说到某种植物,自然会讲到是哪个科哪个属的,机械地记背这些信息,常常会有人误以为植物的分类位置是固定的。如果说在不同的分类系统中,某种植物的位置可能会发生变化,就会有人感到迷惑,说植物志也是按照某个分类系统编排,可能就更迷糊了,什么是分类系统啊?

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那是个什么东东?

简单地说,以收拾东西为例,以用途来分门别类是一种收纳方法,以颜色分类也是一种方法,当然,以大小来分类还是一种方法。在植物的分类上也与此相似,就是把有相近属性和特征的物种划在一起,与其他物种加以区分,不同的分类系统就是按不同的方法去分门别类,各有各的道理,每个分类系统都有自己的规则。所以,谈到某种植物是某科某属,并不是一成不变的,在不同的分类系统中,其位置可能会发生变化。

植物分类系统的发展

早期的分类系统为人为分类系统,仅根据几个性状来划分。比如草本、木本,藤本等,就是为了方便实用,解决一些实际问题,哪些植物能吃,好吃,哪些能用来治病。

植物分类的思想很早就诞生了,《尔雅》记载了200多种植物,分为草、木两类;《山海经》也有对草木的描述;晋代《南方草木状》增加了果、竹两类;东汉的《神农本草经》将收录的药用植物分为上、中、下三品;明代的《本草纲目》将植物分草、谷、菜、果、木五部。但是这些都是根据植物的性能、使用目的来分类,局限在对植物的利用上。清代的《植物名实图考》才过渡到单纯的记载植物,不过其用到的分类级别存在着重叠,一种植物可以同时分到多个类别中。

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国外的情况也差不多,都是从能不能吃,有没有药效开始,注重实用。比如,泰奥Theophrastus在其著作《植物研究》Historia Plantarum中将植物分为了乔木、灌木、草本等。直到15世纪,植物学的发展都是以药学为主。随着不断认知和发展,终于到了林奈,开始有所突破,不再以草本木本分类,而是采用雄蕊数目进行分类,并且开始使用双名法。

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虽然林奈根据花结构进行分类,但是这里边掺杂了太多的主观因素,于是逐渐产生了自然分类系统。“自然”分类系统根据更多的形态相似性,尤其是花的形态相似性,将解剖结构相似的植物放在一起。同时产生了单子叶乔木灌木草本属于什么分类方法,双子叶,裸子植物这些重要的概念,各种植物的科属分区也逐渐清晰。

在早期人为分类系统及自然分类系统时期,人们都没有认识到进化的存在,认为植物是不变的。但是,随着达尔文(C. Darwin)的《物种起源》(On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races inthe Struggle for Life, 1859)的出版,植物分类学界逐渐意识到,分类系统应该考虑植物的演化过程,于是出现了更高级的系统发育分类法。也就是根据大量的研究(化石、形态、解剖、结构、孢粉等),推测植物形态演化的趋势,寻找原始性状、后生性状,并根据植物演化趋势对植物进行分类及排序。

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在这个阶段,除了以往的用肉眼对形态、性状观察,还用显微镜对植物的解剖解构等进行更加精细的观察。

系统发育分类法的代表性分类系统一直沿用至今,恩格勒分类系统、哈钦松分类系统、塔赫他间分类系统,克朗奎斯特分类系统。以下是对这四个系统的简介和图片(来自于辰山汪远的总结),内容比较多。

01

恩格勒系统

第一个完整的系统发育分类系统乔木灌木草本属于什么分类方法,认为简单即原始,将柔荑花序类、无花被、单性花当作原始类群。实际上这些都是较为进化的类群,这些类群的“简单”都是进化上的简化进化。认为被子植物的花各部分由花序演变而来(假花),是一个演化了的花序而非真正结构上的花,实际上这些结构都是叶性器官。

因为对科属极其详细的描述,对任意植物的分类排列很有帮助,立刻被当时的标本馆采纳。《中国植物志》、《中国高等植物图鉴》等大多数植物志都按照恩格勒系统排列,后期植物志也是在恩格勒系统基础上进行修改,因此在国内影响巨大,直到现在仍有大量标本馆、植物志、教科书及一般植物类书籍采用。

