Systematika

1. Rosopsida Rosidae Rosales Rosaceae Rosa Systematika Rosa rugosa Suché škatulky × Dobrodružství při jejich tvoření a plnění =

2. Systematika věda o diverzitě organizmů (o jejich variabilitě a vztazích mezi taxony) • evoluce • fylogeneze • taxonomie, klasifikace

3. Fundamentum Botanices duplex est: Dispositio et Denominatio (Carl von Linné) variabilita není kontinuum – shluky a mezery

4. Základní literatura • Systém • Judd W. S., Campbell C. S., Kellog E. A. et Stevens P. F. (2002): Plant Systematics. – Sinauer Associates, Inc., Sunderland, Messachusetts, 2nd ed. • Mártonfi P. 2003: Systematika cievnatých rastlín. – Univerzita P. J. Šafárika v Košiciach, Košice. • Ehrendorfer F. (1998): Evolution und Systematik: Moose und Gefässpflanzen. – In: Lehrbuch der Botanik für Hochschulen, ed. 34, p. 647–828., G. Fischer Jena et Stuttgart.

5. Základní literatura • Popis čeledí • Heywood V. H. (ed.) (1993): Flowering Plants of the World. – Batsford Ltd, London • Novák F.A. (1972): Vyšší rostliny. – Academia, Praha. • Hendrych R. (1997): Systém a evoluce vyšších rostlin. – Academia, Praha. • Paleobotanika • Willis, J. C. McElwain (2002): The Evolution of Plants. – Oxford Univ. Press, Oxford. • Kvaček Z. et al. (2000): Základy systematické paleontologie I. – učební texty Univerzity Karlovy v Praze, Praha.

6. Základní literatura • Česká flóra • Kubát K. et al. (2002): Klíč ke květeně České republiky. – Academia, Praha. • Hejný S. et Slavík B.; Slavík B.; Slavík B. et Štěpánková J. [eds] (1988–2005): Květena ČR 1–7. – Academia, Praha. • Hísek K. et Deyl M. (2003): Naše květiny. – Academia, Praha.

7. Webové stránky • prezentace z přednášek a systematika vyšších rostlin • Krytosemenné • Angiosperm Phylogeny Webside • Delta – čeleďe • atd…

8. Variabilita • Ohromná různorodost - diskontinuita v různých úrovních a různě velké mezery - variabilita diskontinuitní nebo klinální • Základem je přirozená variabilita mezi jedinci • Důležité je porozumění příčinám variability – její struktuře, vzniku, geografickému uspořádání atd. (biosystematika – formování druhů) • O struktuře variability rozhoduje do značné míry reprodukční systém  alogamie; autogamie, asexuální rozmnožování

9. Vznik variability • Vnější příčinou je heterogenita prostředí a snaha o přizpůsobení • Vnitřním zdrojem nové kvality jsou mutace a genetické rekombinace • přizpůsobení populace prostředí je velmi komplexní a může probíhat v několika úrovních: • 1) modifikace • 2) změna podílu jednotlivých biotypůobsažených v populaci • 3) rekombinacevlastností dočasně ukrytých v genové zásobě • 4) nová mutace • mutace vznikají ve všech složkách genotypu • nejčastějšími mutacemi u rostlin jsou genomové a chromozómové mutace • změna počtu chromozómů (polyploidizace); zlomení a fúze zlomků při překřížení (aneuploidie); chybný crossing-over – delece, duplikace, inverze, traslokace částí chromozómů ……

10. Diferenciace a divergence populací • Selekce • řízeno převážně přes fenotypové projevy a přizpůsobením populací ke konkrétním podmínkám • spolupráce genotypu a fenotypu je často velmi pozoruhodná (Batrachium aquatile, Primula sinensis) • Genetický drift • Izolace • prostorová izolace – diferenciace ekologická, geografická (různá škála) • reprodukční izolace – vznik reprodukčně izolačních mechanizmů (nevýhodnost hybridizace mezi adaptovanými biotypy) vznik samostatných taxonů

