Книга: Биология. Общая биология. 11 класс. Базовый уровень

1. Развитие биологии в додарвиновский период. Работа К. Линнея

1. Развитие биологии в додарвиновский период. Работа К. Линнея

Вспомните!

Какие взгляды на происхождение жизни существовали в античный и средневековый периоды?

Мир живых организмов обладает рядом общих черт, которые всегда вызывали у человека чувство удивления и порождали много вопросов. Первая из таких общих черт – необыкновенная сложность строения организмов. Вторая – явная целесообразность строения, каждый вид в природе приспособлен к условиям своего существования. И наконец, третья ярко выраженная черта – огромное разнообразие существующих видов.

Каким образом возникли сложные организмы? Под влиянием каких сил сформировались особенности их строения? Каково происхождение разнообразия органического мира и как оно поддерживается? Какое место в этом мире занимает человек и кто его предки? На эти и многие другие вопросы отвечает эволюционное учение, которое является теоретической основой биологии.

Термин «эволюция» (от лат. evolutio – развёртывание) был введён в науку в XVIII в. швейцарским зоологом Шарлем Бонне. Под эволюцией в биологии понимают необратимый процесс исторического изменения живых существ и их сообществ. Эволюционное учение – это наука о причинах, движущих силах, механизмах и общих закономерностях преобразования живых существ во времени. Теория эволюции занимает особое место в изучении жизни. Ей принадлежит роль объединяющей теории, которая образует фундамент для всей биологической науки.

Античные и средневековые представления о сущности и развитии жизни. Объяснить происхождение жизни и человека люди пытались с глубокой древности. Многие религии и философские теории возникли как попытки решения этих глобальных вопросов.

Представления об изменяемости окружающего мира появились многие тысячи лет назад. В Древнем Китае философ Конфуций[1] считал, что жизнь возникла из одного источника путём расхождения и ветвления. В эпоху Античности древнегреческие философы искали то материальное начало, которое было источником и первоосновой жизни. Диоген считал, что все существа подобны одному исходному существу и произошли от него в результате дифференциации. Фалес предполагал, что все живые организмы произошли из воды, Анаксагор утверждал, что из воздуха, а Демокрит объяснял происхождение жизни процессом самозарождения её из ила.

Рис. 1. Система животного мира по Аристотелю. В скобках приведены соответствующие современные систематические названия

Большое влияние на развитие и формирование представлений о живой природе оказали исследования и философские теории таких выдающихся учёных Античности, как Пифагор, Анаксимандр, Гиппократ.

Величайший из древнегреческих учёных Аристотель, обладая энциклопедическими знаниями, заложил основы развития биологии и сформулировал теорию непрерывного и постепенного развития живого из неживой материи. В своей работе «История животных» Аристотель впервые разработал систематику животных (рис. 1). Всех животных он разделил на две большие группы: животные с кровью и бескровные. Животных с кровью он, в свою очередь, разделил на яйцекладущих (яйцеродных) и живородящих. В другой своей работе Аристотель впервые высказал мысль о том, что природа – это непрерывный ряд усложняющихся форм: от неживых тел к растениям, от растений к животным и далее до человека (рис. 2).

Рис. 2. «Лестница существ» Аристотеля

С наступлением Средневековья в Европе распространяется идеалистическое мировоззрение, основанное на церковных догматах. Творцом всего живого провозглашается Высший разум, или Бог. Рассматривая природу с таких позиций, учёные считали, что все живые существа являются материальным воплощением идей Творца, они совершенны, отвечают цели своего существования и неизменны во времени. Такое метафизическое направление в развитии биологии называют креационизмом (от лат. creatio – создание, творение).

В этот период было создано множество классификаций растений и животных, но в основном они имели формальный характер и не отражали степень родства между организмами.

Интерес к биологии возрос в эпоху Великих географических открытий. В 1492 г. была открыта Америка. Интенсивная торговля и путешествия расширяли сведения о растениях и животных. В Европу завозили новые растения – картофель, томаты, подсолнечник, кукурузу, корицу, табак и многие другие. Учёные описывали множество невиданных ранее животных и растений. Возникла насущная необходимость создать единую научную классификацию живых организмов.

Система органической природы К. Линнея. Большой вклад в создание системы природы внёс выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней. Учёный считал вид реальной и элементарной единицей живой природы, имеющей не только морфологические, но и физиологические критерии (например, нескрещиваемость разных видов). В начале своей научной деятельности К. Линней придерживался метафизических взглядов, поэтому он считал, что виды и их количество неизменны. Разработав короткие и чёткие определения признаков, учёный описал около 10 тыс. видов растений и более 4 тыс. видов животных. В возрасте 28 лет К. Линней опубликовал свою самую известную работу «Система природы», в которой описал основные принципы систематики – науки о классификации живых организмов. В основу своей классификации он положил принцип иерархичности (соподчинённости) таксонов (от греч. taxis – расположение в порядке), когда несколько мелких таксонов (видов) объединяются в более крупный род, роды объединяются в отряды и т. д. Самой крупной единицей в системе Линнея был класс. С развитием биологии в систему таксонов были добавлены дополнительные категории (семейство, подкласс и др.), но принципы систематики, заложенные Линнеем, остались неизменными до нашего времени. Для обозначения видов учёный ввёл бинарную (двойную) номенклатуру, первое слово названия обозначало род, второе – вид. В XVIII в. международным научным языком была латынь, поэтому Линней давал видам названия на латинском языке, что делало его систему универсальной и понятной во всем мире.

