Кукурудза С.І. Біогеографія

Подождите немного. Документ загружается.

4. Ìåãàñèñòåìà îðãàí³÷íîãî ñâ³òó Çåìë³

в родини і т. д. Для деяких систематичних категорій виділяють про-

міжні одиниці

Розміщення таксонів у складний ряд підпорядкованих форм на

зивають ієрархічною системою класифікації

(табл. 4.1). Основу ряду

становлять особини (індивідуми), а вершину – один всеохоплюючий

таксон (наприклад

, царство рослин). Ієрархічна система розміщення

таксонів випливає з теорії класифікації та призначена головно для

запам’ятовування. Проте вона має й природну основу, оскільки мож

на стверджувати, що різні рівні ієрархії відображають різну ступінь

еволюційної спорідненості. Кількість ієрархічних рівнів визначено

довільно, внаслідок практичного досвіду вчених за останні століття.

У майбутньому цілком можливе введення нових рівнів.

Класифікація

і номенклатура – дві головні складові системати-

ки. Класифікація – це процес визначення й характеристики система

тичних груп, які називають таксонами

. Номенклатура – це розподіл

назв між конкретними таксонами. Такий розподіл відбувається лише

тоді, коли дослідник переконаний, що досягнув найліпшого варіанту

класифікації об’єктів, тобто класифікація завжди має передувати

назві, а не навпаки.

Назви рослин, тварин, грибів чи мікроорганізмів є не чим іншим

як умовними символами або шифрами, що дають змогу посилатися

на них, уникаючи громіздких описових фраз

. Отже, назви спрощу-

ють процедуру спілкування між людьми. Однак таку функцію вони

можуть виконувати за умови, коли їхній зміст однаково розуміють

усі, хто ними користується. Цю функцію найкраще виконують назви

латинською мовою. Важливо, щоб назви відображали певну особли

вість організму, тоді вони сприймаються однозначно.

Дуже влучні назви організмам присвоював К

. Ліней, в тому числі

на честь різних людей. Зокрема, у часи К

. Лінея жили три брати на

прізвище Комеліни: двоє з них досягли значних успіхів у науці, а третій

нічим не прославився. І ось К

. Ліней їх прізвищем називає рід рослин,

у квітках яких є три тичинки, причому дві тичинки довші, а третя –

коротша. Похідні назви від прізвищ тих людей, яких він з тих чи ін

ших причин не любив або не поважав

, присвоював непривабливим

рослинам. Наприклад, одну з таких рослин Ліней назвав бюфонією –

від прізвища відомого французького вченого Ж

. Бюфона, котрий не

×àñòèíà 1. Çàãàëüí³ ïðîáëåìè á³îãåîãðàô³¿

визнавав його системи. Іменем одного зі своїх критиків Пізона він

назвав особливо непривабливу колючу рослину – пізонтію.

Таблиця 4.1. Категорії таксономічної ієрархії живих організмів

Латинські назви таксономічних категорій

Українські назви

таксономічних категорій

Ботаніка

Бактеріо-

логія

Зоологія

Ботаніка

і бактеорологія

Зоологія

Regnum Regnum Regnum Царство

Царство

Підцарство

Надтип

Divisio Divisio

Phylum

Superclasis

Відділ

Підвідділ

Тип

Підтип

Надклас

Clasis Clasis Clasis

Клас

Підклас

Надпорядок

Клас

Підклас

Інфраклас

Надзагін

Ordo Ordo Ordo

Порядок

Підпорядок

Загін

Підзагін

Інфразагін

Надродина

Familia Familia Familia

Родина

Підродина

Триба

(коліно)

Підтриба

(підколіно)

Родина

Підродина

Триба

Підтриба

Genus Genus Genus

Рід

Підрід

Секція

Підсекція

Ряд

Підряд

Рід

Підрід

Species Species Species

Вид

Підвид

Різновидність

(Варієтет)

