Предмет «Науки о биологическом многообразии» Раздел «Систематика высших растений» 3 семестр: 10 лекций, 6 занятий (по 2 пары), 1 семинар, зачет 4 семестр: 18 лекций, 6 занятий (по 2 пары), 1 семинар Полевая практика 10 дней Экзамен Отчетность по 3 семестру: 1. Рабочая тетрадь по практическим занятиям 2. Выполненные проверочные работы 3. Защищенный семинар

Учебная литература Еленевский А.Г., Соловьева М.П., Тихомиров В.Н. Ботаника высших, или наземных растений. М.: Центр Академия, Тимонин А.К., Филин В.Р. Ботаника. В 4 томах. Том 4. Систематика высших растений. В 2 книгах. Москва, Изд-во Академия, Academia 2009 Сергиевская Е.В. Систематика высших растений. Практ. Курс. – СПб: Изд-во «Лань», 1998.

Лекция 1 Введение в систематику высших растений 1) История развития систематики высших растений. 2) Современная систематика: объекты, методы, проблемы 3) Группа высшие растения: общая характеристика, объем и разнообразие

Знания о растениях в эпоху палеолита…

Неолитическая революция…

Наскальное изображение пахоты. Бронзовый век Египетская фреска, изображающая первую известную ботаническую экспедицию в 1495 г. до н.э. Фрагмент из индийского травника

Аристотель (384 до н. э. – 322 до н. э.), учился в Академии Платона. Аристотель основал Ликей в Афинах, широкомасштабные естественнонаучные изыскания, которые финансировал Александр. Приемы познания Аристотеля: 1. объяснению всегда должно предшествовать наблюдение; 2. общая теория должна опираться на познание частностей; 3. наблюдение должно вестись свободно от всякого предвзятого мнения; 4. прежде чем пользоваться данными чужих наблюдений, нужно подвергнуть их строгой критике. Изучению растительного мира он посвятил специальный труд «Теория растений». К сожалению, полный текст этого произведения не сохранился Отец родо-видовой схемы классифицирования

Теофраст (Феофраст), ( , до н.э.) - древнегреческий естествоиспытатель и философ, один из первых ботаников древности. Создал классификацию растений, систематизировал накопленные наблюдения по морфологии, географии и медицинскому использованию растений. Заслужил в истории науки титул «отца ботаники» 10-томным трудом «Естественная история растений» (описано 450 растений) и 8-томной работой «О причинах растений». Стремясь к накоплению детальных знаний о мире, Теофраст оставался в основном в пределах аристотелевой системы.

Древний Рим Плиний Старший (23 – 79 гг. до н.э.) – автор «Естественной истории» в 37 книгах. Используя разнообразные источники, часто записывал и нелепые события, принимая их на веру… Книги 12 – 27 посвящены растениям (около 1000 видов). Диоскорид (1 в. н.э.) – медицинская ботаника

Dioscorides De Materia Medica Byzantium 15th century

«После Евангелия никакое исследование не нужно» Тертулиан

Средневековье Альберт Великий (1193 – 1280) доминиканский монах теология философия биологические опыты Переписывал, добавлял оригинальные описания растений «Я это перепроверил» «Это лежит вне моего опыта» «Я доказал, что это не так». По мнению Альберта, имеется "естественная магия", которая якобы хорошая. Так, растения и камни якобы содержат "чудесные силы", петуния придает способность к предсказаниям. вербена используется как привораживающая трава.

Средневековье От праха черного и до небесных тел Я тайны разгадал мудрейших слов и дел. Коварства я избег, распутал все узлы, Лишь узел смерти я распутать не сумел. Абу Али Ибн Сина (Авиценна, 980 – 1037) описания в большей степени лекарственных растений Аль-Бируни (973 – 1048) ученый и врач Знали и использовали труды античных ученых и дополняли их сведениями о местных растениях

Эпоха Возрождения Отто Брунфельс ( ), немецкий ботаник. Автор первого ботанического атласа ("Живые изображения растений", т. 1-3, ). Линней назвал Брунфельса отцом ботаники.

