Что такое группа организмов
Группы организмов
По строению организмы делятся на одно- и многоклеточные.
Первыми в процессе эволюции образовались организмы, состоящие из одной клетки, — одноклеточные. Одни одноклеточные имеют явное сходство с растениями, другие — с животными, третьи несут признаки обоих царств, четвёртые не похожи ни на кого. Одноклеточные организмы могут образовывать колонии (вольвокс). Дальнейшее развитие шло по пути усложнения и формирования живых организмов, состоящих из множества клеток, т. е. многоклеточных. Многоклеточные организмы по сложности организации превосходят одноклеточные, их клетки приобрели специализацию.
В 1892 г. Д. И. Ивановский впервые описал вирус табачной мозаики. Установил, что вирусы способны проходить через бактериальные фильтры, но их невозможно выращивать на искусственных питательных средах.
Вирусы — неклеточная инфекционная форма жизни, которая может воспроизводиться только внутри живых клеток. Они являются автономными генетическими системами, которые представляют собой облигатных паразитов. Вирусы поражают все типы организмов: от растений и животных до бактерий и архей (вирусы бактерий — бактериофаги). Обнаружены также вирусы, поражающие другие вирусы (вирусы-сателлиты).
Вирусы занимают промежуточное положение между неживой и живой природой.
Вирусные частицы (вирионы) состоят из двух или трёх компонентов:
РАЗДЕЛ IV. РАЗНООБРАЗИЕ
ГЛАВА10. КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИВЫХ СУЩЕСТВ
Основные группы организмов
В линнеевское время все организмы считались либо растениями, либо животными. Животные росли лишь до тех пор, пока не становились взрослыми, передвигались, заглатывали пищу и дышали. Растения не передвигались, считалось, что они не дышат, не питаются, и могут расти неограниченно долго.
Рис. 10-6. А. Лишайник Pseudocephalaria atuhraspis на стволе дерева. Б. Муха- журчалка (Syrphus), погибшая от поражения грибом Empusa muscae из зигомицетов. В. Рогатиковый гриб семейства Clavariaceae. Г. Шляпочный гриб из рода Marasmius с капельками росы, растущий в дождевом лесу в Перу. Д. Дождевик Scleroderma aurantium
Рис. 10-7. Растения. А. Торфяной мох Sphagnum из отдела Bryophyta образует обширные болота в холодных и умеренных областях земного шара. Б. Marchantiа — наиболее известный слоевищный печеночник из того же отдела; широко распространенный род, растущий на влажной почве и скалах. В. Плаун пальчатый, Lycopodium digitatum (отдел Lycophyla). Г. Хвощ лесной, Equisetum sylvaricum (отдел Sphenophyla). Д. Папоротник Cystopieris bulbifera (отдел Pterophyta). E. Одуванчик Taraxacum officinale и Ж — кактус Mamillaria microcarpa из двудольных (класс Dicotylédones, отдел Anthophyta). 3. Ячмень гривастый (Hordeum jubatum) и И — орхидея из рода Cymbidium — однодольные растения (класс Monocotyledones, отдел Anthophyta). К. Сосна Ламберта (Pinus lambertiana) и кедр ладанный (Calocedrus decurrens) относятся к хвойным (отдел Coniferophyta)
К сожалению, приемлемой во всех отношениях альтернативы предложено не было и ученые не пришли к единому мнению о том, сколько царств признавать и какие организмы включать в каждое царство. Более того, старое деление на растения и животных еще находит широкое отражение в организации факультетов учебных заведений, в исследовательских проектах и структуре учебников (включая тот, что перед вами). Все группы, традиционно относимые к растениям или изучаемые в курсах ботаники, рассматриваются в этой книге.
Как говорилось в гл. 2, в настоящее время очевидно, что наиболее выражена в мире живого граница между прокариотами и эукариотами (рис. 10-8). Прокариоты, или бактерии, включают много подгрупп, в том числе цианобактерии (прежде известные как «сине-зеленые водоросли»). Они составляют царство Моnеrа и отличаются от эукариот гораздо больше, чем растения и животные друг от друга.
