Система органического мира: понятие и виды, роль и функции человека, современная классификация

В современной системе органического мира насчитывается порядка 2 млн видов. Это многообразие изучается в рамках систематики. Ключевой задачей этой дисциплины является структурирование системы органического мира. Рассмотрим ее особенности подробнее.

Общие сведения

Как известно, эволюционная теория Дарвина признается приоритетной в биологии. Система органического мира должна наиболее полно отражать эволюционные связи организмов. Другими словами, она должна быть филогенетической. Такая система охватывает все таксономические уровни: от видового, подвидового до классов, отделов, царств.

Общая классификация

Разделение органического мира на животных и растения существует еще со времен Аристотеля. К. Линней дал им латинские названия Animalia и Vegetabilia соответственно. Эта классификация считается общепринятой и включена практически во все пособия по биологии. Надо, однако, сказать, что ученые давно ощущали недостатки такого деления. Выявить все его дефекты биологи смогли только к середине 20-го столетия.

Прокариоты и эукариоты

Фундаментальную роль в исследованиях имело установление существенных отличий между бактериями и синезелеными водорослями и остальными живыми существами (грибами в т. ч.). У этих двух филогенетически родственных групп отсутствует истинное ядро. Генетический материал (ДНК) свободно располагается в их клетках. Он погружен в нуклеоплазму, не отделенную ядерной мембраной от цитоплазмы. В них отсутствует митотическое веретено, микротрубочки и центриоли, пластиды и митохондрии. Если у них есть жгутики, то их устройство очень простое, они имеют принципиально другое строение, чем у животных и растений. Такие организмы именуют прокариотами – "доядерными".

У остальных участников системы органического мира – и у одно-, и у многоклеточных – есть истинное ядро, которое окружает ядерная мембрана. За счет нее оно резко отграничивается от цитоплазмы. Что касается генетического материала, то он находится в хромосомах. Есть у организмов митотическое веретено либо его аналог, состоящий из микротрубочек. Кроме четко выявляемого ядра и цитоплазмы, обнаруживаются и митохондрии, а у многих – сложные жгутики и пластиды. Эти организмы получили название "эукариоты" (Eucaryota ) – "ядерные".

Постепенно ученые стали приходить к выводу, что отличия между прокариотами и эукариотами намного глубже, чем, скажем, между высшими растениями и животными. И те и другие, кстати, относятся к группе Eucaryota.

Прокариоты формируют резко обособленную, специфическую группу, которая в системе органического мира часто признается царством или надцарством.

Царства растений и животных

Разделение прокариотов и эукариотов вполне обосновано и сомнений не вызывает. Несколько сложнее осуществить таксономическое подразделение ядерных. Как правило, их распределяют на два царства: Животные и Растения. В системе органического мира таксономические границы первых достаточно ясны (не принимая во внимание положение некоторых групп жгутиконосцев, которых некоторые зоологи относят по традиции к простейшим). Однако пределы распространения растений постоянно пересматриваются.

Из этого царства необходимо исключить всех прокариотов, цианеи (синезеленые водоросли). Спорным остается положение грибов. В системе органического мира они по традиции относятся к растениям, несмотря на то что еще в первой половине 19-го столетия Э. Фрис (шведский миколог) предлагал выделить их в самостоятельное царство. Надо сказать, что впоследствии с ним согласились многие ученые-микологи.

Грибы в системе органического мира

В настоящее время ученые не пришли к единому мнению относительно таксономического объема, происхождения и систематического положения этих организмов. Грибы считаются сегодня самой загадочной группой. Выделение их типов в системе органического мира сопровождается значительными сложностями.

Давно существует мнение, что грибы в широком понимании этого термина не являются естественной группой и, вероятно, имеют различное происхождение. Некоторые ученые, к примеру, не относят к ним миксомицеты (слизевики, слизистые грибы).

Многие специалисты (Х. Я. Гоби, А. Де Бари) полагают, что миксомицеты произошли от простейших жгутиконосных. Отдельные авторы высказываются за сборный их характер: разные группы произошли от различных жгутиконосных предков.

До конца не разрешен вопрос и о месте в системе органического мира. Ученые не могут прийти к единому мнению относительно вопроса, к какому больше царству принадлежат грибы: Животным или Растениям.

Еще в 1874 г. Ю. Сакс выдвинул предположение, что базидиомицеты и миксомицеты произошли от красных паразитических водорослей, в 1881 г. Де Бари предложил гипотезу о том, что их предками были фикомицеты. В настоящее время сторонники есть и у первой, и у второй теории.

Некоторые ученые, основываясь на морфологических данных, предполагают, что базидиомицеты и аскомицеты произошли от красных водорослей. Однако большинство микологов полагают, что сходство этих двух групп организмов является следствием конвергенции. Следовательно, считают они, истинные грибы происходят от миксомицетов, а уже через них – от простейших. Связь животных и грибов подтверждается результатами биохимического анализа. Сходство выявляется по первичной структуре транспортных РНК и цитохромов, путям азотного обмена.

