Zasady klasyfikacji organizmów

Klasyfikacja zwierząt, roślin i innych organizmów żywych ma ogromne znaczenie dla wszystkich nauk biologicznych. W artykule wskażemy, jaka jest definicja klasyfikacji organizmów, czym są taksony - czyli podstawowe jednostki klasyfikacji biologicznej, a także czym jest filogeneza i związane z nią pojęcia. Przeanalizujemy też, dlaczego umiejętność przyporządkowania organizmów do poszczególnych gatunków, rodzin czy rzędów jest tak ważna w nauce. Ponadto zwrócimy uwagę na związane z klasyfikacją biologiczną wymagania maturalne.

Spis treści 

• Czym jest klasyfikacja organizmów?
• Definicja klasyfikacji biologicznej
• Systematyka biologiczna - definicja
• Znaczenie klasyfikacji biologicznej i systematyki organizmów
• Taksonomia - co to jest?
• Filogeneza - co to jest?
• Czym jest drzewo filogenetyczne i kladogram?
• Analiza kladogramu na maturze z biologii
• Grupy monofiletyczne, parafiletyczne i polifiletyczne
• Jakie rangi taksonomiczne wyróżniamy?
• Domena
• Królestwo
• Typ i gromada – jako rangi taksonomiczne
• Rząd, rodzina i rodzaj
• Gatunek. Definicja gatunku
• Binominalne (dwuczłonowe) nazwy gatunków
• Karol Linneusz - ojciec systematyki biologicznej
• Zadania maturalne - klasyfikacja organizmów

Czym jest klasyfikacja organizmów? 

Dzięki klasyfikacji biologicznej organizmy żywe możemy zaprezentować w formie uporządkowanego systemu z określoną hierarchią. Zapewne nieraz zdarzyło Ci się oglądać w podręcznikach lub atlasach biologii charakterystyczne diagramy - tak zwane drzewa filogenetyczne - w których znajdowały się ułożone hierarchicznie i połączone liniami nazwy różnych gatunków zwierząt (bądź roślin) albo wręcz podobizny tych zwierząt. Schematy te mogą przypominać Ci nieco drzewa genealogiczne ludzkich rodzin, jednak są konstruowane na innej zasadzie, o której przeczytasz w dalszej części artykułu. Zanim jednak przejdziemy do opisu filogenezy i jednostek taksonomicznych, zdefiniujmy najpierw klasyfikację biologiczną oraz systematykę biologiczną. 

Definicja klasyfikacji biologicznej

Klasyfikacja organizmów to proces, w ramach którego istoty żywe są porządkowane i grupowane w taki sposób, aby odzwierciedlić ich pokrewieństwo oraz wspólne cechy. Klasyfikacja polega na opisaniu, nazwaniu oraz podziale zwierząt, roślin i innych organizmów żywych na odpowiednie kategorie (taksony), takie jak: gatunek, rodzaj, rodzina, rząd, klasa czy gromada - zgodnie z ustalonymi zasadami i kryteriami naukowymi.

Systematyka biologiczna - definicja 

Obok pojęcia klasyfikacji organizmów spotkasz się często również z pojęciem systematyki. Systematyka biologiczna, czyli systematyka organizmów jest to dziedzina biologii, która zajmuje się badaniem i opisem różnorodności organizmów oraz ustalaniem ich wzajemnego pokrewieństwa ewolucyjnego. Badania te obejmują nie tylko klasyfikację (czyli podział i przyporządkowanie organizmów do konkretnych taksonów), ale także analizę pochodzenia gatunków, cech morfologicznych i badanie zmian, którym organizmy ulegają w toku ewolucji (lekcję dotyczącą tematu ewolucji na maturze z biologii znajdziesz w Kursie teoretycznym Medream).  

W ramach systematyki naukowcy ustalają, jak organizmy są ze sobą spokrewnione i w jaki sposób ewoluowały - ponieważ dopiero dzięki takiej wiedzy jesteśmy w stanie stworzyć pełen obraz danego gatunku i zrozumieć jego miejsce w przyrodzie. Wiesz już zatem, jakie są różnice między systematyką organizmów a klasyfikacją organizmów - systematyka jest pojęciem szerszym. 

