Царства живой природы и систематика

На Земле описано около двух миллионов видов, и каждый год добавляются тысячи новых. Работать с таким количеством можно, только разложив объекты по группам — иначе ни найти, ни сравнить, ни рассказать о находке нельзя. Этим занимается систематика.

Долгое время живое делили на два царства: растения и животные. Так поступил Карл Линней в XVIII веке, и по его логике гриб попадал к растениям (неподвижен, растёт всю жизнь, «прикреплён к земле»), а бактерии просто не были известны. Деление держалось на внешнем признаке — подвижности, и как только заглянули в клетку, оно рассыпалось.

Выяснилось, что гриб не имеет хлорофилла и потому не может кормить себя сам, а значит, по способу питания он ближе к животным; что его клеточная стенка сделана не из целлюлозы, как у растений, а из хитина, как панцирь насекомого; и что запасает он не крахмал, а гликоген, как животные. Сходство с растениями оказалось внешним, а различия — глубокими. Грибы выделили в отдельное царство.

Ещё резче обособились бактерии. У них нет оформленного ядра: наследственный материал — кольцевая молекула ДНК — лежит прямо в цитоплазме, и нет ни митохондрий, ни пластид, ни комплекса Гольджи. Это отличие оказалось самым крупным во всём живом мире, куда более важным, чем разница между дубом и слоном. Поэтому первое деление, которое надо держать в голове, проходит не между царствами, а между прокариотами (ядра нет — бактерии) и эукариотами (ядро есть — грибы, растения, животные).

Отдельно стоят вирусы. Они не входят ни в одно царство, потому что у них нет клеточного строения вовсе: вирусная частица — это нуклеиновая кислота в белковой оболочке, без цитоплазмы, органоидов и собственного обмена веществ. Признаки живого они проявляют только внутри клетки-хозяина. Их называют неклеточной формой жизни.

Чтобы линия 2 решалась уверенно, у каждого царства нужно держать в голове признак строения и пару типичных примеров, потому что задание построено именно на распознавании организмов по названию.

Бактерии. Ядра нет; клетка мелкая, с плотной клеточной стенкой, часто со слизистой капсулой; размножаются делением надвое, при плохих условиях образуют споры (у бактерий спора — это способ переживания, а не размножения, в отличие от грибов и мхов). По питанию разные: есть сапротрофы (гниения), паразиты, симбионты, есть и автотрофы (цианобактерии). Узнаваемые названия: кишечная палочка, сенная палочка, стрептококк, стафилококк, холерный вибрион, клубеньковые и молочнокислые бактерии. Слова «палочка», «кокк», «вибрион», «бактерия» в названии — надёжная подсказка.

Грибы. Гетеротрофы, хлорофилла нет; клеточная стенка из хитина; запасное вещество гликоген; тело — грибница (мицелий) из нитей-гиф; питаются, всасывая растворённые вещества всей поверхностью; неподвижны и растут всю жизнь. Узнаваемые: подберёзовик, белый гриб, мухомор, бледная поганка, дрожжи, мукор (белая плесень), пеницилл, трутовик, головня, спорынья. Дрожжи в перечне — частая проверка: это гриб, а не бактерия.

Растения. Автотрофы, есть хлорофилл и пластиды; клеточная стенка из целлюлозы; запасное вещество крахмал; неподвижны, растут всю жизнь; есть крупная вакуоль с клеточным соком. Узнаваемые: берёза, сосна, клевер, пшеница, кукушкин лён, папоротник орляк, хламидомонада, ламинария. Водоросли — растения, и это иногда упускают.

Животные. Гетеротрофы; клеточной стенки нет, есть только мембрана; запасное вещество гликоген; большинство подвижны; рост обычно ограничен. Узнаваемые: заяц-беляк, речной окунь, дождевой червь, амёба обыкновенная, инфузория-туфелька, майский жук. Одноклеточные животные — амёба, инфузория, эвглена — попадают именно сюда, и их часто путают с бактериями. Проверка простая: у них есть ядро, а значит, они эукариоты и уж точно не бактерии.

Для линии 2 полезно завести привычку: увидев название, сначала спросить «есть ли ядро» (это отсекает бактерии), потом «само ли кормится» (это отделяет растения от грибов и животных), потом «подвижно ли и есть ли клеточная стенка» (это разводит грибы и животных).

Деление на царства работает хорошо, но у него есть пограничные объекты, и составители заданий охотно ими пользуются. Разбирать их надо не заучиванием ответа, а тем же вопросом: какой признак решающий.