Рис. 10-8. Электронные микрофотографии. А. Прокариотическая цианобактерия Аnabaena. Б. Эукариотическая клетка листа сахарной свеклы (Beta vulgaris). Можно видеть более сложное строение эукариотической клетки, имеющей заметное ядро и хлоропласты
Бактерии (подробно рассматриваемые в гл. 11) не имеют отграниченных мембранами клеточных органелл, микротрубочек или сложных жгутиков с характерной (9+2)-структурой, свойственных эукариотам. Их генетический материал сосредоточен в единственной кольцевой молекуле ДНК, не связанной с белками. Хотя некоторые механизмы генетической рекомбинации и известны у бактерий, она происходит нечасто, а если и происходит, то без участия половых процессов. Бактерии во многих отношениях отличаются от эукариот и биохимически.
Таблица 10-1. Биологическая классификация. Обратите внимание, как много можно сообщить об организме, если известно его место в системе. Приводимые здесь описания не являются исчерпывающими определениями разных категорий, но дают некоторое представление о них
База знаний
Три главные группы живых организмов
Все живые организмы объединяются в три большие группы, две из которых – растения и животные – хорошо всем известны. В общих чертах мы можем определить различия между ними, сказав, что животные обладают способностью к произвольному перемещению, а растения не обладают. Однако более существенно биохимическое различие этих групп. Растения создают свою пищу путем химической реакции восстановления в процессе, называемом фотосинтезом. Процесс этот заключается в том, что он воздействует на углекислый газ (CO2), отделяя кислород от углерода и используя воду и солнечную энергию. Растения образуют органические соединения, в которых солнечная энергия накапливается как потенциальная энергия, а остаточный кислород выделяется в свободном виде (О2). Животные отличаются от растений. Они питаются веществами, которые уже созданы другими организмами, и поедают растения или других животных, которые в свою очередь питались растениями. При дыхании они поглощают свободный кислород из атмосферы или гидросферы и с его помощью окисляют органические соединения пищи. Растения тоже дышат, но менее активно.
Окисление – это процесс медленного сгорания, которое высвобождает энергию из углеродно-водородных соединений органических молекул. Это та энергия, которая была накоплена растениями в их тканях. Окисление создает возможность использования этой энергии во многих процессах. В процессе дыхания выдыхается СО2, который может сразу же снова вовлекаться в жизненный цикл растений. Таким образом, между растениями и животными существует двусторонняя связь, которая осуществляется путем реакций окисления и восстановления, причем основным предметом обмена служит кислород. В реакции восстановления растения выделяют кислород; в окислительных реакциях животные выделяют углекислый газ.
Третья группа организмов гораздо менее известна. Она охватывает царство одноклеточных организмов, не являющихся ни животными, ни растениями; сюда относятся зеленые водоросли, бактерии и одноклеточные простейшие, которые прежде считались животными. Тела у большинства простейших состоят из одной клетки или слабо дифференцированы. Предполагается, что зеленые водоросли были предками растений. В действительности простейшие как группа в целом предположительно являются общими предками и растений и животных, и потому тесно связаны с проблемой возникновения жизни вообще.
Давайте вернемся на минуту к вопросу циклов, упомянутому выше. Циклически повторяющееся движение элементов в биосфере подобно тому, которое происходит в неорганических оболочках. В главе второй мы описали круговорот пород как серию повторяющихся преобразований, при которых одни и те же химические элементы меняются местами и образуют различные соединения. Позднее они высвобождаются и образуют другие соединения, бесконечно повторяясь. Круговорот углерода и кислорода, при котором эти элементы временно входят в состав тел растений и затем животных, возвращаясь потом снова в растения, представляет собой биологический цикл. Этот цикл, как и круговорот горных пород, является составной частью движения вещества на Земле.
Биологическая систематика
Содержание
Цели и принципы систематики
Основные цели систематики:
Систематика всегда предполагает, что:
Современные классификации живых организмов построены по иерархическому принципу. Различные уровни иерархии (ранги) имеют собственные названия (от высших к низшим): царство, тип или отдел, класс, отряд или порядок, семейство, род и, собственно, вид. Виды состоят уже из отдельных особей.
