «расположение», и -νομία (-nomia) , что означает «метод»), - это наука определения и наименования групп биологических организмов на основе общих характеристик. Организмы группируются в таксоны (единственное: таксон), и этим группам присваивается таксономический ранг; группы данного ранга могут быть объединены в супергруппу более высокого ранга, создавая таксономическую иерархию. Основными рангами в современном использовании являются домен, королевство, тип (разделение иногда используется в ботанике вместо типа), класс, порядок, семейство, род и виды. Шведский ботаник Карл Линней считается отцом таксономии, поскольку он разработал систему, известную как таксономия Линнея, для классификации организмов и биномиальной номенклатуры для обозначения организмов.

С появлением таких областей исследования, как филогенетика, кладистика и систематика, система Линнея перешла к системе современной биологической классификации, основанной на эволюционных отношениях между организмами, как живыми, так и вымершими.

Определение

Точное определение таксономии варьируется от источника к источнику, но ядро ​​дисциплины остается: концепция, наименование и классификация групп организмов. В качестве отправной точки, последние определения таксономии представлены ниже:

  1. Теория и практика группирования индивидов по видам, организации видов в более крупные группы и присвоения им названий, что приводит к классификации.
  2. Область науки (и основной компонент систематики), которая включает описание, идентификацию, номенклатуру и классификацию
  3. Наука о классификации, в биологии расположение организмов в классификации
  4. «Наука о классификации применительно к живым организмам, включая изучение способов образования видов и т. Д.»
  5. «Анализ характеристик организма с целью классификации»
  6. «Систематика изучает филогению, чтобы предоставить образец, который может быть переведен в классификацию и названия более инклюзивной области таксономии» (указан как желательное, но необычное определение)

Различные определения либо помещают таксономию в качестве подсистемы систематики (определение 2), либо инвертируют эту связь (определение 6), либо, по-видимому, рассматривают оба термина как синонимы. Существуют некоторые разногласия относительно того, считается ли биологическая номенклатура частью таксономии (определения 1 и 2) или частью систематики вне таксономии. Например, определение 6 сочетается со следующим определением систематики, которое ставит номенклатуру за пределы таксономии:

  • Систематика : «Изучение идентификации, таксономии и номенклатуры организмов, включая классификацию живых существ с учетом их естественных взаимоотношений и изучение вариаций и эволюции таксонов».

Целый набор терминов, включая таксономию, систематическую биологию, систематику, биосистематику, научную классификацию, биологическую классификацию и филогенетику, иногда имел перекрывающиеся значения - иногда одно и то же, иногда немного другое, но всегда связанное и пересекающееся. Самое широкое значение «таксономии» используется здесь. Сам термин был введен в 1813 году де Кандоль, в его « Теория электро-ботаники» .

Монография и таксономический пересмотр

Таксономический пересмотр или таксономический пересмотр - это новый анализ моделей вариаций в конкретном таксоне. Этот анализ может быть выполнен на основе любой комбинации различных доступных типов символов, таких как морфологические, анатомические, палинологические, биохимические и генетические. Монография или полный пересмотр - это пересмотр, который является исчерпывающим для таксона для информации, предоставленной в определенное время, и для всего мира. Другие (частичные) ревизии могут быть ограничены в том смысле, что они могут использовать только некоторые из доступных наборов символов или иметь ограниченную пространственную область. Пересмотр приводит к подтверждению или новому пониманию взаимоотношений между подналогами в рамках исследуемого таксона, что может привести к изменению классификации этих подналогов, идентификации новых подналогов или слиянию предыдущих подналогов.

Альфа и бета таксономия

Не путать с альфа-разнообразием.

Термин « альфа-таксономия » в основном используется сегодня для обозначения дисциплины поиска, описания и наименования таксонов, особенно видов. В более ранней литературе этот термин имел другое значение, относясь к морфологической таксономии и продуктам исследований до конца 19-го века.

Уильям Бертрам Turrill ввел термин «альфа-таксономия» в серии работ, опубликованных в 1935 и 1937 годах, в которых он обсуждал философию и возможные будущие направления дисциплины таксономии.