Форма

Підформа

Вид

Підвид

Варієтет

Сучасні методи систематики. Для обґрунтування філогене-

тичної системи органічного світу Землі застосовують різноманітні

методи, що дають змогу визначити родинні зв’язки різних система

тичних груп. Окрім традиційного

порівняльно-морфологічного, або

4. Ìåãàñèñòåìà îðãàí³÷íîãî ñâ³òó Çåìë³

описового методу, який і тепер вважають головним, застосовують

такі:

• ембріональний, що ґрунтується на вивченні зародка, за-

родкового мішка, ендосперми;

• палеонтологічний дає змогу на підставі вивчення від-

мерлих організмів виявити походження, поширення і

розвиток певних груп тварин;

• палінологічний ґрунтується на дослідженні пилку, який

добре зберігається в похованих ґрунтах і торфовищах,

має різну форму й величину. Цей метод є одним з кращих

для вивчення історії рослинного світу. Його називають

ще “пилковим аналізом”.

• карпологічний, або цитологічний, ґрунтується на вивчен-

ні хромосом. На підставі цього методу вивчено генотип

людини – повний набір людських хромосом, що є видат

ним досягненням науки. Його ще називають генетичним

Уся генна інженерія ґрунтується на цьому методі, резуль

татом якого стало клонування тварин, а в майбутньому

можливо

, й людського організму.

Розвиток біохімії та фізіології дали змогу залучити додаткові

методи. Зокрема, щоб визначити взаємовідносини між організмами

вивчають тип фотосинтезу і характер допоміжних фотосинтетичних

пігментів. Щоб з’ясувати таксономічні залежності досліджують ди

хальні пігменти

або систему виділення у тварин.

Протягом останнього десятиріччя є змога порівнювати структуру

і склад білків

та інших компонентів дезоксирибонуклеїнової кислоти

(ДНК) у родинних формах

. Чим більше макромолекули нагадують

одна одну, тим ближчі родинні зв

’язки між цими організмами. Техніка

порівняння ДНК (ДНК гібридизація) вдосконалилася тепер настільки,

що є змога одержати вагомі докази щодо родинних зв’язків.

Отже, зусиллями вчених багатьох поколінь і за допомогою тра

диційних описових і новітніх методів удалося скласти узагальнене

уявлення про мегасистему органічного світу Землі з поділом її на

класифікаційні категорії (таксони) – від виду до (над)царства. На

рис. 4.1 зображено таку мегасистему. За цією схемою стисло охарак

теризуємо світ живих організмів нашої планети

×àñòèíà 1. Çàãàëüí³ ïðîáëåìè á³îãåîãðàô³¿

Рис. 4.1. Мегасистема органічного світу Землі

Хордові

Голкошкірі

Щетинкощел.

Погонофори

Ссавці

Птахи

Плазуни

Земноводні

Риби кісткові

Членистоногі

Молюски

Плеченогі

Лишайники

Покритонасінні

Голонасінні

Плауноподібні

Хвощоподібні

Псилотоподібні

Харові

Зелені

Евгленові

Червоні

Бурі

Жовтозелені

Діатомові

Золотисті

Водорості

синьо-зелені

Доклітинні організми

Прокаріоти

(доядерні організми)

Евкаріоти

(ядерні організми)

Віра (віруси) РослиниДроб’янки Гриби Тварини

Нижчі рослини Вищі рослини Одноклітинні Багатоклітинні

Бактерії

Водорості

пірофітові

Папоротеподібні

Мохоподібні

Справжні гриби

Слизьовики Найпростіші

Мшанки

Кільчасті черви

Немертини

Круглі черви

Плоскі черви

Кишковопорожні

Губки

Безчерепні Черепні

Головохордові Риби хрящі

Надцарства

Царства

Підцарства

Відділи Типи

Підтипи

Класи

4. Ìåãàñèñòåìà îðãàí³÷íîãî ñâ³òó Çåìë³

4.2. Öàðñòâà â³ðóñ³â ³ äðîá’ÿíîê

Надцарство доклітинних організмів представлено єдиним

царством

вірусів (лат. virus – отрута). Віруси є облігатними (лат.

