Növényrendszertan 1. előadás Dr. Bartha Dénes 2009. február 13.
Növényrendszertan (phytosystematica, fitotaxonómia) = A növények csoportosításának, leírásának és meghatározásának alaptudománya, a növénytan (botanika) résztudománya. Tárgya: a növényvilág Célja: a növényi szervezetek változatosságának vizsgálata, a rokonsági viszonyok felderítése térben és időben Feladatai: • az elkülönítésre és összehasonlításra szolgáló alaki bélyegek (tulajdonságok), illetve a szervek értékének (ősibb ↔ levezetett) meghatározása • a különböző rangfokozatok (kategóriák) kialakítása hierarchikus rendben, ezek jellemző tulajdonságainak megállapítása • a növények, növényi csoportok megnevezése (nevezéktan = nomenklatura) • a létrehozott rendszer szerint növényhatározók készítése
Az élővilág felosztása világ
az idetartozó élőlények
Monera
minden prokarióta: baktériumok, kékalgák
Protista
minden egysejtű eukarióta
Gombák
többsejtű gombák
Növények
minden zöld növény, amely embrióból fejlődik
Állatok
minden élőlény, melyek fejlődése átmegy a blasztula állapoton
A Földön előforduló fajok száma Vírusok Baktériumok Algák (+ kékalgák)
200 2.000 50.000
Gombák
100.000
Zuzmók
18.000
Mohák
23.000
Harasztok
12.000
Nyitvatermők
640
Zárvatermők
284.000
Rendszerezés alapját jelentő tulajdonságok 1. Homológia = azonos alapfelépítés szerint, azonos fejlődésalaktani értékű kezdeményből fejlődik 2. Analógia = eltérő fejlődésalaktani értékű, de azonos működésű és ± hasonló 3. Konvergencia = különböző eredetű, de rendszerint hasonló környezetben keletkezett, hasonló vagy azonos értékű tulajdonságok → látszólagos rokonság 4. Divergencia = közeli rokonok alakilag, életformában vagy fitokémiai tulajdonságaikban elválnak egymástól 5. Organizáció = szervi szint, mely az életkörülmények hatására közvetlenül nem változik, ± állandó, öröklődő jelleg 6. Adaptáció = bizonyos határokon belül alkalmazkodás a környezethez (populáció szinten)
Két taxon – A és B – kialakulása a divergencia alapján, az átmeneti alakok kihalásával (+)
Két taxon – A és C – keletkezése az eredeti taxon areájának (elterjedési területének) szétválásával [ B: átmeneti populációk]
A speciáció típusai geográfiai alapon (KEY 1981, VIDA 1985)
A. Külső allopátria; B. normális szünpátria; C. normális parapátria; D. normális földrajzi intergradáció
A rendszerezés segédtudományai 1. Ősnövénytan (paleobotanika = fitopaleontológia) 2. Virágporszemtan (palinológia) 3. Szervezettan v. alaktan (morfológia) 4. Sejttan (citológia) 5. Örökléstan (genetika) 6. Élettan (fiziológia) 7. Rendellenességtan (teratológia) 8. Növényföldrajz (fitogeográfia) 9. Numerikus taxonómia 10. Kemotaxonómia 11. Molekuláris genetika
A növényrendszerezés egységei (taxonok) Faj (species) = közös származású, valamennyi lényeges tulajdonságban megegyező, azonos elterjedésű egyedek csoportja, melyek tulajdonságai öröklődnek makrospecies (linneon) = egymástól lényegesen különböző, jól elhatárolódó fajok mikrospecies (jordanon) = egymástól alig különböző, de utódaikban állandó és egymásba át nem menő, ökológiailag vagy területileg különböző egységek (több mikrospecies → species aggregata = agg. = gyűjtőfaj)
A fajok csoportosítása a változások mértéke szerint monomorf faj = az elterjedési területen belül minden egyed csaknem egyforma, a változatosság nagyon csekély polimorf faj = az elterjedési területen belül többféle alakban (főleg változat = varietas) fordul elő politipikus faj = alaksorozatai több csoportra (alfaj = subspecies) oszlanak, melyek egymástól földrajzilag vagy ökológiailag izolálódtak
Fajon belüli (infraspecifikus) rangfokozatok (taxonok) species
sp.
faj
subspecies
subsp. = ssp.
alfaj
varietas
var.
változat
subvarietas
subvar.
alváltozat
forma
f.
alak
subforma
subf.
