1 2. Taksonomia 2016

SAVE OFFLINE

SYSTEMATYKA ROŚLIN

• Systematyka roślin to dział nauki zajmujący się: – – – –

opisywaniem, katalogowaniem, klasyfikowaniem roślin, a następnie wyodrębnianiem naturalnych grup, w które można połączyć rośliny na podstawie wspólnych cech.

• Dzięki opisaniu, sklasyfikowaniu i nadaniu międzynarodowych nazw wydzielonym grupom, możliwa jest orientacja w niezliczonych formach roślin (400 000 gatunków roślin !!!)

wyodrębnianie naturalnych grup

fizjologia paleontologia

biogeografia palinologia

Biosystematyka źródła informacji taksonomicznej

fitochemia

kariologia

anatomia

morfologia

ekologia

Taksonomia dział systematyki roślin, nauka o zasadach i metodach klasyfikowania, w szczególności o tworzeniu i opisywaniu jednostek systematycznych (taksonów) i włączaniu ich w układ kategorii taksonomicznych. • taksonomia fenetyczna – opierająca się na relacjach podobieństwa między klasyfikowanymi obiektami. • taksonomia filogenetyczna – opierająca się na relacjach pokrewieństwa klasyfikowanych obiektów.

Królestwo - yota Podkrólestwo - iontha Gromada - phytina Klasa - opsida

Rząd - ales Rodzina - aceae Rodzaj

GATUNEK Podgatunek Odmiana Forma

TAKSON - grupa organizmów zwykle uznawanych za filogenetycznie spokrewnione, wyróżniających się konkretną cechą różniącą je od innych jednostek taksonomicznych. Taksonem może być dowolna grupa organizmów.

Gatunek

Rodzina

Rząd

TAKSON

Czym jest gatunek ? 1. Zbiór osobników posiadających podobne cechy, odróżniające je od osobników innych gatunków. 2. Osobniki te są zdolne do swobodnego krzyżowania się w warunkach naturalnych (a nie powinny się krzyżować z osobnikami innych gatunków; istniej bariera rozrodcza, brak lub ograniczony przepływ genów.

3. Gatunek ma swój zasięg, czyli określone miejsce w przestrzeni.

Jak powstaje gatunek ?

moment DYWERGENCJI (rozdziału) CZAS (bariery genetyczne, ekologiczne, izolacja ekologiczna, genetyczna, geograficzna)

Jak powstają rodziny i podgatunki ? Rodzaj 1 (gatunki ABC)

Rodzina 1

Rodzaj 2

Podgatunek niezakończona dywergencja

Rodzina 2

DYWERGENCJA - narządy homologiczne przekształcone liście

KONWERGENCJA niespokrewnione kaktusy i wilczomlecze (ich łodygi i liście są podobne, ale kwiaty inne)

Polskie nazwy roślin Nazwy te są nam bliskie, wrośnięte w tradycje i łatwe do zapamiętania: lubczyk krwawnik pierwiosnek świetlik słonecznik wieczornik (maciejka) skrzyp żywokost malwa

Systematyka ujednolica nazwy roślin

Vaccinium vitis-idaea Borówka brusznica

Vaccinium myrtillus Borówka czernica

borówka, brusznica, czerwienica, czerwona czarna jagoda, borówka, jagoda czernica, jagoda- kamioneczka, gogodza. jagodzina, borownia.

Starogreckie nazwy: •Laur nobilis (wawrzyn) •Artemisia - Artemizja żona Mauzolesa, botaniczka i lekarka z zamiłowania, która na cześć małżonka wybudowała Mauzoleum jeden z siedmiu cudów świata starożytnego •Achillea - Achilles przykładał krwawnik na krwawiące rany Hektora •Myrtus - mortus – krzew, w który została zamieniona Myrra matka AdonisaAdonis – na cześć boga Adonisa •Thymus - Thymon żołnierze dla dodania sobie ducha pili napar •Dianthus – kwiat Zeusa

Łacińskie nazwy:

Salvia officinalis – salvare – być w dobrym zdrowiu

Artemisia dracunculus – (smocze ziele) – ostry zapach, palacy smak oraz wijące się korzenie przywodzą na myśl smoka Lavendula officinalis (lawenda) – lavo, lavare – myć sie, kąpać Melilotus officinalis (nostrzyk) – mel – znaczy słodycz lub miód, a lotos – koniczyna, stad nazywana słodką koniczyną lub miodownikiem

Gatunek:

Prunus avium L. Karol Lineusz -1753 Species Plantarum

RODZINA: Różowate - Rosaceae RODZAJ: Wiśnia - Prunus

RODZAJ: Jabłoń - Malus

GATUNEK:

GATUNEK:

Wiśnia ptasia Prunus avium

Jabłoń dzika Malus sylvestris

Podgatunek: Rubus nessensis Hall ssp. scissoides H. E. Weber - Jeżyna wzniesiona

Odmiana: • Larix decidua Miller • Larix decidua var. decidua (Tatry) • Larix decidua var. polonica Szafer (Góry Świętokrzyskie)