obligo – зобов’язую), тобто обов’язковими внутрішньоклітинними

паразитами і не здатні розмножуватися поза господарем – клітиною

Віруси є найдрібнішими збудниками інфекційних хвороб. Розмірами

вони значно менші від бактерій і майже всі проходять крізь бакте

ріальні фільтри. Їх розміри сягають від 20 до 400 нм (нанометр=

1×10

-9

м). Прості віруси складаються з нуклеїнової кислоти (НК)

одного типу дезоксирибонуклеїнової (ДНК) або рибонуклеїнової

кислоти (РНК) та білка. Складні віруси містять ліпіди, вуглеводи та

іони металів.

Форма вірусів досить різноманітна: прямокутна, округла, округ

ло-видовжена, паличко- та ниткоподібна. Віруси можуть мати пра

вильну геометричну будову куба, багатокутника, спіралі. Процес

розмноження складний і своєрідний, який ґрунтується на формуванні

зрілих позаклітинних часток вірусів, що одержали назву

вібріонів,

з нарізно синтезованих нуклеїнових кислот і білка. Ці організми

займають усі екологічні ніші біосфери. Вони всюдисущі

, можуть

вражати всі інші істоти (рослин, тварин, людей) та спричиняти ві

русні захворювання

Способи поширення вірусів – різноманітні: повітряно-крапель

ний (кашель), хвороби “брудних рук”, трансміальний (переносяться

членистоногими) тощо. Віруси нечутливі до відомих медицині анти

біотиків, тому розробляються інші хіміко-терапевтичні засоби проти

вірусних захворювань, зокрема вакцини. Як найпростіші з відомих

нині форм життя, віруси є зручним об’єктом дослідження молекуляр

ної біології та генетики. На них розкрито генетичний код, можливість

зворотної передачі генетичної інформації від РНК до ДНК.

Віруси виконують важливу редуцентну (лат. reducens або redu

censis – той, що повертає назад, відновлює) функцію, повертаючи в

абіотичну (мінеральну) форму рештки відмерлих організмів. Є віруси

рослин, віруси безхребетних тварин, віруси хребетних тварин, віруси

грибів і віруси бактерій – так звані

фаги (φαγοѕ – з грец. пожирач),

або бактеріофаги. Загальна кількість відомих нині вірусів становить

понад 900.

×àñòèíà 1. Çàãàëüí³ ïðîáëåìè á³îãåîãðàô³¿

Надцарство прокаріот представлене царством дроб’янок

(Schizophita). До цього царства належать два відділи: бактерій та

синьо-зелених водоростей (фікоціанів).

Бактерії

(Bacteriophyta) (грец. βακτήριον – паличка) – мікро-

скопічні, здебільшого одноклітинні, дуже різноманітні за функціями і

формою організми. Для них характерна наявність клітинної оболонки,

цитоплазми з органелами, різних включень, але немає оформленого

ядра мітохондрій і хлоропластів. Тому майже всі бактерії безбарвні.

Тільки окремі з них містять в цитоплазмі пігменти, що нагадують

хлорофіл (грец. χλωρ

ός зелений і φῦλλον – листок) і фікоеритрин

(грец. φίκός – водорості та ἐρυθρός – червоний).

У клітині бактерії, зокрема бацили (лат. bacillum – паличка),

утворюється спора, яка має захисну оболонку і таким чином захищає

клітину в несприятливих умовах довкілля. Спора може витримати

тривале висушування, нагрівання понад 100°С і охолодження майже

до абсолютного нуля. Вони є у термальних водах з температурою до

80°С, у полярних морях, солоних водах з 20% вмістом кухонної солі.