Протисты

В соответствии с современными представлениями о системе органического мира, в его составе выделяют 4 крупных царства. Некоторые ученые указывают на существование еще одного пятого царства. В его состав включены так называемые протисты (Protista). К ним относят пиррофитовые, эвгленовые и золотистые водоросли, а также всех простейших.

Надо отметить, что выделение в современной системе органического мира разнородного царства протистов весьма не однозначно оценивается научным сообществом. Обособление этой группы создает значительные проблемы. Дело в том, что в настоящее время мы имеем в целом устоявшуюся систему органического мира, и многообразие царств может существенно осложнить классификацию.

Надцарство доядерных

Эти организмы имеют обособленное положение в системе органического мира, и многообразие прокариотов просто поразительное.

У доядерных отсутствует настоящее ядро и мембрана, а генетическая информация находится в нуклеоиде. ДНК, как правило, формирует одну нить, замкнутую в кольцо. Она не имеет связи с РНК и не является настоящей хромосомой (которая имеет более сложное строение).

Типичный половой процесс отсутствует. Обмен генетической информацией иногда осуществляется в ходе иных (парасексуальных) процессов, которые не сопровождаются слиянием нуклеоидов.

У доядерных нет центриолей, митотического веретена, микротрубочек, митохондрий и пластид. В качестве опорного каркаса для клеточно стенки выступает гликопептид муреин. У большинства прокариотов жгутики отсутствуют или имеют относительно простое строение.

У многих представителей доядерных есть способность осуществлять фиксацию молекулярного азота. Питание происходит посредством всасывания веществ через стенку клетки (абсорбтивный (сапротрофный либо паразитный) или автотрофный способ).

В эту группу входит только 1 царство – Дробянки (Mychota или Mychotalia от слова "михи", которое обозначает комочки хроматина, не имеющего способность к митозу). Некоторые авторы используют не совсем удачное обозначение Monera. Его предложил еще Геккель для Protamoeba (якобы безъядерного рода, оказавшегося впоследствии только фрагментом обычной амебы).

Подцарство бактерий

Эти организмы имеют гетеротрофную или автотрофную (хемотрофную, реже фторотрофную) систему питания. Если присутствует хлорофилл, то он представлен бактериохлорофиллами. У бактерий отсутствует фикоэритрин и фикоцианин. В процессе фотосинтеза молекулярный кислород не выделяется. Часто обнаруживаются простые жгутики.

В подцарство, кроме истинных бактерий, отнесены спирохеты, миксобактерии, актиномицеты, риккетсии, микоплазмы, хламидии и, возможно, вирусы. Надо отметить, что это звено еще недостаточно изучено, и вполне вероятно, в будущем может быть пересмотрено его значение в системе органического мира и эволюции.

Цианеи

Организмы этого подцарства отличаются автотрофным (фотосинтетическим) питанием. Хлорофилл представлен в виде хлорофилла а. Вспомогательными фотосинтезирующими элементами выступают фикоэритрин и фикоцианин. Процесс фотосинтеза сопровождается выделением молекулярного кислорода.

В подцарство включены синезеленые водоросли, формирующие один отдел.

Ядерные организмы: описание

Эукариоты имеют настоящее ядро, окруженное мембраной. Генетическая информация содержится в хромосомах, в которых ДНК имеет связь с РНК (кроме пиррофитовых водорослей).

Эукариотам свойственен типичный половой процесс (чередующееся слияние ядер, редукционное деление, происходящее в ходе мейоза). У некоторых ядерных наблюдается апомиксис, т. е. размножение происходит без оплодотворения, но с половыми органами.

Многие представители надцарства имеют центриоли; обнаруживается более-менее типичное митотическое веретено (либо его аналог, формируемый микротрубочками), пластиды, митохондрии, хорошо развитую эндоплазматическую мембранную систему.

Если есть реснички или жгутики, то они отличаются сложным строением. В них присутствует 9 парных (трубчатых) фибрилл, находящихся на периферии чехла, и два одиночных (тоже трубчатых) фибрилл.

Ядерные организмы не обладают способностью фиксировать азот из атмосферы. Как правило, являются аэробами, редко встречаются вторичные анаэробы.

Система питания ядерных абсорбтивная или автотрофная (голозойная). В первом случае поступление веществ осуществляется посредством всасывания через стенку клетки. Голозойное питание предполагает заглатывание пищи и переваривание ее внутри организма.

В надцарстве эукариотов выделяют 3 царства: Растения, Грибы и Животные. В каждом из них существуют подцарства.

Животные

В этом царстве собраны организмы первично гетеротрофные. Как правило, у них отсутствует плотная стенка клетки. Питание осуществляется обычно путем заглатывания пищи и переваривания. У некоторых животных, однако, система абсорбтивная. Формируются запасные углеводы в виде гликогена. Размножение и расселение животных осуществляется без спор (кроме некоторых простейших класса Sporozoa).