… Среди таксономистов растет желание рассмотреть свои проблемы с более широкой точки зрения, изучить возможности более тесного сотрудничества со своими цитологическими, экологическими и генетическими коллегами и признать, что некоторые изменения или расширения, возможно, радикального характера, их цели и методы могут быть желательны ... Turrill (1935) предположил, что, принимая старую бесценную таксономию, основанную на структуре, и удобно обозначенную "альфу", можно увидеть далекую таксономию, основанную на широкой основе морфологические и физиологические факты, насколько это возможно, и тот, в котором «найдено место для всех наблюдательных и экспериментальных данных, касающихся, даже косвенно, конституции, подразделения, происхождения и поведения видов и других таксономических групп». Можно сказать, что идеалы никогда не будут полностью реализованы. Однако они имеют большое значение выступать в качестве постоянных стимуляторов, и если у нас есть какой-то, даже расплывчатый, идеал таксономии «омега», мы можем продвинуться немного дальше по греческому алфавиту. Некоторые из нас радуют себя, думая, что теперь мы находимся в "бета" таксономии.

Таким образом, Turrill явно исключает из альфа-таксономии различные области исследования, которые он включает в рамках таксономии в целом, такие как экология, физиология, генетика и цитология. Он также исключает филогенетическую реконструкцию из альфа-таксономии (стр. 365–366).

Более поздние авторы использовали термин в другом смысле, чтобы обозначить разграничение видов (не подвидов или таксонов других рангов), используя любые доступные методы исследования, включая сложные вычислительные или лабораторные методы. Так, Эрнст Майр в 1968 году определил бета-таксономию как классификацию рангов выше, чем виды.

Понимание биологического значения вариации 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 высшие категории. Эта деятельность - то, что обозначает термин классификация; это также упоминается как бета-таксономия .

Микротаксономия и макротаксономия

Основная статья: Видовая проблема

То, как виды должны быть определены в определенной группе организмов, порождает практические и теоретические проблемы, которые называются видовыми проблемами. Научная работа по определению видов была названа микротаксономией. По сути, макротаксономия - это изучение групп в более высоких таксономических рангах, от подрода и только выше, чем виды.

история

В то время как некоторые описания таксономической истории пытаются датировать таксономию древними цивилизациями, по-настоящему научная попытка классифицировать организмы не произошла до 18-го века. Предыдущие работы были в основном описательными и были ориентированы на растения, которые были полезны в сельском хозяйстве или медицине. В этом научном мышлении есть несколько этапов. Ранняя таксономия основывалась на произвольных критериях, так называемых «искусственных системах», в том числе системе сексуальной классификации Линнея. Позднее появились системы, основанные на более полном рассмотрении характеристик таксонов, называемых «природными системами», таких как де Жуссе (1789), де Кандоль (1813) и Бентам и Хукер (1862–1863). Они были доэволюционными в мышлении. Публикация книги Чарльза Дарвина « О происхождении видов» (1859) привела к появлению новых подходов к классификации, основанной на эволюционных отношениях. Это была концепция филетических систем, начиная с 1883 года. Этот подход был характерен для Эйхлера (1883) и Энглера (1886–1892). Появление молекулярной генетики и статистической методологии позволило создать современную эпоху "филогенетических систем", основанных на кладистике, а не только на морфологии.

Pre-Линнея

Ранние таксономисты

Наименование и классификация нашего окружения, вероятно, имело место, пока человечество было в состоянии общаться. Всегда было важно знать названия ядовитых и съедобных растений и животных, чтобы сообщить эту информацию другим членам семьи или группы. Иллюстрации лекарственных растений появляются на египетских настенных росписях с. 1500 г. до н.э., что указывает на то, что использование различных видов было понято и что существует базовая таксономия

Древние времена
Дополнительная информация: биология Аристотеля § Классификация

Организмы были впервые классифицированы Аристотелем (Греция, 384–322 гг. До н.э.) во время его пребывания на острове Лесбос. Он классифицировал существ по их частям, или, в современных терминах, по таким признакам , как живорождение, наличие четырех ног, откладка яиц, кровь или тепло. Он разделил все живое на две группы: растения и животные. 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, до сих пор широко используются сегодня. Его ученик Феофраст (Греция, 370–285 гг. До н.э.) продолжил эту традицию, упомянув около 500 растений и их использование в своей « Historia Plantarum» . Опять же, несколько растительных групп, в настоящее время все еще распознаваемых, можно проследить до Феофраста, таких как Cornus , Crocus и Narcissus .