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02

哈钦松系统

认为两性花、花部多数、分离、螺旋状排列等特征原始。认为木兰类比柔荑花序类原始,木兰科被认为是最原始的双子叶植物;木本比草本原始。将双子叶植物分为木本和草本的思想轮廓导致许多亲缘关系密切的科被分离开来放到了比较疏远的类群中。

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03

塔赫他间系统

将被子植物分为2个纲,木兰纲(双子叶植物)和百合纲(单子叶植物);对类群关系的处理与解释更加合理、准确,一些处理也得到了现代证据的支持。认为被子植物单系起源,木兰目最原始,毛茛目起源于木兰目,草本植物来自木本植物;打破了一直以来双子叶植物分为离瓣花和合瓣花的分类。

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04

克朗奎斯特系统

借鉴了A. Takhtajan(塔赫他间)的一些分类观点,二人系统在后期极为相近对A. Takhtajan系统进行了简化,取消“超目”一级,压缩了科的数量,对一些科做了合理调整。

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分子分类系统

以形态、结构观察和地理调查为基础的经典分类,还是会存在一些问题,毕竟,只是形态、性状相似并不一定就存在着亲缘关系。就好比我们经常会发现长得非常相似的人,但他们并没有血缘关系,长得像也不见得是兄弟姐妹。比如下边这几位,至少我是常常搞不清谁是谁,传说中的脸盲

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……

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性状是遗传与环境共同作用的,所以只有同源(homology)性状的比较才具有系统学意义。比如下图所示几种动物的上肢,虽然形态上差异很大,有些被认为是腿,有些是鳍,有些是翅膀,但是与鱼类的鳍和鸟类的翅膀并不相同,只是外形类似,这样相似的外形只是对相同环境的适应。

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同源性状

当两种不同源的生物遇到了相似的环境,而独立地演化出相似的特征,就称为趋同进化。有时这种趋同进化会表现得极其相似,比如仙人掌科和大戟科,这两科的一些植物,在外形上非常相似,常常被混淆。

同样还有莲与睡莲,过去的分类学观点认为,莲和睡莲从形态上看有不少相似之处,属于同一家族——旧的睡莲科。然而现在这种观点已被推翻:莲和睡莲形态上的相似,只是由于它们生活在相似的环境之中,结合分子生物学等手段,人们已确认莲和睡莲并非近亲,它们被分别归于莲科和睡莲科。

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随着人类对遗传物质DNA的深入了解,分子手段已经介入了生物学领域的各个学科,包括分类学。科学家对大量植物的基因进行测序,研究分析,再结合形态特征进行归类,整理出一套分子系统。结果很出乎预料,颠覆了以往的认知。有些科发生了归并,有些则分成了好几个科,比如传统的百合科被拆分为藜芦科、菝葜科,秋水仙科,天门冬科等等。很多人对新兴的分子系统分类法存在极大的抵触心理,觉得看不见摸不着的分子系统不靠谱,国内很多教材也没有更新,还沿用着传统分类系统的分类方法。

在1998年, 被子植物系统发育组(Angiosperm Phylogeny Group, APG)综合多个大尺度的系统发育分析结果,为被子植物提出了一个目、科分类阶元上的分类系统, 简称APG系统。被子植物由此成为了第一个基于分子数据建立分类系统的大类群。之后, 随着分子数据的增加,APG系统经历了3次修订(APG, 1998; APG II, 2003;APG III, 2009; APG IV, 2016)。该系统对被子植物系统学和分类学研究产生了重大影响,大大改变了两百多年来植物学家们以形态学(广义)性状为根据提出的分类系统。可以说,最近20年在理解植物进化历史上所取得的进展比过去200年都要大。

但APG系统也并不是完美的,无论是传统的形态学手段还是新兴的分子生物学手段,都是相辅相成,相互印证的,这样我们才能更加接近事物的真相和本质,分类学的发展是人类求知欲所推动的,不断产生的新技术手段,来帮助我们更深刻的认知周围的世界。这是一个不断发展的过程,同时也难以避免的会存在时代的局限性。这些工作需要负责任的分类学家来做。而我们作为使用者,需要了解一些相关的知识,至少在使用的时候知道如何判断和取舍。

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