Эпоха Возрождения Л. Фукс (1543) автор одного из первых травников, существовали также травники И. Бока (1539), К. Геснера (1544), Р. Додонеуса (1554), П. Маттиоли (1562), М. Лобелиуса (1576), Я. Табернемонтануса (1588)

Травник П. Маттиоли (1562)

Завершение описательного периода в истории систематики – XVI – XVII вв. Швейцарский ботаник К. Баугин (1560 – 1624) «Pinax theatri botanici» (1623) – обзор ботанической литературы (6000 видов), сводка существующих синонимов видов

Период искусственных систем А. Чезальпино (1519 – 1603) итальянский ботаник, использовал аристотелевский подход (от общего к частному) Турнефор (1656 – 1708) французский ботаник, использовал подход П. Германа (принцип голосемянности), понятие о роде у растений, принцип соподчиненности таксономических категорий Объединение организмов по сходным внешним признакам

Джон Рей (1627 – 1705) Английский естествоиспытатель, основоположник учения о виде. Для выделения классов использует отдельные особенности (признаки) в зависимости от значимости. Считается одним из родоначальников систематики. Делит растения на деревья и травы, далее – двусемядольные и односемядольные. В системе – 33 класса.

К. Линней (1707 – 1778) Именно с Карла Линнея ботаника берет начало как современная наука.

«В естественных науках основы истины должны быть подтверждены наблюдениями» «Ботаника есть естественная наука, которая учит ПОЗНАНИЮ РАСТЕНИЙ» «Фрагменты ЕСТЕСТВЕННОГО МЕТОДА подлежат тщательному изучению. Это первое и последнее, к чему стремится ботаника» Карл Линней, «Философия ботаники», 1751

НОВИЧОК: 1. Должен как можно лучше знать все части растения. 2. Должен научиться распознавать наиболее обычные растения при гербаризации. 3. Должен сам собирать, высушивать и наклеивать крупные растения столько, сколько сможет. 4. Должен уметь различать основные части плодоношения. 5. Должен знать классы и порядки системы и распределять по ним наиболее простые и заметные цветки. 6. Должен часто присутствовать при демонстрациях в саду. 7. Должен представлять себе научные термины по их определениям. 8. Должен исследовать около 50 знакомых ему по «Родам растений» родов, сравнивая плодоношения с признаком рода. 9. Должен самостоятельно составить по тому же методу 50 родовых признаков и исправить их по «Родам растений». 10. Должен по всем правилам составить около 60 описаний видов, начиная с самых простых растений, переходя к более сложным, подлежащим проверке профессором. 11. Должен уметь найти неизвестные ему виды растений по ключам, признакам и отличиям системы. 12. Должен хорошо понимать принципы и основы ботаники. 13. Должен знать ботаническую литературу и прежде всего авторов, у которых можно справиться относительно видов растений. 14. Должен привыкнуть разбираться в синонимах авторов, двигаясь назад вплоть до первооткрывателей. 15. Должен представить себе применение видов растений в медицине и хозяйстве Карл Линней, «Философия ботаники» 1751

Достижения Карла Линнея: 1. Совершенствование описательной морфологии растений и органографической терминологии растений. 2. Завершение разработки описательного метода 3. Использование строго иерархической системы таксономических категорий 4. Бинарная реформа в номенклатуре 5. Разработка проблемы пола у растений Первая попытка создания естественной системы растений принадлежит французскому ботанику М. Адансону (1726 – 1806). В своей работе «Семейства растений» реализован учет максимально возможного числа признаков. Родоначальник «числовой таксономии».

Антуан Лоран Жюссье (1748 – 1836) Французский ботаник. В 1789 опубликовал «Роды растений», в котором описано видов, отнесенных к 1754 родам… Система должна отражать природу, а не навязываться ей… Живые организмы подчинены естественной иерархии (от простого к сложному)… Признаки имеют разную значимость… Сторонник в Англии – Д. Линдли, в Австрии – С. Эндлихер, во Франции его идеи развивал А.Т. Броньяр, в России – Павел Горянинов Оказал влияние на труды Ж.Б. Ламарка (1744 – 1829) Естественные системы

Сводка по морфологии цветка А. Эйхлер (1839 – 1887), преемника А. Брауна по кафедре в Берлинском университете. А. Браун (1805 – 1877) немецкий ботаник, разработавший естественную систему по принципам Жюссье: выделение в группе Anthophyta голосеменных, покрытосеменных, однодольных, двудольных (с выделением безлепестных, спайнолепестных и свободнолепестных). Выдержаны три ступени организации – Bryophyta (водоросли, грибы, лишайники и мохообразные), Cormophyta (тайнобрачные сосудистые), Anthophyta. Линия Жюссье – Эйхлер: «восходящий» характер расположения таксонов