Znaczenie klasyfikacji biologicznej i systematyki organizmów 

Jakie jest znaczenie klasyfikacji organizmów? Daje ona możliwość odtworzenia, które gatunki zwierząt są ze sobą spokrewnione i jak dalekie jest to pokrewieństwo. Dzięki klasyfikacji biologicznej możemy zatem przypisać zwierzęta, rośliny, grzyby i inne organizmy do odpowiednich taksonów i umieścić je w odpowiednim miejscu na drzewie filogenetycznym. 

A jakie jest znaczenie systematyki organizmów? Ona z kolei umożliwia zrozumienie, w jaki sposób organizmy są ze sobą powiązane, od jakich przodków się wywodzą i w jaki sposób ewoluowały. Dzięki temu naukowcy są w stanie skuteczniej badać historię życia, lepiej rozumieć i poznawać mechanizmy ewolucji, a także skuteczniej chronić bioróżnorodność na Ziemi. Mogą również identyfikować gatunki zagrożone wyginięciem i opracowywać skuteczne strategie ich ochrony, a także obserwować, w jaki sposób zmiany klimatyczne i działalność człowieka wpływają na organizmy żywe. 

Aby lepiej zrozumieć klasyfikację organizmów, musisz poznać jeszcze dwa ważne pojęcia: taksonomia i filogeneza.

Taksonomia - co to jest? 

Definicja taksonomii głosi, że jest to dział biologii - a dokładniej część działu zwanego systematyką, o którym mówiliśmy wcześniej - zajmujący się opisem, identyfikowaniem i formalnym nazewnictwem organizmów oraz ich grupowaniem w odpowiednio zdefiniowane kategorie (taksony).  

Naukowcy zajmujący się taksonomią opracowują zasady nadawania nazw (np. zgodnie z Międzynarodowym Kodeksem Nomenklatury Zoologicznej czy Botanicznej) i ustalają kryteria, według których nowo odkryte organizmy są przypisywane do poszczególnych jednostek taksonomicznych, np. gatunku, rodzaju czy rodziny. 

Filogeneza - co to jest? 

Zgodnie z definicją, filogeneza jest to dział biologii zajmujący się badaniem przebiegu ewolucji i rozwoju poszczególnych gatunków, uwzględniający ich wspólne pochodzenie i pokrewieństwo. Obejmuje badania nad tym, jak i kiedy różne linie ewolucyjne oddzieliły się od wspólnego przodka, a także w jaki sposób kształtowały się ich indywidualne cechy na kolejnych etapach ewolucji. Współczesna filogeneza korzysta z różnych metod naukowych - badacze mają do dyspozycji m.in. narzędzia do badań genetycznych (w tym do analizy DNA), prowadzą badania paleontologiczne i badania molekularne. 

Filogeneza może mieć również drugie znaczenie - może oznaczać wspólną historię ewolucji kilku różnych gatunków. W takim przypadku mówiąc o filogenezie mamy na myśli wspólne pochodzenie zwierząt (albo roślin lub innych organizmów żywych), czyli fakt, że przedstawiciele różnych gatunków posiadają wspólnego przodka. Możemy również określić stopień pokrewieństwa między tymi gatunkami i na tej podstawie przyporządkować organizmy do poszczególnych grup. 

Czym jest drzewo filogenetyczne i kladogram? Jak je interpretować?

Wspomnieliśmy wcześniej, że pokrewieństwo pomiędzy różnymi gatunkami zwierząt można zobrazować w formie diagramów. Są to tak zwane drzewa filogenetyczne lub kladogramy. Ułatwiają one przedstawienie - w formie grafiki - ewolucyjne zależności między różnymi grupami organizmów.  

Czym różnią się te dwa rodzaje diagramów? Na drzewie filogenetycznym zaznaczony jest czas (np. era, okres lub nawet epoka geologiczna), w której wyodrębniła się dana grupa organizmów. Natomiast kladogramie nie ma żadnego odniesienia do czasu wyodrębnienia się danej grupy organizmów - możesz na nim zobaczyć jedynie pokrewieństwo pomiędzy nimi. 

