Өсімдіктер жүйелемесі: тарихы, дамуы, эволюциялық қатынастар негізіндегі жіктелу әдістері. Ботаника ғылымының қалыптасуы мен өсімдіктер классификациясы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Өсімдіктер арасындағы байланыстарды түсінудің дамуы
Development of understanding of relationships among plants
Өсімдіктер жүйелемесінің – өсімдіктердің биологиялық жіктелуінің – тарихы ежелгі гректер еңбегінен бастап қазіргі эволюциялық биологтарға дейін созылады. Өсімдіктер жүйелемесі ғылым саласы ретінде бірте-бірте қалыптасты, алғашқы өсімдіктер туралы білім көбінесе медицинаны зерттеудің бір бөлігі ретінде қарастырылды. Кейін классификация мен сипаттамаға табиғаттану және табиғи теология әсер етті. Эволюция теориясы пайда болғанға дейін дерлік барлық жіктемелер табиғат сатысына негізделген. Ботаниканың 18 және 19 ғасырларда кәсіби деңгейге көтерілуі эволюциялық байланыстарға негізделген, көбірек толыққанды жүйелі жіктеу әдістеріне көшуді білдірді.
The history of plant systematics—the biological classification of plants—stretches from the work of ancient Greek to modern evolutionary biologists. As a field of science, plant systematics came into being only slowly, early plant lore usually being treated as part of the study of medicine. Later, classification and description was driven by natural history and natural theology. Until the advent of the theory of evolution, nearly all classification was based on the scala naturae. The professionalization of botany in the 18th and 19th century marked a shift toward more holistic classification methods, eventually based on evolutionary relationships.
Ежелгі дәуір
Кезбе философ Теофраст (б.з.д. 372–287), ежелгі Грекияда Аристотельдің шәкірті ретінде, өсімдіктер туралы ең ерте сақталған еңбек – Historia Plantarum-ды жазды, онда ол 500-ден астам өсімдік түрінің атауларын тізімдеді. Ол формалды жіктеу жүйесін жасаған жоқ, бірақ халықтық таксономияның дәстүрлі топтамаларымен, сондай-ақ өсу нысанымен байланысты: ағаш, бұта, жартылай бұта немесе шөп. Диоскоридтің "De Materia Medica" еңбегі – өсімдіктердің бес жүзден астам сипаттамаларын қамтитын маңызды ерте жинақ, ол өсімдіктерді негізінен олардың емдік қасиеттері бойынша жіктеген.
The peripatetic philosopher Theophrastus (372–287 BC), as a student of Aristotle in Ancient Greece, wrote Historia Plantarum, the earliest surviving treatise on plants, where he listed the names of over 500 plant species. He did not articulate a formal classification scheme, but relied on the common groupings of folk taxonomy combined with growth form: tree shrub; undershrub; or herb. The De Materia Medica of Dioscorides was an important early compendium of plant descriptions (over five hundred), classifying plants chiefly by their medicinal effects.
Орта ғасырлар
Византия императоры Константин VII Диоскоридтің фармакопеясының көшірмесін 9 ғасырда Кордованы басқарған Омейяд халифасы Абд әл-Рахман III-ге жіберді, сонымен қатар кітапты араб тіліне аудару үшін Николас есімді монахты жіберді. Ол 1 ғасырдан бастап 16 ғасырға дейін қолданылып, Орта ғасырлардағы маңызды ботаникалық еңбектердің бірі болды. Орта ғасырлық мәтіндердің таксономиялық критерийлері қазіргідей емес. Сыртқы түрі ұқсас өсімдіктер көбінесе бір түрге жатқызылған, бірақ қазіргі таксономияда олар түрлі-түрлі деп есептеледі. Абуль Хайрдың ботаникалық еңбегі – қазіргі ғалымдарға белгілі ең толық андалусиялық ботаникалық мәтін. Ол өсімдік морфологиясы мен фенологиясын егжей-тегжейлі сипаттауымен ерекшеленеді.
The Byzantine emperor Constantine VII sent a copy of Dioscorides' pharmacopeia to the Umayyad Caliph Abd al Rahman III who ruled Córdoba in the 9th century, and also sent a monk named Nicolas to translate the book into Arabic. It was in use from its publication in the 1st century until the 16th century, making it one of the major herbals throughout the Middle Ages. The taxonomy criteria of medieval texts is different from what is used today. Plants with similar external appearance were usually grouped under the same species name, though in modern taxonomy they are considered different. Abū l Khayr's botanical work is the most complete Andalusi botanical text known to modern scholars. It is noted for its detailed descriptions of plant morphology and phenology.