средневековый

Таксономия в средние века была в значительной степени основана на аристотелевской системе, с дополнениями, касающимися философского и экзистенциального порядка существ. Это включало в себя такие понятия, как Великая цепь существования в западной схоластической традиции, которая опять-таки произошла от Аристотеля. Аристотелевская система не классифицируют растения или грибы, из - за отсутствие микроскопа в то время, как его идеи были основаны на организации полного мира в едином континууме, согласно Скале Naturae (природный Ladder). Это также было учтено в Великой цепи бытия. Достижения были сделаны такими учеными, как Прокопий, Тимофей из Газы, Деметриос Пепагоменос и Фома Аквинский. Средневековые мыслители использовали абстрактные философские и логические классификации, более подходящие для абстрактной философии, чем для прагматической таксономии.

Ренессанс и Ранний Модерн

В эпоху Ренессанса, Века Разума и Просвещения классификация организмов стала более распространенной, а таксономические работы стали достаточно амбициозными, чтобы заменить древние тексты. Это иногда приписывают разработке сложных оптических линз, которые позволили морфологии организмов быть изучены намного более подробно. Одним из первых авторов, воспользовавшихся этим технологическим скачком, был итальянский врач Андреа Чезальпино (1519–1603), которого назвали «первым таксономистом». Его Magnum Opus De Plantis вышел в 1583 году и описал более 1500 видов растений. Два больших семейства растений, которые он впервые узнал, все еще используются сегодня: сложноцветные и капустные. Затем в 17 веке Джон Рэй (Англия, 1627–1705) написал много важных таксономических работ. Возможно, его величайшим достижением был Methodus Plantarum Nova (1682), в котором он опубликовал сведения о более чем 18 000 видов растений. В то время его классификации были, пожалуй, самыми сложными из всех таксономистов, поскольку он основывал свои таксоны на множестве комбинированных признаков. Следующие крупные таксономические работы были произведены Джозефом Питтоном де Турнефортом (Франция, 1656–1708). Его работа 1700 года, Institues Rei Herbariae , включала в себя более 9000 видов в 698 родах, которые непосредственно повлияли на Линнея, так как это был текст, который он использовал, будучи молодым студентом.

Линнеевская эра

Основная статья: Линнеевская таксономия
Титульная страница Systema Naturae , Лейден, 1735 г.

Шведский ботаник Карл Линней (1707–1778) открыл новую эру таксономии. С его основными работами Systema Naturae 1-е издание в 1735 году, Species Plantarum в 1753 году и Systema Naturae 10-е издание он произвел революцию в современной таксономии. В его работах была реализована стандартизированная система биномиальных имен для видов животных и растений, которая оказалась элегантным решением хаотической и неорганизованной таксономической литературы. Он не только ввел стандарт класса, порядка, рода и вида, но также позволил идентифицировать растения и животных из его книги, используя меньшие части цветка. Таким образом, система Линнея родилась и до сих пор используется практически так же, как сегодня, в 18 веке. В настоящее время таксономисты растений и животных рассматривают работу Линнея как «отправную точку» для действительных имен (в 1753 и 1758 годах). Имена, опубликованные до этих дат, называются «предлиннейскими» и не считаются действительными (за исключением пауков, опубликованных в Svenska Spindlar ). Даже таксономические названия, опубликованные самим Линнеем до этих дат, считаются предлиннейскими.

Современная система классификации

Основные статьи: Эволюционная таксономия и филогенетическая номенклатура.
Эволюция позвоночных на уровне класса, ширина веретен с указанием количества семейств. Диаграммы шпинделя типичны для эволюционной таксономии
Те же отношения, выраженные в виде кладограммы, типичной для кладистики

В то время как Линней стремился просто создать легко идентифицируемые таксоны, идея таксономии Линнея как перевода в своего рода дендрограмму царств животных и растений была сформулирована к концу 18-го века, задолго до публикации книги «О происхождении видов ». Среди ранних работ, исследующих идею трансмутации видов, были « Зоономия» Эразма Дарвина 1796 года и « Философская зоология» Жана-Батиста Ламарка 1809 года. Эта идея была популяризирована в англоязычном мире спекулятивным, но широко читаемым « Остатками естественной истории создания» , опубликованным анонимно Роберт Чемберс в 1844 году.