alalak
alfaj (subspecies) = eltérő földrajzi elterjedésű vagy ökológiai igényű eltérések változat (varietas) = állandó és öröklődő különbségű eltérések, de földrajzilag vagy ökológiailag nem izolálódnak alak (forma) = nem öröklődő eltérések, főleg a vegetatív részek méreteiben vagy mennyiségében mutatkozik meg nothomorpha (nm.) = hibrid eredetű fajon belüli eltérések egysége lusus (l. = lus.) = virágszínben való eltérés
Faj feletti rangfokozatok (taxonok) (a besorolás alapja → közös, rokoni tulajdonságok) rangfokozat
végződés
regnum (vegetabile)
világ
subregnum
alvilág
- bionta
divisio
tagozat (törzs)
- phyta
subdivisio
altagozat (altörzs)
- phytina
classis
osztály
- opsida
subclassis
alosztály
- idae
superordo
felrend
- anae
ordo
rend
- ales
subordo
alrend
- ineae
familia
család
- aceae
Faj feletti rangfokozatok (folytatás) rangfokozat
végződés
subfamilia
alcsalád
- oideae
tribus
nemzetségcsoport
- eae
subtribus
alnemzetségcsoport
- ineae
genus
nemzetség
subgenus
alnemzetség
sectio
fajcsoport
subsectio
al-fajcsoport
series
fajsor
species (sp., spp.)
faj (-ok)
Megj.: a gombáknál és a moszatoknál a végződések eltérnek ( -mycota, -mycotina, -mycetes, -mycetidae, ill. -phyceae, -phycidae)
A természetes és a kultúrfaj közötti különbségek Természetes faj species
Kultúrfaj specioid
egy származásközösség (közös őstől erednek)
populációi egy vagy rendszerint több rokon fajból származnak, ezért gyakran polifiletikus, kollektív vagy multihibrid eredetűek
valamennyi tulajdonságban megegyeznek
többnyire a nemzetségre jellemző és az ember számára hasznos fő tulajdonságaikban megegyezők
tulajdonságaikat átörökítik
gazdaságilag elsődleges, azaz hasznos tulajdonságaikat csak a megfelelő szaporítási eljárással tartják meg
elterjedésük azonos
a szülőfaj(ok) areáját messze túlhaladó, rendszerint diszkontinuus termesztési területet vagy övezetet foglalnak el
A természetes és a kultúrfaj közötti különbségek (folytatás) Természetes faj species változatosságuk különböző: alfajokat, változatokat, formákat és színi eltéréseket különítünk el
Kultúrfaj specioid alapvető jellemzőjük, hogy mesterségesen elkülönített származási közösségekből - fajtákból - állnak
az evolúció törvényszerűségeit követik; az evolúció törvényszerűségét követik, a természetes kiválogatódás során amelyet az ember irányít - a társadalmi fejlődnek vagy elpusztulnak igényeknek megfelelően - nemesítéssel (kiválogatással, keresztezéssel, izolációval) a populációk közötti génátfolyás rendszerint állandó
a fajták közötti génátfolyás mesterségesen gátolt vagy az ivari sterilitás miatt megszűnt
a sikeres létért való küzdelemben előnyös tulajdonságaik fejlődnek, erősödnek
az ember számára hasznos tulajdonságok mindjobban megszilárdulnak, a gazdaságilag hátrányos tulajdonságok visszaszorulnak vagy eltűnnek
A termesztett növények rendszertani rangfokozatai fajta (cultivar) = a kultúrfajon belüli leggyakrabban használt egység, melyet mindig az ember számára hasznos tulajdonságai alapján különítenek el • a fajták egymástól határozottan elkülöníthetők • tulajdonságaikat (fajtabélyegeiket) szaporítás esetén megtartják specioid
spd.
kultúrfaj
subspecioid
subspd.
kultúralfaj
convarietas
convar.
kultúrrassz
provarietas
provar.
kultúrváltozat
conculta
conc.
fajtacsoport
cultivar
cv.
fajta
A nevezéktan (nomenclatura) szabályai 1. a fajok kettős nevezéktana (binominalis nomenclatura) → LINNÉ (1753): Species plantarum első név
= nemzetségnév (nagy kezdőbetűvel)
második név = fajnév (kis kezdőbetűvel) szerzőnév
= auctornév (rendszerint rövidítve)
2. a fajon belüli egységek neve követi a faji nevet Fraxinus angustifolia VAHL subsp. pannonica SOÓ et SIMON 1960 3. a faj feletti egységek nevei egyszavasak, megfelelő végződéssel 4. a hibridek elnevezése kétféle: Populus alba × P. tremula P. × canescens 5. A fajták megnevezését nemzeti nyelven kell megadni; jelölésük kétféle: cv. Pannónia vagy 'Pannónia'
A nevezéktan alaptételei I.
