Систематика и эволюционное древо животных и растений

СИСТЕМАТИКА (от греческого systematikos — упорядоченный, относящийся к системе), раздел биологии, задачей которого является описание и обозначение всех существующих и вымерших организмов, а также их классификация по таксонам (группировкам) различного ранга. Опираясь на данные всех разделов биологии, особенно на эволюционное учение, систематика служит базой для многих биологических наук. Особое значение систематики заключается в создании возможности ориентирования во множестве существующих видов организмов. Систематика основных групп органического мира — прокариот и эукариот — имеют одни и те же основы и задачи и много общего в методах исследования. Вместе с тем различным разделам систематики свойствен ряд особенностей, связанных со спецификой разных групп организмов. Систематику часто разделяют на таксономию, понимая под ней теорию классификации организмов, и собственно систематику, в указанном выше широком смысле. Иногда термин «таксономия» используют как синоним систематики.

Систематика используют для классификации не только отдельные, частные (морфологические, физиологические, биохимические, экологические и другие) признаки, характеризующие организмы, но и всю их совокупность. Чем полнее учитываются различные особенности организмов, тем в большей мере выявляемое систематическое сходство отражает родство (общность происхождения) организмов, объединяемых в тот или иной таксон. Например, несмотря на поверхностное сходство летучей мыши с птицей (как летающих теплокровных позвоночных), летучая мышь — млекопитающее, т. е. относится к другому классу. Если же сравнивать птиц и млекопитающих с другими, более отдалёнными организмами, например, из других типов, важно уже не различие, а общность плана их строения как позвоночных. Кактусы и молочаи, например, сходны, хотя относятся к разным семействам; однако и те и другие объединяются в класс двудольных растений.

Попытки классификации организмов известны с древности (Аристотель, Теофраст и др.), однако основы систематики как науки заложены в работах Дж. Рея (1686 — 1704) и особенно К. Линнея (1735 и позже). Первые научные системы растений и животных были искусственными, то есть объединяли организмы в группы по сходным внешним признакам и не придавали значения их родственным связям. Учение Ч. Дарвина (1859 и позднее) придало уже сложившейся систематике эволюционное содержание. В дальнейшем главным направлением в её развитии стало эволюционное, стремящееся наиболее точно и полно отразить в естественной (или филогенетической) системе генеалогические отношения, существующие в природе. Кроме эволюционного в современной систематике существуют кладистическое (филогенетическое) и численное (фенетическое) направления. Кладистическая систематика определяет ранг таксонов в зависимости от последовательности обособления отдельных ветвей (кладонов) на филогенетическом древе, не придавая значения диапазону эволюционных изменений в какой-либо группе. Так, млекопитающие у кладистов — не самостоятельный класс, а таксон, соподчинённый пресмыкающимся. Численная, или нумерическая, систематика прибегает к математической обработке данных по множеству произвольно выделенных признаков организмов, придавая каждому одинаковое значение. Классификация строится на основании степени различий между отдельными организмами, определяемой таким методом.

Эволюция не сводится только к поступательному движению вверх по «лестнице» прогресса. Ведь условия среды обитания чрезвычайно разнообразны, поэтому не обязательно все время стремиться к повышению уровня организации. Можно просто уходить от конкуренции с другими организмами, осваивая еще незанятые «ячейки» в сообществах живых организмов — экологические ниши. Этот процесс называют «дивергенцией»: близкие виды в ходе эволюции как бы «расходятся» в разные стороны, вырабатывая специальные приспособления к определенным условиям среды.

Если пытаться изобразить процесс расхождения видов по разным жизненным зонам и экологическим нишам, то ничего лучше «эволюционного древа» не придумаешь. Растущий вверх «ствол» — это и есть основное направление эволюционного прогресса млекопитающих, означающее повышение уровня их организации. А расходящиеся вбок ветви и веточки и есть не что иное, как дивергенция видов.

Сначала на стволе появляется крошечный побег: это возник новый вид, пытающий свое счастье в эволюции. Если ему повезет, он не вымрет из-за каких-либо пертурбаций: зачаточный побег не «засохнет», а превратится в небольшую веточку. В новых благоприятных условиях, еще никем не занятых, появляется все больше и больше потомков того предково-го вида: ветка все больше ветвится, становится толще. И в конце концов оказывается, что удачливый вид-основатель «нашел» новое, весьма перспективное направление эволюции: побег превращается в то, что садоводы назвали бы «скелетной ветвью» звериного древа жизни. Так, например, около 10 миллионов лет назад какие-то из зерноядных хомяков перешли на питание травой: это оказалось настолько удачным, что их потомки — полёвки — по разнообразию и обилию многократно превзошли своих предков.

Приспосабливаясь к новой среде обитания, потомки все больше теряют сходство со своими предками: они как бы «забывают» своих пращуров, живших в иных условиях. Утрачивается сходство и с «кузенами», причем чем дальше виды «разошлись» в ходе эволюции по разным природным зонам, тем меньше между ними сходства. Ну кто бы мог сказать, глядя на порхающих в воздухе маленьких летучих мышей и плавающих в морских водах гигантов-китов, что все они — отдаленные потомки одних и тех же наземных зверьков, более всего похожих на ныне живущих землероек?

" Эволюционное древо" прекрасно иллюстрирует не только ход исторического развития живых существ, но и устройство «Системы природы». Оно чем-то напоминает устройство воинских частей: подобно полкам, ротам, взводам, в «Системе природы» есть разные уровни или ранги — классы, отряды, семейства и так далее. На «эволюционном древе» они соответствуют разным по «толщине» ветвям и отражают разную степень обособленности тех или иных групп животных. Говоря о животных, имеющих в системе определенный ранг, — о китообразных или тюленях, ежах или землеройках, мы можем охарактеризовать то, насколько давно отделилась и насколько далеко отошла данная ветвь от основного эволюционного ствола.

Так, если все звериное «древо» — это класс млекопитающих, то «скелетные ветви» — это отдельные отряды: например, отряд хищные, отряд парнокопытные. Они обособились, как правило, не менее 70−90 миллионов лет назад, каждый завоевал свою собственную адаптивную зону. Растущие на них более мелкие ветки — это семейства: например, в отряде хищных есть семейства медвежьих и кошачьих; в отряде парнокопытных — семейства полорогих и оленьих. Их эволюционный возраст — обычно 30−40 миллионов лет, каждое из семейств особым образом осваивает общую для отряда адаптивную зону. Например, в рацион медведей входят не только животные, но и растительные корма, а кошки питаются почти исключительно мясом.

Концевые веточки нашего «древа» — это отдельные роды: род медведей, род оленей и так далее. А они уже заканчиваются видами: бурый и белый медведи, лесной и степной коты, благородный и пятнистый олени. Возраст родов и видов млекопитающих обычно измеряется несколькими миллионами лет.