Analiza kladogramu na maturze z biologii  

"Gałęzie" kladogramu (lub drzewa filogenetycznego) to linie rozwojowe - śledząc, w jaki sposób zostały one poprowadzone, możesz zobaczyć, kiedy oddzielały się one od wspólnego “pnia”. Właśnie w ten sposób przebiegała ewolucja - kolejne rozgałęzienia to momenty, w których różnice między grupami organizmów stały się tak duże, że naukowcy uznają je dziś za moment powstania nowego gatunku. 

Jeśli otrzymasz do analizy kladogram na maturze pamiętaj, że dwa gatunki są bliżej spokrewnione, jeśli mają niedawnego wspólnego przodka, a mniej spokrewnione, jeśli mają starszego wspólnego przodka.

Grupy monofiletyczne, parafiletyczne i polifiletyczne 

Analizując drzewa filogenetyczne lub kladogram możesz wyróżnić na nich różne grupy organizmów: 

• Grupa monofiletyczna - obejmuje wspólnego przodka i wszystkich jego potomków (np. ssaki).
• Grupa parafiletyczna - uwzględnia wspólnego przodka, ale nie zawiera wszystkich jego potomków. Np. o grupie parafiletycznej możemy mówić, jeśli wskażemy na gady, a nie wskażemy ptaków, mimo że gady i ptaki mają wspólnego przodka. 
• Grupa polifiletyczna - tworzą ją organizmy, które mają ze sobą coś wspólnego, ale pochodzą od różnych przodków, niekoniecznie bezpośrednio ze sobą spokrewnionych (np. glony - niespokrewnione blisko, ale zaliczane do jednej grupy ze względu na środowisko życia). 

Jakie rangi taksonomiczne wyróżniamy?  

Orientujesz się już, w jaki sposób można zobrazować pokrewieństwo pomiędzy różnymi grupami organizmów. Jak wiesz, w klasyfikacji biologicznej istnieje hierarchia - od największych grup organizmów (domen, królestw itp.) do najmniejszych (gatunków i podgatunków). Te formalne szczeble (poziomy) w hierarchii klasyfikacji to rangi taksonomiczne. Omówimy teraz wszystkie z nich - od największych, do najmniejszych: 

Domena jako ranga taksonomiczna 

Domena jest najwyższym poziomem w systematyce biologicznej. Organizmy żywe dzielimy na trzy główne domeny: 

• Bakterie – organizmy prokariotyczne, pozbawione jądra komórkowego.  
• Archeony – jednokomórkowe organizmy prokariotyczne, często żyjące w ekstremalnych warunkach.  
• Eukarionty – organizmy posiadające jądro komórkowe. Zaliczamy do nich m.in. zwierzęta, rośliny i grzyby.
  

Królestwo jako ranga taksonomiczna 

W niektórych źródłach (podręcznikach, artykułach) domena jest pomijana. Ich autorzy przyjmują, że najwyższą kategorią w klasyfikacji biologicznej jest królestwo. Wyróżniamy cztery królestwa: 

• Zwierzęta – organizmy wielokomórkowe, zdolne do ruchu i cudzożywne (odżywiające się innymi organizmami).  
• Rośliny – organizmy samożywne (autotroficzne), przeprowadzające fotosyntezę.
• Grzyby – organizmy cudzożywne (heterotroficzne), odżywiające się pozyskanymi substancjami organicznymi. 
• Protisty – to bardzo zróżnicowana grupa, Zaliczamy do niej organizmy eukariotyczne, których nie można zaliczyć do roślin, zwierząt ani grzybów. 

Jako ciekawostkę warto dodać, że od 1969 roku obowiązywał nieco inny podział (opracowany przez Roberta Whittakera), który obejmował pięć królestw. Oprócz trzech powyższych były to... organizmy prokariotyczne i jednokomórkowe organizmy eukariotyczne. 

Zresztą nawet powyższy system nie jest ostateczny. Badacze wciąż rozwijają klasyfikację organizmów i wprowadzają w niej zmiany. 

Jeśli chcesz uzupełnić i powtórzyć wiadomości na temat grzybów, roślin i zwierząt na maturę z biologii, zajrzyj do Kursu teoretycznego Medream.