Принято, что любой конкретный организм должен последовательно принадлежать ко всем семи категориям. В сложных системах часто выделяют дополнительные категории, например, используя для этого приставки над- и под- (надкласс, подтип и т. п.). Каждый таксон должен иметь определённый ранг, то есть относиться к какой-либо таксономической категории.
Этот принцип построения системы получил название Линнеевской иерархии, по имени шведского натуралиста Карла Линнея, труды которого были положены в основу традиции современной научной систематики.
Сравнительно новым является понятие надцарства, или биологического домена. Оно было предложено в 1990 Карлом Вёзе и ввело разделение всей биомассы Земли на три домена: 1) эукариоты (домен, объединивший все организмы, клетки которых содержат ядро); 2) бактерии; 3) археи.
История систематики
В 1172 году арабский философ Аверроэс сделал сокращённый перевод трудов Аристотеля на арабский язык. Его собственные комментарии были утеряны, но сам перевод дошёл до наших дней на латыни.
Большой вклад сделал швейцарский профессор Конрад Геснер (1516—1565).
Эпоха великих открытий позволила учёным существенно расширить знания о живой природе. В конце XVI — начале XVII веков начинается кропотливое изучение живого мира, вначале направленное на хорошо знакомые типы, постепенно расширившееся, пока, наконец, не сформировался достаточный объём знаний, составивший основу научной классификации. Использование этих знаний для классификации форм жизни стало долгом для многих известных медиков, таких как Иероним Фабриций (1537—1619), последователь Парацельса Педер Сёренсен [en] (1542—1602, известен также как Петрус Северинус), естествоиспытатель Уильям Гарвей (1578—1657), английский анатом Эдвард Тайсон (1649—1708). Свой вклад сделали энтомологи и первые микроскописты Марчелло Мальпиги (1628—1694), Ян Сваммердам (1637—1680) и Роберт Гук (1635—1702).
Английский натуралист Джон Рей (1627—1705) опубликовал важные работы по растениям, животным и натуральной теологии. Подход, использованный им при классификации растений в его «Historia Plantarum», стал важным шагом по направлению к современной таксономии. Рей отверг дихотомическое деление, которое использовалось для классификации видов и типов, предложив систематизировать их по схожести и отличиям, выявленным в процессе изучения.
Линней
Линней использовал в классификации четыре уровня (ранга): классы, отряды, роды и виды. Введённый Линнеем метод формирования научного названия для каждого из видов используется до сих пор (применявшиеся ранее длинные названия, состоящие из большого количества слов, давали описание видов, но не были строго формализованы). Использование латинского названия из двух слов — название рода, затем видовой эпитет — позволило отделить номенклатуру от таксономии. Данное соглашение о названиях видов получило наименование «бинарная номенклатура».
После Линнея
В конце XVIII века Антуан Жюссьё ввёл категорию семейства, а в начале XIX века Жорж Кювье сформулировал понятие о типе животных. Вслед за этим категория, аналогичная типу, — отдел — была введена для растений.
Чарлз Дарвин предложил понимать естественную систему как результат исторического развития живой природы. Он писал в книге «Происхождение видов»:
…общность происхождения и есть та связь между организмами, которая раскрывается перед нами при помощи наших классификаций.
Дарвин предположил, что наблюдаемая таксономическая структура, в частности, иерархия таксонов, связана с их происхождением друг от друга. Так возникла эволюционная систематика, ставящая во главу угла выяснение происхождения организмов, для чего используются как морфологические, так и эмбриологические и палеонтологические методы.
Наименование и описание таксонов
К началу XX века в систематике оформилось семь основных таксономических категорий:
Любое растение или животное должно последовательно принадлежать ко всем семи категориям. Часто систематики выделяют дополнительные категории, используя для этого приставки под- (sub-), инфра- (infra-) и над- (super-), например: подтип, инфракласс, надкласс. Такие категории обязательными не являются, то есть при систематизации объекта их можно пропустить. Кроме того, часто выделяются и другие категории: раздел (divisio) между подцарством и надтипом у животных, когорта (cohors) между подклассом и надпорядком, триба (tribus) между подсемейством и родом, секция (sectio) между подродом и видом, и так далее. Часто такие категории используются лишь в систематике каких-то конкретных таксонов (например, насекомых).