С теорией Дарвина быстро появилось общее признание того, что классификация должна отражать дарвиновский принцип общего происхождения. Представления о древе жизни стали популярными в научных работах с включением известных ископаемых групп. Одной из первых современных групп, связанных с ископаемыми предками, были птицы. Используя недавно обнаруженные окаменелости Археоптерикса и Гесперорниса , Томас Генри Хаксли объявил, что они произошли от динозавров, группы, формально названной Ричардом Оуэном в 1842 году. Получающееся описание, то есть динозавры, «порождающие» или являющиеся «предками «Птицы» - неотъемлемый признак эволюционного таксономического мышления. Поскольку в конце 19-го и начале 20-го столетий все больше и больше ископаемых групп обнаруживалось и распознавалось, палеонтологи работали над тем, чтобы понять историю животных на протяжении веков, связав вместе известные группы. С современным эволюционным синтезом начала 1940-х годов, по сути, современным пониманием эволюции основных групп было на месте. Поскольку эволюционная таксономия основана на таксономических рангах Линнея, в современном использовании эти два термина в значительной степени взаимозаменяемы.

Кладистический метод появился с 1960-х годов. В 1958 году Джулиан Хаксли использовал термин «клада». Позже, в 1960 году, Каин и Харрисон ввели термин кладистический. Характерной особенностью является размещение таксонов в иерархическом эволюционном дереве, игнорируя ранги. Таксон называется монофилетическим, если он включает всех потомков исконной формы. Группы, у которых удалены группы потомков (например, динозавры с птицами в качестве группы потомков), называются парафилетическими, в то время как группы, представляющие более одной ветви дерева жизни, называются полифилетическими. Международный кодекс филогенетической номенклатуры или PhyloCode предназначен для регулирования формального наименования клад. Ранги Linnaean будут необязательными в соответствии с PhyloCode , который предназначен для сосуществования с текущими кодами на основе рангов.

Королевства и домены

Основная схема современной классификации. Многие другие уровни могут быть использованы; домен, высший уровень в жизни, является новым и спорным.
Основная статья: Королевство (биология)

Задолго до Линнея растения и животные считались отдельными королевствами. Линней использовал это как высший ранг, разделяя физический мир на царства растений, животных и минералов. Поскольку достижения в области микроскопии сделали возможной классификацию микроорганизмов, число королевств увеличилось, наиболее распространенными являются системы из пяти и шести королевств.

Домены - относительно новая группировка. Впервые предложенная в 1977 году, трехдоменная система Карла Вёза была общепринятой только позднее Одной из основных характеристик метода трех доменов является разделение архей и бактерий, ранее сгруппированных в единое царство бактерий (королевство, также иногда называемое монерой), с эукариотами для всех организмов, клетки которых содержат ядро. Небольшое число ученых включает в себя шестое царство, археи, но не приемлет доменный метод.

Томас Кавалер-Смит, который опубликовал обширную публикацию о классификации протистов, недавно предложил, чтобы Neomura, клад, объединяющий в себе Archaea и Eucarya, эволюционировал от бактерий, точнее от Actinobacteria. В его классификации 2004 года археобактерии рассматривались как часть подколонии Бактерий королевства, то есть он полностью отвергал трехдоменную систему. Стефан Лукета в 2012 году предложил систему «пяти доминионов», добавив Prionobiota (бесклеточный и без нуклеиновой кислоты) и Virusobiota (бесклеточный, но с нуклеиновой кислотой) к традиционным трем доменам.

Linnaeus
1735
Геккель
1866
Chatton
1925
Copeland
1938
Уиттакер
1969
Woese et al.
1990
Cavalier-Smith
1998
Cavalier-Smith
2015
2 королевства 3 королевства 2 империи 4 королевства 5 королевств 3 домена 2 империи, 6 королевств 2 империи, 7 королевств
(не лечится) протисты прокариот Monera Monera бактерии бактерии бактерии
Archaea Archaea
Eukaryota Protoctista протисты Eucarya протозоа протозоа
Chromista Chromista
Vegetabilia Plantae Plantae Plantae Plantae Plantae
Грибы Грибы Грибы
Animalia Animalia Animalia Animalia Animalia Animalia
Основная статья: Королевство (биология) § Резюме

Последние всеобъемлющие классификации

Частичные классификации существуют для многих отдельных групп организмов и пересматриваются и заменяются по мере поступления новой информации; однако комплексное лечение большинства или всей жизни встречается реже; два недавних примера - это Adl et al., 2012, который охватывает эукариот только с акцентом на протистов, и Ruggiero et al., 2015, охватывающий как эукариот, так и прокариот до ранга Порядка, хотя оба исключают ископаемых представителей.