Карл Линней построил первую научную систему живой природы, которая включала всех известных в то время животных и все растения и была самой совершенной для своего времени. Впервые человек был помещён в один отряд с обезьянами. Однако, распределяя организмы по таксономическим группам, Линней учитывал ограниченное число признаков. Например, все животные были разделены на 6 классов по строению дыхательной и кровеносной систем: черви, насекомые, рыбы, гады, птицы и звери. Внутри классов Линней основывался на более мелких признаках, например птиц он объединял по клюву, а зверей – по строению зубов.

Рис. 3. Система цветковых растений К. Линнея

Основным признаком у цветковых растений Линней выбрал количество тычинок. Это привело к тому, что в одну группу попадали организмы, далеко отстоящие друг от друга по степени родства (рис. 3). Например, в один из 24 классов растений попали вместе сирень и ива, в другой – барбарис и тюльпан. Все растения, не имеющие цветков, Линней определил в отдельный класс – тайнобрачные. Однако, наряду с водорослями, споровыми и голосеменными растениями, он отнёс туда также грибы и лишайники. Осознавая искусственность своей системы природы, Линней писал: «Искусственная система служит только до тех пор, пока не создана естественная».

Наряду с этим в XVII–XIX вв. в Европе существовала и иная система взглядов на изменяемость организмов, которая сложилась ещё на основе мировоззрений античных философов. Многие выдающиеся учёные того времени считали, что организмы способны изменяться под воздействием среды. Однако при этом учёные не стремились, да и не имели возможности доказывать эволюционные преобразования организмов. Такое направление в развитии биологии называют трансформизмом (от лат. transformo – превращаю). Среди представителей этого направления были Эразм Дарвин (дед Чарлза Дарвина), Роберт Гук, Иоганн Вольфганг Гёте, Дени Дидро, в России – Афанасий Каверзнев и Карл Рулье.

Растения

Принципы ботанической классификации. Богатство растительного мира требует строгой классификации, которая должна помочь разобраться в существующем многообразии растений. Система соподчинённых таксонов отражает эволюционные взаимоотношения между организмами. Основная систематическая категория, используемая в биологической систематике, – вид. Объединение близких видов составляет род, близких родов – семейство, семейства составляют порядок, порядки – класс, классы – отдел, которые объединяются в царство. В соответствии с бинарной номенклатурой, предложенной К. Линнеем, название растения состоит из двух латинских слов, первое из которых является названием рода, а второе – видовым эпитетом, например: одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale). Определим положение одуванчика в системе растительного мира:

• Царство Растения (Plantae)

• Отдел Цветковые, или Покрытосеменные (Magnoliophyta, или Angiospermae)

• Класс Двудольные (Dicotyledones)

• Порядок Астроцветные (Asterales)

• Семейство Сложноцветные, или Астровые (Compositae, или Asteraceae)

• Род Одуванчик (Taraxacum)

• Вид Одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale)

Современные учёные среди растений выделяют группу высших растений. Это растения, тело которых расчленено на отдельные органы, они имеют специализированные многоклеточные органы размножения, в их жизненном цикле происходит чередование полового и бесполого поколений. К высшим растениям относят отделы Моховидные, Плауновидные, Хвощевидные, Папоротниковидные, Голосеменные и Покрытосеменные (Цветковые).

Животные

Принципы зоологической классификации. Животные – самая многообразная группа организмов на Земле. В настоящее время их известно около 2 млн видов.

Современная система животных построена на основе выявления родства и общности происхождения отдельных форм. В зависимости от степени сходства и различия животных распределяют по группам. Самая высокая систематическая единица – царство, царство животных делят на типы (царство растений – на отделы). В современной систематике животных выделяют более 20 типов. Типы делят на классы, классы – на отряды (в ботанике – порядки), отряды – на семейства. Семейства состоят из родов, роды – из отдельных видов. Критериями видов являются не только особенности внешнего и внутреннего строения взрослых особей, но и характеристики эмбрионального развития, физиологии, распространения и многие другие признаки. В соответствии с бинарной номенклатурой, предложенной К. Линнеем, название животного, как и название растения, состоит из двух латинских слов, первое из которых является названием рода, а второе – видовым эпитетом, например: лисица обыкновенная (Vulpes vulgaris). Иногда требуется более дробное деление, в этих случаях к названиям таксономических категорий добавляют приставки над-, под-, инфра-. Определим положение лисицы в системе животного мира:

• Царство Животные (Animalia)

• Тип Хордовые (Chordata)

• Подтип Позвоночные (Vertebrata), или Черепные (Craniata)

• Класс Млекопитающие (Mammalia)

• Подкласс Настоящие звери (Theria)

• Инфрокласс Высшие звери, или Плацентарные (Eutheria, sem. Placentalia)

• Отряд Хищные (Carnivora)

• Семейство Псовые (Canidae)

• Род Лисицы (Vulpes)

• Вид Лисица обыкновенная (Vulpes vulgaris)