Для того чтобы избежать синонимии (то есть разных названий одного и того же таксона) и омонимии (то есть одного названия для разных таксонов), в настоящее время номенклатура регулируется номенклатурными кодексами, позволяющими деление на уровни (см. Ранг (биологическая систематика)),— отдельно для растений, животных и микроорганизмов. Во всех номенклатурных кодексах используются три основные принципа номенклатуры: приоритета, действительного обнародования и номенклатурного типа. Кроме того, названия всех таксонов должны даваться по-латыни (от латинских и греческих корней либо от личных имён или народных названий), а название вида должно быть бинарным, то есть состоять из названия рода и видового эпитета. Например, латинское название картофеля — Solanum tuberosum L. (последнее слово обозначает автора названия — в данном случае это Карл Линней; в зоологии часто ставят ещё и год действительного обнародования).
Диагностика таксонов
Под диагностикой понимают прежде всего составление таблиц для определения организмов (так называемых определительных ключей). Со времён Ж. Б. Ламарка наибольшее распространение получили дихотомические ключи, в которых каждый пункт (ступень) разделён на тезу и антитезу, снабжённые указаниями о том, к какой ступени нужно перейти дальше. Сейчас почти вся флора и фауна Земного шара охвачена определительными ключами.
Иерархия
Современные разработки
В настоящее время принято, чтобы классификация там, где это допустимо, следовала принципам эволюционизма.
Р. Сокэл и П. Снит в 1963 году основали так называемую численную (нумерическую) систематику, в которой сходство между таксонами определяется не на основании филогении, а на основании математического анализа максимально большого количества признаков, имеющих одинаковое значение (вес).
Домены — относительно новый способ классификации. Трёхдоменная система изобретена в 1990 году, однако до сих пор не принята окончательно. Большинство биологов принимает эту систему доменов, однако значительная часть продолжает использовать пятицарственное деление. Одной из главных особенностей трёхдоменного метода является разделение археев (Archaea) и бактерий (Bacteria), которые ранее были объединены в царство бактерий. Существует также малая часть учёных, добавляющих археев в виде шестого царства, но не признающих домены.
Сегодня систематика принадлежит к числу бурно развивающихся биологических наук, включая всё новые и новые методы: методы математической статистики, компьютерный анализ данных, сравнительный анализ ДНК и РНК, анализ ультраструктуры клеток и многие другие.
Группы организмов в природном сообществе
Урок 28. Экология 5 класс
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Группы организмов в природном сообществе»
Естественное окружение группы растений и животных называется средой обитания, а сама группа, живущая в ней, — сообществом. Жизнь на Земле может существовать только в форме сообществ живых организмов. Для каждого сообщества характерны свои виды растений, животных, грибов и бактерий.
Основным свойством сообществ, отличающим его от случайного набора видов, является устойчивость. При постоянстве условий среды структура сообщества остаётся также постоянной.
Любые изменения структуры сообщества пагубно отражаются на его жизни.
Например, сообщество луга, потеряв несколько видов насекомых-опылителей, сразу потеряет и те растения, которые размножались с помощью этих опылителей. Из-за этого изменится (т. е. уменьшится) количество травоядных животных, которые не будут поедать молодые побеги древесных растений, и луг будет зарастать деревьями и кустами. Таким образом, небольшое изменение в структуре сообщества приведёт к его кардинальной перестройке.
Видовое разнообразие связано также с устойчивостью сообщества: чем больше разнообразие, тем шире возможность адаптации сообщества к изменившимся условиям, будь это изменения климата или других факторов.
Число видов в сообществе зависит от многих факторов, например от его географического положения. Оно заметно возрастает при продвижении с севера на юг.
Каждый живой организм связан с окружающей средой потоками вещества и энергии, проходящими через его тело. Потребляя и выделяя вещество и энергию, живые организмы влияют на среду своего обитания уже тем, что живут.
Результаты жизнедеятельности каждого отдельного существа могут быть невелики и малозаметны. Но все вместе они сливаются в мощную силу, преобразующую земную поверхность.