Corydalis cava L. var. cava var. albiflora Hegi

inna barwa kwiatów

Odmiany geograficzne (rośliny dziko rosnące) Rosa canina L. var. graeca Greene

Kultywar (łac. cultus = uprawny, varietas = odmiana) wyraźnie odrębna, jednorodna i trwała odmiana uprawna (hodowlana) rośliny wyróżniająca się walorami użytkowymi lub estetycznymi (określoną cechą lub kombinacją cech), uzyskana w wyniku zabiegów hodowlanych (selekcji, krzyżowania, poliploidyzacji, działania mutagenów), ewentualnie odnaleziona w naturze lub uprawie.

Nazwy kultywarowe muszą być łączone bezpośrednio z nazwą rodzaju; z nazwą gatunku tylko wówczas, gdy jest pewne, że kultywar z tego właśnie gatunku został wyodrębniony.

RODZAJ kultywar

Syringa ‘Indiya’

Syringa vulgaris ‘Indiya’

Kultywary „użytkowe” • Brassica oleracea ′Capitata′ (kapusty głowiaste)

Kultywary ozdobne • Rosa canina L. ′Samba′

MIESZAŃCE GENERATYWNE mieszańce naturalne – powstają samorzutnie (np. Topola szara Populus ×canescens) mieszańce sztuczne – powstają na skutek celowego krzyżowania roślin przez człowieka (np. Platan klonolistny Platanus ×hispanica). MIESZAŃCE WEGETATYWNE powstają bardzo rzadko, zazwyczaj przy szczepieniu dwóch różnych roślin (np. + Laburnocytisus adamii = Laburnum anagyroides + Cytisus purpureus)

mieszańce międzyrodzajowe × Mahoberberis neubertii

mieszańce międzygatunkowe Rosa gallica L. × R. phoenicia Boiss. =Rosa ×damascena Miller

Historia rozwoju systemów roślin: • Linneusz (1753) - Species Plantarum • Darwin (1859) - Origin of Species by Means of Natural Selection (Pochodzenie gatunków droga doboru naturalnego) • Mendel - odkrycie genetyki mendlowskiej – (1900) • Powstanie taksonomii numerycznej – (1957)

Karol Linneusz, szw. Carl von Linné (1707 - 1778) – szwedzki przyrodnik, profesor Uniwersytetu w Uppsali.

SYSTEMY SZTUCZNE - PODOBIEŃSTWO oparte na dowolnych kryteriach (użytecznych, łatwych do identyfikacji) np. barwa kwiatu (w kluczach), liczba pręcików w kwiecie

SYSTEMY NATURALNE

ODZWIERCIEDLAJĄCE POKREWIEŃSTWO ROŚLIN

•System fenetyczny oparty na podobieństwie cech badanych organizmów •System filogenetyczny oparty pokrewieństwie i maksymalnej liczbie informacji związanych z rozwojem ewolucyjnym roślin (dane paleobotaniczne).

ETAPY TWORZENIA SYSTEMÓW • wyróżnianie (odkrywanie) gatunku

• opisywanie gatunku • budowanie systemu Fenetycznego (metody statystyczne) odnalezienie wskaźników (cech) wyliczenie współczynników podobieństw i odrębności cech grupowanie Filogenetycznego analiza materiałów paleontologicznych kladystyka – badanie cech w liniach ewolucyjnych porównanie kwasów nukleinowych i białek w liniach ewolucyjnych Metody geograficzno-morfologiczne

METODY FENETYCZNE (TAKSOMETRIA) Taksonomia numeryczna (Sneath i Sokal. 1973. Promciples of Numerial Taxonomy). Łączy klasyfikacje fenetyczne i filogenetyczne.

Im większa liczba informacji o taksonach i im więcej ich cech użytych zostanie do tworzenia klasyfikacji, tym klasyfikacja będzie lepsza tj. bardziej prognostyczna.

A priori – system fenetyczny zakłada, że każda z badanych cech ma jednakową wartość. Ogólne podobieństwo pomiędzy dwoma jednostkami jest funkcją ich indywidualnych podobieństw w każdej z wielu cech, na podstawie których dokonuje sie ich porównania. Odrębne taksony mogą zostać wyróżnione, ponieważ w grupach badanych organizmów korelacje cech są różne.

Wnioski natury filogenetycznej można wyciągać na podstawie: taksonomicznej struktury grupy, korelacji cech, co daje pewne przypuszczenia odnośnie szlaków i mechanizmów ewolucyjnych. Taksonomia jest postrzegana i uprawiana jako metoda empiryczna (w odróżnieniu do nauk objaśniających i dedukcyjnych) Klasyfikacje są oparte na fenetycznym podobieństwie.

METODY FILOGENETYCZNE Filogeneza – rozwój rodowy – posiada największą wartość informacyjną.