За формою вирізняють кулясті (коки), нитчасті, звивисті та па

личкоподібні бактерії. Паличкоподібні бактерії об’єднують ті з них,

що не утворюють спор (власне бактерії), та спороутворювальні. Роз

мір бактеріальних клітин не перевищує кількох мікрометрів (мкм –

1×10

-6

), рідко досягаючи 20 мкм, наприклад, Тhiophusa macrophusa.

Деякі бактерії можуть проходити крізь бактеріальні фільтри, зокрема

мікоплазми.

Багато бактерій здатні до самостійного руху. Такі бактерії мають

джгутики. Залежно від місця розташування джгутиків на клітині їх

поділяють на монотрихи – з одним джгутиком на кінці, лофотрихи –

з кількома джгутиками на кінці

, перетрихи – з багатьма джгутиками

на всій поверхні.

Розмножуються бактерії поперечним поділом, іноді бруньку

ванням; деяким бактеріям властивий примітивний статевий процес.

Бактеріям, як і іншим організмам, властиві явища мінливості й спад

ковості. У клітині бактерії міститься від 10 до 22% ДНК. Виділяючи

ДНК з клітини одного штаму і додаючи її до культури іншого, можна

спричинити утворення мутантів з новими, спадково закріпленими

властивостями.

4. Ìåãàñèñòåìà îðãàí³÷íîãî ñâ³òó Çåìë³

За фізіологією живлення серед бактерій вирізняють гетеротрофів

та автотрофів. Гетеротрофи

, споживаючи відмерлі рештки рослин

і тварин, повертають їх у мінералізованій формі в біологічний коло

обіг речовин. Процес розкладу білкових речовин внаслідок впливу

бактерій називають гниттям, а розкладу вуглецевмісних небілкових

речовин – бродінням.

Зелені й пурпурні бактерії за зразком зелених рослин є автотро

фами і здатні до фотосинтезу або утворення органічної речовини за

допомогою сонячної енергії. Більша частина автотрофних бактерій

утворює органічну речовину за допомогою хемосинтезу (лат. chemia –

хімія і грец.

σύνθεσις – з’єднання) з вуглекислого газу внаслідок енер-

гії окиснення неорганічних речовин. Такими є нітрифікуючі, сірчисті

та залізобактерії (азотобактер, клостридій, рід

Sulfolobus) та ін.

За типом дихання бактерії поділяють на аеробних і анаеробних.

Аеробні можуть існувати за наявності вільного молекулярного кисню,

анаеробні – в безповітряному середовищі, але кисень отримують

внаслідок розкладу мінеральних та органічних сполук. Бактерії, як і

віруси, – всюдисущі. Вони містяться у повітрі й ґрунті, воді й живих

організмах, вступаючи з ними у різні взаємовідношення. Значна роль

бактерій у формуванні ґрунтів. Синтезуючи власні клітини, вони на

громаджують велику кількість органічних сполук ґрунту. В одному

грамі ґрунту налічують мільйони бактерій.

Особливе значення мають азотофіксуючі, зокрема бульбашко

ві

, бактерії, що здатні нагромаджувати азот з атмосферного пові-

тря. Окрім підвищення родючості ґрунтів і впливу на врожайність

сільськогосподарських культур, бактерії використовують у процесі

виготовлення вітамінів, амінокислот, антибіотиків, ферментних пре

паратів, деяких харчових продуктів тощо.

Також бактерії виконують надзвичайно важливу санітарну функ

цію, очищаючи природне довкілля від відмерлих решток організмів,

частина з них, зокрема патогенні, можуть спричинювати в організмі

людини різні інфекційні захворювання. Ступінь патогенності (грец.

παθοѕ – страждання, хвороба і γενναω – породжую) бактерій (як і

вірусів) залежить від їхньої здатності проникати в організм, роз

множуватися і поширюватися у ньому, а також виробляти отруйні

продукти – токсини (грец.