Typ i gromada – jako rangi taksonomiczne

Typ i gromada to wyższe jednostki klasyfikacji biologicznej: 

• W hierarchii klasyfikacji typ występuje wyżej niż gromada i obejmuje organizmy o wspólnym planie budowy ciała.  
• Gromada to grupa organizmów w obrębie danego typu, które wykazują bardziej szczegółowe podobieństwa. 

Przykład: 

• Typ: Strunowce (Chordata) 
• Gromada: Ssaki (Mammalia) 

Rząd, rodzina i rodzaj – jako rangi taksonomiczne 

W systemie klasyfikacji biologicznej rząd, rodzina i rodzaj to jednostki pośrednie. Zapamiętaj kolejność, w jakiej są one ułożone. W zrozumieniu, jaka jest różnica pomiędzy rzędem, rodziną i rodzajem pomoże Ci poniższy przykład: 

Gatunek – podstawowa ranga taksonomiczna. Definicja gatunku 

Gatunek to najniższa i najbardziej szczegółowa ranga taksonomiczna. Warto zapamiętać, jaka jest definicja gatunku. Do tego samego gatunku zaliczamy organizmy, które mogą się krzyżować i wydawać płodne potomstwo.  

Przykłady gatunków z rodzaju Panthera: 

• Panthera leo – lew  
• Panthera tigris – tygrys  

Podsumowanie wszystkich rang taksonomicznych znajdziesz w tabeli: 

Binominalne (dwuczłonowe) nazwy gatunków 

Charakterystyczną cechą nazw gatunków organizmów jest to, że składają się zawsze z dwóch wyrazów, np. Panthera leo (lew afrykański). Naukowcy stosują taki system nazewnictwa binominalnego (w języku polskim określamy go też jako nazewnictwo dwuimienne), aby jeszcze precyzyjniej określać pokrewieństwa pomiędzy organizmami. Zwróć uwagę, że: 

• pierwszy człon nazwy gatunku określa jego rodzaj (jest to nazwa rodzajowa - w naszym przykładzie jest to "lew"),
• drugi człon nazwy gatunku wskazuje ten właśnie gatunek (i zawsze jest przymiotnikiem, stąd określenie epitet gatunkowy - w naszym przykładzie jest to "afrykański").  

Uniwersalne nazwy gatunków podawane są w języku łacińskim. Dzięki temu pozostają zrozumiałe dla naukowców z całego świata. 

Karol Linneusz - ojciec systematyki biologicznej 

Binominalne nazwy gatunków to dość dawny “wynalazek” - sięgający XVIII wieku. Jego twórcą jest szwedzki przyrodnik Karol Linneusz, który dzięki swoim (innowacyjnym wręcz, jak na czasy, w których przyszło mu żyć) propozycjom dotyczącym systematyki zrewolucjonizował sposób klasyfikowania organizmów. Nową metodę klasyfikacji organizmów żywych wraz z zasadami jej stosowania opisał w dziele "Systema naturae". Warto wiedzieć, że był niezwykle płodnym i pracowitym naukowcem - sam opisał i sklasyfikował tysiące gatunków roślin i zwierząt.

Zadania maturalne - klasyfikacja organizmów

Wiesz już, czym jest klasyfikacja organizmów, systematyka w biologii i filogeneza, znasz również najważniejsze rangi taksonomiczne. W ramach podsumowania spójrzmy jeszcze, co znajdziemy na temat klasyfikacji organizmów w wymaganiach na maturę z biologii. 

• Zadania w arkuszu mogą weryfikować, czy na podstawie kladogramu potrafisz wyciągać wnioski dotyczące ewolucyjnego pokrewieństwa między organizmami. 
• Na maturze możesz otrzymać również zadanie dotyczące rozpoznawania na drzewie filogenetycznym grup monofiletycznych, parafiletycznych i polifiletycznych. Możesz natrafić na zadania, w których autorzy arkusza poproszą Cię o wykazanie, że współczesna klasyfikacja organizmów opiera się na ich filogenezie, czyli historii ewolucyjnej. 
• Możesz zostać poproszony/a o prawidłowe uporządkowanie podstawowych rang taksonomicznych w odpowiedniej hierarchii. Natomiast nie powinno pojawić się na maturze z biologii żadne pytanie o ustalenie przynależności gatunkowej organizmu na podstawie klucza - wystarczy Ci teoretyczna wiedza na temat taksonomii.