Огюст Пирам Декандоль (1778 – 1841) Автор 17-томного сочинения «Prodromus systematis naturalis regni vegetabilis» (1823 – 1873), где описано около видов. Система расположения видов была опубликована в 1813 г. Порядок расположения от сложного к простому и от многого к малому. В итоге двудольные предшествуют однодольным, двупокровные – однопокровным, свободнолепестные – спайнолепестным… Линия Декандоля – Бентама – Гукера : от сложного к простому

Дж.Бентам и Дж.Д. Гукер Авторы 3-томной работы «Genera plantarum» (1862 – 1883), вышедшей в Англии… Под влиянием Декандоля… Идея неизменяемости видов…

Филогенетические системы Иерархическая структура множества видов должна отражать реальный процесс филогенеза… Адольф Энглер (1844 – 1930), немецкий ботаник, продолжает линию Жюссье – Браун – Эйхлер. Создает сводку мировой флоры, включающей низшие и высшие растения (1887 – 1915). Начато, но не закончено до сих пор монографическое описание всех видов на латинском языке Анализ сходства (гомологии, аналогии)… Отражение эволюционной идеи… Оказал влияние на работы австрийского ботаника Р. Веттштейна (1863 – 1931) – псевдантовая теория происхождения цветка… Линия Жюссье – Эйхлер: «восходящий» характер расположения таксонов

Ч. Бесси (1845 – 1915) Тип филогенетических систем, восходящий к построениям Декандоля – Бентама – Гукера: система Галлира (недоработанная) и работы американского ботаника Ч. Бесси. «кактус Бесси» - цветковые – монофилетическая группа, в основе их лежит порядок Ranales (прибл. Многоплодниковые) Взгляды Галлира и Бесси получили подтверждение в работах палеоботаников Арбера и Паркина (стробилярная теория происхождения цветка) Система Дж. Хатчинсона (1884 – 1972) (+ деревнистость и травянистость) Линия Декандоля – Бентама – Гукера : от сложного к простому

Авторы систем, основанных на представлениях Галлира и Бесси А.Л. Тахтаджян (1942 – 1966) А. Кронквист (1957, 1968) Р. Торн (1968, 1976) Дальгрен Стеббинс

ИСТОРИЧЕСКИЕ ЭТАПЫ В РАЗВИТИИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМАТИКИ Античный период (с 400 л. до н.э.) – заложение основ научного метода Средневековье (до 14 – 15 вв.) и эпоха Возрождения (16 – 17 в.в.) – описательный период Период искусственных систем (17 – 18 в.в.) Период естественных систем ( вв.) Период филогенетических систем (19 – 20 вв.) Современный период научного плюрализма (постпозитивизим, успехи молекулярной биологии, развитие технических средств и количественных методов обработки)

Использующиеся в биологической систематике способы познания 1 - Дедуктивный – типологическое направление 2 - Индуктивный – эмпирическое направление 3 - Гипотетико- дедуктивный – эволюционное направление, научный плюрализм Общие подходы в биологической систематике Типологический ФенетическийФилогенетический Направления в систематике, использующие разные категории данных 1 - Морфологическая систематика 2 -Кариосистематика (хромосомы) 3 - Геносистематика (ДНК + РНК)

СОВРЕМЕННЫЕ ШКОЛЫ В СИСТЕМАТИКЕ Классическая филогенетика (макроэволю-ционные процессы) Новая систематика (микроэво-люционные процессы) Кладистика (понятие голо- и пара- филетических таксонов, построение кладограмм) Гено-систематика (концепция молекуляр- ных часов) Кладисти-ческая геносисте-матика (редукцио-низм)

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ: CORMOBIONTA Группа высшие споровые растения включает 6 отделов: 1. Риниофиты - Propteridophyta 2. Мохообразные - Bryophyta 3. Плауновидные - Lycopodiophyta 4. Псилотовые - Psilotophyta 5. Хвощевидные - Equisetophyta 6. Папоротниковидные - Polypodiophyta В группу семенные растения входят 2 отдела: 7. Голосеменные - Pinophyta 8. Покрытосеменные (цветковые) - Magnoliophyta Царство Растения – Plantae Низшие растения – Thallobionta Высшие растения – Cormobionta Высшие споровые растения Бессосудистые споровые (мхи) Сосудистые споровые Семенные растения

Информационные источники для самостоятельной работы См. раздел «Базовая литература», а также: Павлинов И.Я. Основные подходы в биологической систематике = = Развитие ботаники как науки Карл Линней Философия ботаники Philosophia Botanica. Издательство: Наука 1989