τοξικόν – отрута). Певні види бактерій є

×àñòèíà 1. Çàãàëüí³ ïðîáëåìè á³îãåîãðàô³¿

збудниками туберкульозу, чуми, дифтерії, туляремії, холери, черев-

ного тифу та інших інфекційних захворювань. Відомо близько трьох

тисяч видів бактерій.

Природу бактерій

, насамперед патогенних, вивчали такі все-

світньо відомі мікробіологи як Л

. Пастер, Р. Кох (1843–1910), а також

українські вчені М

. Гамалія (1859–1949), Д. Заболотний (1866–1929)

та інші.

Синьозелені водорості

(Cyanophyta) – найдавніша група ор-

ганізмів з примітивною внутрішньою будовою клітин, для яких ха

рактерна схильність до міксотрофного (внутрішнього) живлення. Ця

ознака зближує їх з тваринним світом. Крім прокаріотичної будови

клітин, вони характеризуються специфічним комплексом асиміля

ційних пігментів та цілковитою відсутністю джгутиків, справжніх

ядер і хроматофор. За архитривалий вік свого існування ці організми

майже не ускладнилися і не збільшилися, їхні розміри мікроскопічні.

Вони існують як одноклітинні індивідууми (кокоїдні), так і багатоклі

тинні – трихомальні, або колоніальні нитчасті форми. Розмноження

синьо-зелених водоростей вегетативне, рідше спорове.

Синьозелені водорості називають ще ціанобактеріями й архе

бактеріями. Саме ці організми відіграли суттєву роль у збагаченні

первинної атмосфери Землі киснем. Вони активні учасники процесів

формування й руйнування гірських порід та ґрунтів. Серед них відомі

азотофіксуючі, токсичні та їстівні форми.

Середовищем життя синьозелених водоростей є здебільшого

прісні водойми та перезволожені ділянки суходолу. Ті нечисленні

види, що живуть у морях, за певних умов можуть масово розмно

жуватися і спричинювати зміну кольору води. Масове розмноження

прісноводних видів зумовлює так зване “цвітіння води” і призводить

до непридатності для споживання, навіть загибелі худоби, якщо вона

п’є таку воду. Такі явища простежуються в евтрофних (багатих по-

живними речовинами) водоймах у теплу пору року, коли токсини,

що виділяє представник роду

Mycrocystis, набувають масового по-

ширення. Масове розмноження синьозелених водоростей нерідко

завдає значної шкоди комунальному та рибному господарствам.

Окремі види ціаней (ще одна назва синьозелених водоростей)

здатні фіксувати атмосферний азот, поєднуючи цей процес з фотосин

4. Ìåãàñèñòåìà îðãàí³÷íîãî ñâ³òó Çåìë³

тезом. Тому їх можна використовувати як добриво, а також додавати

до лікувальних грязей. Всього науці відомо 2000 видів. Синьо-зелені

водорості є евритермними (грец.

εύρύѕ – широкий і θέρμη – тепло)

організмами і можуть існувати в широкому діапазоні температур:

(від +84 до –80°С і нижче). Однак, як виявили дослідження, вони не є

космополітами, а приурочені до місцеположень (біотопів) з певними

екологічними умовами.

4.3. Öàðñòâî ðîñëèí

Надцарство евкаріот поділяють на царства: рослин, грибів і

тварин. Царство рослин поділяють на два підцарства:

справжніх

водоростей

(нижчі рослини) і вищих рослин. Такий поділ, на думку

багатьох систематиків, є досить умовним, незважаючи на те, що в

будові представників цих підцарств є суттєві відмінності. Зокрема,

вегетативне тіло нижчих рослин, яке має назву талому

, або слані, не

розчленоване на окремі органи. У нижчих рослин немає тканини, а

клітини однакові за будовою і функціями, розмножуються спорами.