A botanikai nevezéktan független a zoológiáétól.
II. A taxonok nevei a nómenklatúrai típusok segítségével alkalmazhatók. III. A taxonok elnevezése a közlés prioritásán alapszik. IV. Minden taxonnak csak egy helyes neve lehet, a legrégibb, amely a szabályoknak megfelel. (A többi név a szinoním név.) V. A növények tudományos nevei mint latin nevek kezelendők. VI. A nevezéktan szabályai visszaható érvényűek.
A növényrendszertan kialakulása a. Az ókori botanika Hippokrates Aristoteles Theophrastos Dioskorides Plinius b. A füveskönyvek korszaka (XV-XVII. sz.) Brunfels Bock (Tragus) Matthiolus Lobelius Lonicerus Tabernaemontanus Clusius Melius (Juhász) Péter (1578) Bauhinus c. Linné és követői
A főbb rendszerek 1. mesterséges rendszerek a. elméleti rendszerek (pl. Linné (1737): Genera Plantarum) b. gyakorlati rendszerek (pl. termesztés, felhasználás szerint) c. alfabetikus rendszerek (pl. Krüssmann dendrológiái) 2. természetes rendszerek (morfológiai rendszerek) • alaktani bélyegek hasonlósága alapján • külső és (később) belső bélyegek 3. fejlődéstörténeti (filogenetikai) rendszerek
A taxonok hierarchiájának kétféle ábrázolásmódja a fajtól felfelé (STACE nyomán)
A. dendrogram, minden taxon egy-egy csomópont B. „doboz a dobozban”, minden taxon egy-egy négyzet (Sp: faj; G: nemzetség; F: család; D: tagozat; Rv: növényvilág)
Elsődleges, ősi
Másodlagos, tökéletesebb tulajdonságok
csupasz sejt
sejthártyás, sejtfalas sejt
mag nélküli sejt
sejtmagvas sejt
minden sejt egyforma
sejtek különbözők (működésmegosztás)
klorofill van
klorofill nincs
ivartalan szaporodás
ivaros szaporodás
izogámia
konjugáció
izogámia
heterogámia-oogámia
nemzedékváltakozás hiánya
nemzedékváltakozás
izomorf nemzedékváltakozás
heteromorf nemzedékváltakozás
fejlett gametofiton
redukált gametofiton
izospória
heterospória
spermatozoid
spermácium, spermasejt
sejttársulás
telep
telep
hajtás
száras-leveles hajtás
száras-leveles-gyökeres hajtás Életforma
fatermetű
lián
évelő
egyéves
Elsődleges, ősi
Másodlagos, tökéletesebb tulajdonságok Szár
fás és cserjés
lágyszár
egyszerű, el nem ágazó
elágazó
fatest tracheidákkal (homoxilia)
fatest tracheidákkal és tracheákkal (heteroxilia)
edénynyaláb körkörös, kollaterális
edénynyaláb szórt, bikollaterális Gyökér
rizoid
gyökér
normális kialakulású gyökér
raktározó, kapaszkodó, légző stb. szervvé módosult gyökér
főgyökérrendszer
mellékgyökérrendszer Levél
egyszerű
tagolt vagy összetett
örökzöld
lehulló
tűlevél
pikkelylevél
spirális (= szórt) levélállás
örvös, átellenes levélállás
pálha van
pálha nincs
hálózatos erezet
párhuzamos erezet
asszimiláló levél
módosult levél
Elsődleges, ősi
Másodlagos, tökéletesebb tulajdonságok Virág
a virágrészek spirális elhelyezkedése
a virágrészek körkörös elhelyezkedése
a virágtagok nagy, határozatlan száma
a virágtagok meghatározott kis száma
szabad termőlevelek (apokarp termőtáj)
forrt termőlevelek (cönokarp termőtáj)
tagolt virágtakaró
forrt virágtakaró
különálló porzók
összenőtt porzók
felső állású magház
közép- vagy alsó állású magház
aktinomorf virág
zigomorf vagy aszimmetrikus virág
a virág minden része megvan
a virág egyes részei csökevényesek, vagy hiányoznak
virág
virágzat
egyszerű virágzat (pl. fürtös)
komplikált virágzat (pl. bogas)
a virágzatban minden virág egyforma
a virágzatban a virágok nem egyformák
a pollen barázdás, ragadós, érdes
a pollen sima, száraz Mag
sok magkezdemény
kevés magkezdemény
magkezdemények kettős integumentummal
magkezdemények egyszerű integumentummal
magvak endospermiummal
magvak endospermium nélkül
két sziklevél
egy sziklevél
„Deus creavit, Linnaeus disposuit.”