Najważniejszy problem to:

brak kompletnego materiału paleontologicznego, który pozwoliłby odtworzyć rozwój rodowy jakiejś grupy organizmów.

METODY FILOGENETYCZNE

np. jedni botanicy zakładali, że pierwotny kwiat okrytozalążkowych był zapylany przez wiatr - kwiatostany kotkowate, a inni, że przez chrząszcze i miały okazały kwiat.

Obecnie systematycy dysponują 3 metodami, które pozwalają na znacznie precyzyjniejsze odtworzenie biegu filogenezy i budowanie na tej podstawie systemów

1. Metody filogenetyczne (kladystyka) Główny zatem problem kladystyki to odróżnienie cech prymitywnych od pochodnych (wyspecjalizowanych).

Są trzy drogi do rozwiązywania tego zagadnienia: 1. Badania paleobotaniczne 2. Rozwój ontogenetyczny – cechy pojawiające sie we wczesnych stadiach rozwojowych są pierwotniejsze niż te, które pojawiają się później 3. Metoda dodatkowych grup – szukanie podobnej cechy wśród innych podobnych taksonów, o których wiemy, czy o których sadzimy, że są pokrewne.

2. Badania molekularne metoda budowania systemu filogenetycznego polegająca na porównywaniu budowy cząstek kwasów nukleinowych (DNA, RNA) i białek.

2. Badania molekularne Np. System APG (ang. Angiosperm Phylogeny Group) – nowoczesny, aktualizowany system klasyfikacji roślin okrytonasiennych zajmującej się klasyfikacją roślin okrytonasiennych z zastosowaniem metod systematyki molekularnej. W systemie tym rośliny porządkowane są według pokrewieństwa ustalanego przede wszystkim na podstawie danych molekularnych (analizie poddawane są dwa geny DNA chloroplastowego i jeden gen kodujący rybosomy), także z wykorzystaniem danych z zakresu morfologii i anatomii, chemotaksonomii, fitogeografii.

System APG (ang. Angiosperm Phylogeny Group) Klady na jednym poziomie oznaczonym liczbą są dla siebie siostrzane, wraz ze wzrostem liczby kolejne klady są coraz młodsze. (Amborellalesinae): 1. Amborellales 1. Klad siostrzany (Nyphaealesinae): 2. Nymphaeales 2. Klad siostrzany (Austrobaileyalesinae): 3. Austrobaileyales 3. Klad siostrzany: 4. Klad jednoliściennych (monocots)=(Acoralesinae): 5. Acorales

3. Metoda geograficzno – morfologiczna Znana od dawna, wychodzi z założenia, że proces ewolucji przebiega nie tylko w czasie, ale także w przestrzeni i powinien uwidaczniać się wobec tego również w rozmieszczeniu organizmów na powierzchni ziemi. Badając rozmieszczenie poszczególnych gatunków (i innych jednostek taksonomicznych) wyciąga się na tej podstawie wnioski co do ich pokrewieństwa.

Gibbons B., Brough P. 1995. Atlas roślin Europy Północnej i Środkowej. Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa. Godet J.D. 1999. Rośliny zielne Europy. Rozpoznawanie gatunków. Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa. Hegi G., 1935-1961. Illustrierte Flora von Mittel-Europa. C. Hansen Verl., Munchen. Hegi G. 1963-1992. Illustrierte Flora von Mittel-Europa. P. Parey Verl., Berlin, Hamburg. Mirek Z., Piękoś-Mirkowa H., Zając A., Zając M. 2002. Flowering plants and pteridophytes of Poland. A checklist. Biodiversity of Poland. Vol. 1. Kraków: W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences.

Moraczewski I.R., Sudnik-Wójcikowska B. i inni. 2000. Flora ojczysta. Komputerowy klucz do roślin flory polskiej. Stigma s.c. Mowszowicz J. 1977, Pospolite rośliny naczyniowe Polski. Wydanie III poprawione. PWN. Warszawa. Pancer Kotejowa E., Ćwikowa A., Różański W., Szwagrzyk J. 2001. Rośliny naczyniowe runa leśnego. Skrypt AR w Krakowie. Rothmaler W. 2005. Exkursionsflora von Deutschland. Volk und Wissen Volkseigener Verlag, Berlin.

Rutkowski L. 2011. Klucz do oznaczania roślin naczyniowych Polski Niżowej. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa. Szafer W., Kulczyński S., Pawłowski B. 1986. Rośliny Polskie. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa. Tutin G. T. (ed.), 1964-1989. Flora Europaea. T. 1-5. University Press, Cambridge.

Szweykowska A., Szweykowski J. 2011. Botanika 2. Systematyka. Wyd. Naukowe PWN. Warszawa. Zając, A., Zając, M. (red.) 2001, Atlas rozmieszczenia roślin naczyniowych w Polsce. Uniwersytet Jagielloński, Kraków. www.atlas-roslin.pl