Ерте заманауи кезең
XVI ғасырда Отто Брунфельс, Иероним Бок және Леонхарт Фукс еңбектері тікелей бақылауға негізделген табиғаттануға қызығушылықты қайта жандандыруға көмектесті; әсіресе Бок, өзінің сипаттамаларына орта және тіршілік циклы туралы ақпаратты қосты. Зерттеулер дәуірінде экзотикалық түрлердің келуімен белгілі түрлердің саны жылдам өсті, бірақ көптеген авторлар жалпы жіктеу жүйесіне қарағанда жеке өсімдіктердің емдік қасиеттеріне көбірек мән берді. Кейінгі Ренессанс дәуіріндегі ықпалды кітаптардың қатарында Каспар Баухин мен Андреа Чезальпино еңбектері бар. Баухин 6000-нан астам өсімдікті сипаттап, оларды 12 кітапқа және 72 бөлімге ортақ ерекшеліктеріне сүйене отырып жіктеді. Чезальпино өз жүйесін жеміс беру мүшелерінің құрылымына негіздеді, Аристотельдің логикалық бөлу әдісін қолданды. XVII ғасырдың соңында ең ықпалды жіктеу схемалары ағылшын ботанигі және табиғи теолог Джон Рей мен француз ботанигі Жозеф Питтон де Турнефорт еңбектері болды. Рей, өзінің еңбектерінде 18000-нан астам өсімдік түрін тізімдеген, монокотиледонды/дикотиледонды бөлімін қалыптастырған және оның кейбір топтары – крестгүлділер, лабиаттылар, бұршақтар және астықтар – бүгінгі күнге дейін сақталып қалған (бірақ қазіргі заманғы отбасылық атаулармен). Турнефорт Линейге дейін Францияда және Еуропаның басқа жерлерінде кеңінен қолданылған логикалық бөлініске негізделген жасанды жүйені пайдаланды. Өсімдіктер жүйелілігі ғылымына зор серпіліс берген кітап – Линнейдің «Species Plantarum» (1753) еңбегі болды. Онда сол кездегі Еуропаға белгілі өсімдік түрлерінің толық тізімі берілген, олар өсімдіктердің еркек және әйел жыныстық мүшелерінің саны мен орналасуы арқылы оңай анықтау үшін реттелген. Бұл кітаптағы топтардың ең жоғары сатысы – туыс. Биномдық номенклатураны тұрақты қолдану және барлық өсімдіктердің толық тізімі осы салаға үлкен серпіліс берді. Линнейдің жіктемесі тек анықтамалық ретінде ғана қызмет етті, ол фенотикаға негізделген және түрлер арасындағы эволюциялық байланыстарды ескермеді. Ол өсімдік түрлерін Құдай жаратқан деп есептеді және адамдарға оларды тану және пайдалану қалды (табиғаттың сатысы немесе Ұлы тіршілік тізбегінің христиандық түсіндірмесі). Линней «Species Plantarum» еңбегіндегі түрлердің орналасуы табиғи жүйе емес екенін, яғни байланыстарды көрсетпейтінін жақсы білген. Алайда ол өсімдіктер арасындағы байланыстар туралы кейбір ойларын басқа жерлерде ұсынды.
In the 16th century, works by Otto Brunfels, Hieronymus Bock, and Leonhart Fuchs helped to revive interest in natural history based on first hand observation; Bock in particular included environmental and life cycle information in his descriptions. With the influx of exotic species in the Age of Exploration, the number of known species expanded rapidly, but most authors were far more interested in the medicinal properties of individual plants than an overarching classification system. Later influential Renaissance books include those of Caspar Bauhin and Andrea Cesalpino. Bauhin described over 6000 plants, which he arranged into 12 books and 72 sections based on a wide range of common characteristics. Cesalpino based his system on the structure of the organs of fructification, using the Aristotelian technique of logical division. In the late 17th century, the most influential classification schemes were those of English botanist and natural theologian John Ray and French botanist Joseph Pitton de Tournefort. Ray, who listed over 18,000 plant species in his works, is credited with establishing the monocot/dicot division and some of his groups—mustards, mints, legumes and grasses—stand today (though under modern family names). Tournefort used an artificial system based on logical division which was widely adopted in France and elsewhere in Europe up until Linnaeus. The book that had an enormous accelerating effect on the science of plant systematics was Species Plantarum (1753) by Linnaeus. It presented a complete list of the plant species then known to Europe, ordered for the purpose of easy identification using the number and arrangement of the male and female sexual organs of the plants. Of the groups in this book, the highest rank that continues to be used today is the genus. The consistent use of binomial nomenclature along with a complete listing of all plants provided a huge stimulus for the field. Although meticulous, the classification of Linnaeus served merely as an identification manual; it was based on phenetics and did not regard evolutionary relationships among species. It assumed that plant species were given by God and that what remained for humans was to recognise them and use them (a Christian reformulation of the scala naturae or Great Chain of Being). Linnaeus was quite aware that the arrangement of species in the Species Plantarum was not a natural system, i. e. did not express relationships. However he did present some ideas of plant relationships elsewhere.