Простейшие

В это подцарство отнесены животные, организм которых состоит из одной-единственной клетки либо из нескольких колоний абсолютно одинаковых клеток. В системе органического мира выделяют обычно один тип Protozoa. Иногда его разделяют на 2 и больше самостоятельных типов.

Многоклеточные

В это подцарство включены животные, организм которых состоит из множества специализированных, неодинаковых клеток.

В настоящее время в системе органического мира выделено 16 типов многоклеточных. Иногда их количество доводят до 20-23. Общепринятыми типами считаются:

1. Губки.
2. Кишечнополостные.
3. Гребневики.
4. Плоские черви.
5. Немертины.
6. Первичнополостные черви.
7. Кольчатые черви.
8. Членистоногие.
9. Онихофоры.
10. Моллюски.
11. Иглокожие.
12. Щупальцевые.
13. Погонофоры.
14. Щетинкочелюстные.
15. Хордовые.
16. Полухордовые.

Характеристики царства грибов

В его состав входят гетеротрофные организмы. Клетки имеют плотную стенку (целлюлозную или хатиновую). Иногда она представлена мембраной. Система питания абсобтивное, редко автотрофная.

Запасы углеводов представлены преимущественно в виде гликогена. У некоторых представителей присутствуют жгутиковые клетки. Однако в большинстве случаев они отсутствуют.

Размножение осуществляется с помощью гаплоидных спор. При их прорастании происходит мейоз. Как правило, грибы – это прикрепленные организмы. Они разделяются на две группы. Различие между ними весьма существенное. При этом общее их происхождение в настоящее время еще не доказано и поэтому вызывает сомнение у многих ученых. Тем не менее до окончательного решения вопросов, касающихся взаимодействия этих групп друг с другом и с иными подцарствами, целесообразно рассматривать их в структуре одного царства.

Низшие грибы

Вегетативная их фаза состоит из подвижной многоядерной протоплазматической массы, не имеющей клеточных стенок (плазмодия), или агрегата амебоидных голых клеток, сохраняющих индивидуальность (псевдоплазмодия). Питание может быть и абсорбтивным, и голозойным.

Если имеются жгутиконосные клетки, то в них присутствует обычно два разных жгутика. Спорангии и споры, как правило, многочисленны. В составе подцарства присутствует один тип (отдел) – миксомицеты.

Высшие грибы

У этих организмов отсутствует псевдоплазмодий и плазмодий. Вегетативная фаза представлена нитями (гифами) или клетками с ярко выраженной стенкой. Питание исключительно абсорбтивное. Если присутствуют жгутиковые клетки, то в них один или два жгутика.

В составе подцарства выделяют отделы:

1. Зооспоровые (или мастигомицеты).
2. Зигомицеты.
3. Аскомицеты.
4. Базидомицеты.
5. Несовершенные грибы (искусственный отдел).

Растения

Они представляют собой фототрофные (автотрофные) организмы. Иногда встречаются вторичные гетеротрофы (паразиты или сапрофиты).

Клетки имеют плотную стенку, которая состоит, как правило, из целлюлозы (в редких случаях из хитина). Запас углеводов представлен в виде крахмала. У красных водорослей он формируется в форме родамилона, близкого к гликогену.

Низшие растения

Их половые органы (гаметангии) и органы спороношения (спорангии) или одноклеточные, или вовсе отсутствуют. Как правило, зигота не трансформируется в многоклеточный типичный зародыш.

В низших растениях отсутствует эпидерма, устьица и проводящий цилиндр. В составе подцарства присутствуют исключительно водоросли (кроме синезеленых). В различных системах они разделены на отделы. Наиболее признанными считаются водоросли:

1. Криптофитовые.
2. Эвгленовые.
3. Пиррофитовые.
4. Золотистые.
5. Бурые.
6. Зеленые.
7. Красные.

Положение последних, однако, считается весьма спорным. Отличие красных водорослей от прочих отделов состоит в полном отсутствии жгутиков. Имеются также некоторые биохимические и морфологические особенности.

Высшие растения

Их спорангии и гаметангии многоклеточные. Зигота трансформируется в типичный зародыш. У высших растений есть эпидерма, устьица, у многих – проводящий цилиндр (стела).

В состав подцарства входят отделы:

1. Псилофиты (или риниевидные).
2. Моховидные.
3. Плауновидные.
4. Псиловидные.
5. Голосеменные.
6. Покрытосеменные (цветковые).

Роль человека в системе органического мира

Люди являются неотъемлемым элементом природы. В рамках биологической науки человек относится к царству Животные, типу – Хордовые, подтипу – Позвоночные, классу – Млекопитающие, подклассу – Плацентарные, отряду – Приматы, роду – Люди, виду – Человек разумный (Homo sapiens).

О роли людей в системе ведутся постоянные споры. Выдвигается множество предположений. Согласно научным представлениям современных философов, человек представляет собой единство животной, биологической и духовной личности. При таком подходе к проблеме поведение людей объясняется законами продолжения рода и самосохранения, общими для живых существ.