Эвглена зелёная. У неё есть хлоропласты и на свету она фотосинтезирует, как растение; но у неё есть жгутик, светочувствительный глазок, она активно плавает, а в темноте переходит на готовые органические вещества, как животное. Ботаники относят её к водорослям, зоологи — к простейшим. Для ОГЭ важно другое: эвглена — доказательство единства происхождения растений и животных, и в вопросе про неё ждут именно этой мысли.

Лишайник. Это не отдельный организм одного царства, а симбиоз двух: гриба и водоросли (или цианобактерии). Гриб даёт воду, минеральные соли, защиту и прикрепление; водоросль — органические вещества, которые создаёт фотосинтезом. Отвечая «лишайник — это растение», теряют балл: фотосинтезирует в нём только водоросль в его составе.

Дрожжи и мукор. Одноклеточные или мелкие, живут там же, где бактерии, и в быту их зовут «микробами». Но у них есть ядро, значит, они эукариоты, и по всем остальным признакам это грибы.

Цианобактерии (синезелёные). Они фотосинтезируют и содержат хлорофилл, но ядра у них нет, поэтому они бактерии, а не растения. Решает строение клетки, а не способ питания — это важный порядок приоритетов.

Вирусы. Не имеют клеточного строения, собственного обмена веществ и не растут; вне клетки-хозяина это, по сути, частица вещества. Поэтому их не относят ни к одному царству и называют неклеточной формой жизни. Суждение «вирусы имеют клеточное строение» — классически неверный вариант линии 12.

Общий вывод, который стоит запомнить: при отнесении организма к царству признаки идут по старшинству. Сначала есть ли ядро, потом как питается, потом строение клеточной стенки и подвижность. Если рассуждать в этом порядке, пограничные случаи перестают быть загадкой.

Основная единица систематики — вид. Это группа особей, сходных по строению и жизнедеятельности, дающих плодовитое потомство и занимающих общую территорию (ареал). Признак «плодовитое потомство» решающий: лошадь и осёл дают мула, но мул бесплоден, значит, лошадь и осёл — разные виды.

Название вида всегда состоит из двух слов: первое — род, второе — видовой эпитет. Такой способ называть виды ввёл Карл Линней и назвал бинарной (двойной) номенклатурой. «Сосна обыкновенная», «волк обыкновенный», «пчела медоносная», «берёза повислая» — везде два слова. Это не формальность, а рабочий приём: в задании линии 3 строку с двумя словами можно опознать как вид, даже не читая подпись.

Сходные виды объединяют в род, роды — в семейство, и так далее, каждый раз по сходству и родству. Получается лестница соподчинённых групп — таксонов, где каждая следующая включает в себя предыдущую.

У растений лестница такая: вид → род → семейство → порядок → класс → отдел → царство. У животных: вид → род → семейство → отряд → класс → тип → царство.

Различаются только две ступени, и их надо запомнить парами: у растений отдел, у животных тип; у растений порядок, у животных отряд. Всё остальное совпадает. Именно на этой паре построена большая часть ловушек линии 3.

И вторая ловушка — направление. Одно и то же задание может просить выстроить ряд «начиная с наименьшего» или «начиная с наибольшего». Выстроенный верно ряд, записанный не с того конца, даёт ноль баллов, поэтому первое, что надо сделать на линии 3, — подчеркнуть слово «наименьшего» или «наибольшего» в условии.

У Линнея система была искусственной: он группировал растения по числу тычинок, потому что это удобно считать. Такая система помогает определить растение, но ничего не говорит о его происхождении — в одну группу попадали совершенно неродственные виды.

После работ Ч. Дарвина систематика стала естественной: группы стараются строить так, чтобы они отражали родство и общее происхождение. Поэтому современная лесенка таксонов читается ещё и как утверждение об истории: если волк и лисица стоят в одном семействе, значит, у них был относительно недавний общий предок; если волк и окунь сходятся только на уровне типа Хордовые, значит, их общий предок жил очень давно.

Отсюда полезное правило для рассуждений: чем ниже ступень, на которой сходятся два организма, тем ближе их родство. Кошка и тигр сходятся в семействе Кошачьи — родство близкое. Кошка и собака — только в отряде Хищные. Кошка и ящерица — только в типе Хордовые.

Это же объясняет, зачем систематике признаки внутреннего строения и развития зародыша, а не внешний вид. Кит внешне похож на рыбу, но выкармливает детёнышей молоком, дышит лёгкими, имеет диафрагму и четырёхкамерное сердце — значит, он млекопитающее. Летучая мышь летает, как птица, но у неё шерсть и молочные железы — тоже млекопитающее. Внешнее сходство, возникшее из-за одинакового образа жизни, не означает родства, и на этом построено немало вопросов о признаках классов.