заявка

Биологическая таксономия является субдисциплиной биологии и обычно практикуется биологами, известными как «таксономисты», хотя энтузиасты-натуралисты также часто участвуют в публикации новых таксонов. Поскольку таксономия направлена ​​на описание и организацию жизни, работа, проводимая таксономистами, имеет важное значение для изучения биоразнообразия и возникающей области биологии сохранения.

Классифицирующие организмы

Основная статья: Таксономический ранг

Биологическая классификация является критическим компонентом таксономического процесса. В результате он информирует пользователя о том, какими предполагаются родственники таксона. Биологическая классификация использует таксономические ранги, в том числе (в порядке от наиболее инклюзивного до наименее инклюзивного): Домен, Королевство, Тип, Класс, Порядок, Семейство, Род, Виды и Штамм.

Таксономические описания

Смотрите также: Описание видов
Наберите образец для Nepenthes smilesii , растения тропического кувшина.

«Определение» таксона инкапсулируется его описанием или его диагнозом или обоими вместе взятыми. Не существует установленных правил, регулирующих определение таксонов, но наименование и публикация новых таксонов регулируются наборами правил. В зоологии номенклатура для наиболее часто используемых рангов (от суперсемейства до подвида) регулируется Международным кодексом зоологической номенклатуры ( код ICZN ). В области ботаники, фитологии и микологии наименование таксонов регулируется Международным кодексом номенклатуры водорослей, грибов и растений ( ICN ).

Первоначальное описание таксона включает в себя пять основных требований:

  1. Таксон должен иметь имя, основанное на 26 буквах латинского алфавита (бином для новых видов или не для других рангов).
  2. Имя должно быть уникальным (то есть не омоним).
  3. Описание должно быть основано, по крайней мере, на одном образце, несущем название.
  4. Он должен включать заявления о соответствующих атрибутах либо для описания (определения) таксона, либо для его дифференциации от других таксонов (диагноз, код ICZN , статья 13.1.1, ICN , статья 38). Оба кода намеренно отделяют определение содержания таксона (его ограничения) от определения его названия.
  5. Эти первые четыре требования должны быть опубликованы в работе, которую можно получить в многочисленных идентичных копиях, в качестве постоянного научного отчета.

Однако часто включается гораздо больше информации, например, географический диапазон таксона, экологические заметки, химия, поведение и т. Д. Как исследователи приходят к своим таксонам, варьируется: в зависимости от имеющихся данных и ресурсов методы отличаются от простых количественных или качественных сравнение поразительных особенностей, чтобы разработать компьютерный анализ большого количества данных последовательности ДНК.

Автор цитирования

Основные статьи: Авторская цитата (ботаника) и Авторская цитата (зоология)

«Авторитет» может быть помещен после научного названия. Авторитет - это имя ученого или ученых, которые впервые опубликовали это имя. Например, в 1758 году Линней дал азиатскому слону научное название Elephas maximus , поэтому иногда его называют « Elephas maximus Linnaeus, 1758». Имена авторов часто сокращаются: обычно используется аббревиатура L. для Linnaeus . На самом деле в ботанике существует стандартный список стандартных сокращений (см. Список ботаников по сокращению автора). Система назначения полномочий немного отличается между ботаникой и зоологией. Тем не менее, является стандартным, что если название вида или его расположение были изменены с момента первоначального описания, имя оригинального органа помещается в скобки.

Фенетика

Основная статья: Фенетика

В фенетике, также известной как таксометрия или числовая таксономия, организмы классифицируются на основе общего сходства, независимо от их филогении или эволюционных отношений. Это приводит к некоторой эволюционной «дистанции» между таксонами. Фенетические методы стали относительно редкими в наше время, в значительной степени вытеснены кладистическим анализом, поскольку фенетические методы не отличают общие наследственные (или плезиоморфные) черты от новых общих (или апоморфных) черт. Тем не менее, некоторые фенетические методы, такие как соединение соседей, нашли свое применение в кладистике как разумном приближении филогении, когда более продвинутые методы (такие как байесовский вывод) слишком дороги в вычислительном отношении.

Базы данных

Основная статья: Таксономическая база данных

Современная таксономия использует технологии баз данных для поиска и каталогизации классификаций и их документации. Хотя нет общепринятой базы данных, существуют всеобъемлющие базы данных, такие как Каталог Жизни , который пытается перечислить все документированные виды. По состоянию на апрель 2016 года в каталоге были перечислены 1,64 млн. Видов для всех королевств, в которых занято более трех четвертей оценочных видов, известных современной науке.


просмотров: 312