Организмы, составляющие любое сообщество, будь то луг, лес, пруд или какое-либо другое, можно разделить на три группы: производители, потребители, разрушители. Представители каждой из этих групп организмов выполняют определённую работу, от которой зависит жизнь сообщества в целом. Разберёмся с ними подробнее.
Вы уже знаете, что для жизни растений необходим свет, так как на свету в их листьях образуется вещество зелёного цвета — хлорофилл.
Роль этого вещества в жизни растений очень важна. В их листья из почвы с помощью корней поступает вода с растворёнными в ней минеральными веществами, а из воздуха — углекислый газ, который выдыхают все живые организмы, в том числе и люди. И вот из этих неорганических веществ — воды, углекислого газа и минеральных солей — при участии солнечного света в хлорофилловых зёрнах образуются новые вещества — органические.
Теперь вы, наверное, и сами догадались, что растения в сообществе живых организмов играют роль производителей. Большая часть растений — и мельчайшие зелёные водоросли, и гигантские лиственные деревья, и многие другие — независимо от их формы, размеров, строения обладают способностью создавать сложные органические соединения из простых неорганических. При этом в веществах, создаваемых растениями, накапливается используемая световая энергия солнца, которая необходима для жизни любому организму.
В процессе создания органических веществ в растениях образуется ещё и кислород, который нужен для дыхания подавляющего большинства растений, животных, бактерий. Кислород нужен и для дыхания человека. пауза
Животные также используют для питания органические вещества, но создавать их из неорганических, подобно растениям, они не могут.
Все животные организмы делятся по типу питания на 3 группы:
Пищей являются растения — их листья, побеги, плоды, семена, корни и т. д.
Обычно у растительноядных млекопитающих пищеварительная система более сложная, так как переваривать растительную пищу сложнее. Также у них хорошо развиты резцы и коренные зубы.
К травоядным животным относятся лось, заяц, олень, полёвка, землеройка, бобр.
· Плотоядные, или хищники.
Пищей в этом случае являются другие животные.
Более сложное поведение, так как поймать жертву не всегда просто. При этом надо её выслеживать, затаиваться, неожиданно нападать. При этом жертва имеет приспособления, чтобы убегать от хищника и защищаться от него (например, объединяясь в стада). Различаются и зубы травоядных и хищников. У растительноядных млекопитающих хорошо развиты резцы и коренные зубы. У хищников есть мощные клыки.
У млекопитающих-хищников развиваются различные орудия нападения и удержания жертвы.
3. несколько рядов зубов, направленных вовнутрь;
Для многих хищников характерен засадный метод охоты — выжидание жертвы и относительно короткий бросок — необходимы высокая скорость, точная координация. Не лишней будет маскирующая окраска, чтобы слиться с окружающей местностью.
Всеядные животные питаются как растительной, так и животной пищей.
Вещества, которыми питаются животные, обеспечивают работу всех систем органов организма животных, благодаря им животные двигаются, растут, развиваются.
В организме животного органические вещества растений преобразуются в органические вещества животных. Таким образом, мы видим, что животные в сообществе живых организмов играют роль потребителей и преобразователей органических веществ, которые создают растения.
Производители, потребители, разрушители связаны друг с другом и с окружающей средой сложными пищевыми цепями. Между этими четырьмя компонентами биосферы происходит обмен веществами и энергией. В конечном счёте химические элементы окружающей среды и энергия, поступающая от Солнца, через тела растений доходит по пищевым цепям до каждого животного организма. Таким путём из многочисленных веществ, поддерживающих жизнь организмов разных видов, в биосфере создаются круговорот веществ и поток энергии. Из-за большой роли живых организмов круговорот в экосистемах часто называют биологическим круговоротом веществ.
Биологический круговорот веществ поддерживается постоянным притоком всё новых и новых порций энергии. Расходуясь на жизнедеятельность организмов, усвоенная ими энергия постепенно переходит в тепловую и рассеивается в окружающем пространстве.
Таким образом, деятельность сообщества напоминает круговое вращение мельничного колеса в потоке воды.