Нижчі рослини – здебільшого морські організми.

Вищі рослини, на відміну від нижчих, мають складну будову

тіла, яке розчленоване на стебло і листок, а в більшості таксонів – і на

корінь. Характерною особливістю вищих рослин є їх пристосованість

до наземного способу життя, яке вироблялося протягом усієї їхньої

еволюції. Пристосування до наземного способу життя спричинило

ускладнення анатомічної будови і формування адаптивних органів.

Вони мають різноманітні спеціалізовані тканини: провідні, механіч

ні, покривні та інші, які розвивалися і вдосконалювалися у процесі

еволюції рослин.

Статевий процес у вищих рослин значно ускладнився: утвори

лися багатоклітинні статеві органи – архегоній (грец.

ἀρχή – початок і

γονή – народження, материнська утроба) й антеридій (грец.

ἄνθηροѕ –

квітучий). В архегоніях розвиваються яйцеклітини, а в антеридіях

формуються численні сперматозоїди. У процесі еволюції у вищих

рослин відбувається поступова редукція статевих органів. Покри

тонасінні, як найбільш розвинуті рослинні організми, вже не мають

ні архегоніїв, ні антиридіїв. Для них властивий новий статевий ор

×àñòèíà 1. Çàãàëüí³ ïðîáëåìè á³îãåîãðàô³¿

ган – насіння з зародком. Вищі рослини за характером розмноження

поділяють на вищі спорові й насінні.

Нижчі рослини, або справжні водорості

, охоплюють дев’ять

відділів водоростей (деякі автори виділяють більшу кількість): пі

рофітові, золотисті, діатомові, бурі, червоні, жовтозелені, евгленові,

зелені й харові. Отже, водорості – це велика група нижчих рослин, які

у переважній більшості живуть у воді. Деякі водорості кріпляться до

дна водойми або предметів і утворюють фітобентос (грец

. φύτον –

рослина і

βένθοѕ – глибина), а більшість водоростей перебувають у

товщі води в завислому стані й утворюють іншу екологічні групу –

фітопланктон (грец.

φύτον – рослина і πλαγκτόν – блукаючий). Час-

тина водоростей живе на ґрунті і в ґрунті, на деревах і чагарниках

Для деяких тварин водорості є маскувальними засобами. Наприклад

зелені водорості для трипалих лінивців.

На відміну від клітин бактерій, клітини водоростей покриті

щільною целюлозною або пектиновою оболонкою, яка завжди або

в окремі періоди покрита слизистою рідиною, що запобігає їх ви

сиханню та пошкодженню. Протопласт складається з цитоплазми,

одного або декількох ядер і пластид – хроматофор різної форми. У

більшості водоростей хроматофори зеленого забарвлення виконують

роль хлоропластів вищих рослин, а пігменти іншого кольору (бурого,

червоного, жовто-зеленого) надають водоростям відповідного за

барвлення. Масове розмноження таких водоростей часто забарвлює

субстрат

, на якому вони розвиваються у колір водоростей.

Водорості відіграють важливу роль у нагромадженні органічної

речовини. Вони є кормом для риб і зоопланктону, збагачують сере-

довище киснем. У приморських країнах їх використовують в їжу

як корм для худоби і як органічні добрива. З бурих водоростей ви

готовляють йод і бром, а з червоних і бурих агар-агар – продукт, що

використовують для вирощування мікроорганізмів та в кондитерській

промисловості. У прісноводних водоймах водорості беруть участь в

утворенні сапропелів (грец. σαπρ

ός – гнилий і πηλός – грязь, мул) – ор-

ганічного мулу, який використовують для вітамінізації кормів та для

грязе- або пилолікування в медичних закладах санаторного типу.

Відділ

пірофітові водорості (Pyrrophyta) – різноджгутикові,

здебільшого одноклітинні рухливі форми. Клітини голі або вкриті