Қазіргі және қазіргі кезеңдер
Өсімдіктерді жіктеуге маңызды үлес 1789 жылы де Юссиеден (Мишель Адансонның еңбегінен шабыттанған) келді, ал 19-шы ғасырдың басында де Кандоллдің жұмысы басталып, «Prodromus» еңбегімен аяқталды. Өсімдіктер систематикасына эволюция теориясы (Чарльз Дарвин 1859 жылы «Түрлердің шығу тегі» атты еңбегін жариялады) зор әсер етті, нәтижесінде өсімдіктерді олардың филогенетикалық байланыстары бойынша топтастыру мақсаты туды. Мұнымен бірге өсімдік анатомиясына қызығушылық артты, жарық микроскопын қолдану және химия ғылымының дамуы екіншілік метаболиттерді талдауға көмектесті. Қазіргі уақытта ботаникада эпитеттерді қатаң қолдану, халықаралық кодекстермен реттелгенімен, тиімсіз және ескірген деп есептеледі. Негізгі жіктеу бірлігі – түрлердің өзі көбінесе субъективті сезімге байланысты болады, сондықтан оны нақты анықтау қиын. Осының салдарынан, қазіргі кездегі «түрлердің» жалпы санының бағасы (2 миллионнан 100 миллионға дейін) таңдау мәселесіне айналады. Ғалымдар ұзақ уақыттан бері функционалды және объективті жіктеу жүйесі нақты эволюциялық процестер мен генетикалық байланыстарды көрсетуі керек екеніне келіскенмен, мұндай жүйені құру үшін қажетті технологиялық мүмкіндіктер жақында ғана пайда болды. 1990 жылдары ДНҚ технологиясы үлкен прогреске жетті, нәтижесінде өсімдік жасушаларының бөліктеріндегі әртүрлі гендерден алынған ДНҚ тізбегінің деректері беспрецеденттік деңгейде жинақталды. 1998 жылы гүлді өсімдіктерді (APG жүйесі) классификациялаудың жаңа тәсілі молекулалық филогенетиканы (әсіресе кладистика немесе филогенетикалық систематиканы) ең жақсы әдіс ретінде бекітті. Алғаш рет туыстық байланысты нақты өлшеуге мүмкіндік туды, атап айтқанда генетикалық кодты құрайтын молекулалардың ұқсастығы арқылы.
Significant contributions to plant classification came from de Jussieu (inspired by the work of Michel Adanson) in 1789 and the early nineteenth century saw the start of work by de Candolle, culminating in the Prodromus. A major influence on plant systematics was the theory of evolution (Charles Darwin published Origin of Species in 1859), resulting in the aim to group plants by their phylogenetic relationships. To this was added the interest in plant anatomy, aided by the use of the light microscope and the rise of chemistry, allowing the analysis of secondary metabolites. Currently, the strict use of epithets in botany, although regulated by international codes, is considered unpractical and outdated. The very notion of species, the fundamental classification unit, is often up to subjective intuition and thus can not be well defined. As a result, estimate of the total number of existing "species" (ranging from 2 million to 100 million) becomes a matter of preference. While scientists have agreed for some time that a functional and objective classification system must reflect actual evolutionary processes and genetic relationships, the technological means for creating such a system did not exist until recently. In the 1990s DNA technology saw immense progress, resulting in unprecedented accumulation of DNA sequence data from various genes present in compartments of plant cells. In 1998 a ground breaking classification of the angiosperms (the APG system) consolidated molecular phylogenetics (and especially cladistics or phylogenetic systematics) as the best available method. For the first time relatedness could be measured in real terms, namely similarity of the molecules comprising the genetic code.