11. Hybridizace a polyploidizace • Narušení izolačních mechanizmů – nová struktura variability • změny prostředí, náhoda • hybridizace (následná allopolyploidizace) Spartina maritima (60) a zplanělý americký druh S. alterniflora (2n=62) téměř sterilní hybrid S. × townsendii (61) a z něj allopolyploid S. anglica (122) • introgrese konvergence nová diferenciace a divergence

15. Speciace • různé definice druhu • taxony nejsou rovnocenné! • na rodové a vyšší úrovni • ekologická i geografická diferenciace a izolace na vyšší škále • dlouhá doba Makroevoluce

18. Studium variability – sběr dat • morfologické znaky - využití odedávna • anatomické znaky - rozsáhlejší využití od zdokonalení mikroskopu v 19. st. • embryologie • palynologie • cytologie nejmenší počet chromozómů 2n=4 – Happlopappusgracilis(Asteraceae) vysoký početnapř. 2n=ca 250 – Kalanchoë (Crassulaceae) mimořádně vysoké počty mají např. kapradiny 2n= 1260 – Ophioglossumreticulatum

19. Systematicky významné obsahové látky • sekundární metabolity • taxonomické využití již století • např. glykosidy, anthokyany, betalainy, flavonoidy, terpenoidy, saponiny, alkaloidy, polyacetylény • informaci obsahující proteiny • proteiny – elektroforéza, sérologie (již kolem roku 1900) • molekulární systematika

20. DNA, RNA • chloroplastové geny • původně gen rbcL kóduje velkou podjednotku fotosyntetického enzymu ribuloso-1,5-bifosfát karboxyláza/oxygenáza (RuBisCO) (= hlavní příjemce uhlíku) • jaderné geny • původně geny pro ribozomální RNA (dostatek kopií), dnes již mnohé další úseky DNA • mitochondriální geny

21. Tvorba systémů • vychází ze shromážděných poznatků a odráží dobové představy a znalosti • jednoduchá podobnost různého množství znaků • možnost formalizace – fenetika • intuitivní tvorba fylogenetických systémů • zkušenostní pravidla • kladistika – „zcela objektivní“ fylogenetické systémy • jasně daná pravidla –např. parsimonie

22. Antika • Theophrastos Eresios (372 – 287 př. Kr.) • růstové formy, vytrvalost, atd. • Plinius (23– 79 p. Kr.) • užitkové rostliny • Dioskorides (1. st. p. Kr) • léčivé rostliny

23. Středověka počátek novověku • až do začátku 16. st. útlum „systematiky“ • léčivé rostliny– abatyše Hildegarda z Bingen (1098 – 1180) • jen malé pokroky v poznání (kvetoucí × nekvetoucí rostliny; sestavení prvních soustav) • mlhavá představa o klasifikaci rostlin - neexistoval pojem rodu a druhu nebo byl neurčitý • John Ray (1628– 1705) – zamítl transmutace druhů, jakási první definice druhu

24. Umělésystémy • utvořeny převážně s využitím několika málo znaků • de Tournefort (1656-1708) • druhy chápe jako varianty rodu, který vymezil v dnešním pojetí • dělí rostliny do 22 tříd a ty dále na sekce a rody

25. Carl von Linné (1707 – 1778) • vyvrcholení umělých systémů • „přirozený systém má být stálou snahou botanické systematiky“ – soustava však neodrážela žádné vztahy • důsledně dodržoval 5 kategorií třídu, řád (odpovídal dnešní čeledi), rod, druh a varietu • 24 tříd (zejména podle tyčinek), dále 116 řádů podle počtu pestíků, rozložení a srůstání tyčinek apod. • „tolik je druhů, kolik jich bylo na počátku stvořeno“ • v některých ohledech však připouštěl možnost „evoluce“ • binomická nomenklatura Species plantarum (1. 5. 1753) = „starting point“ pro cévnaté rostliny

26. Přirozené systémy • využití poměrně velkého množství znaků • do značné míry již odrážely příbuznost • Jussieu (1748 – 1836) • jednoděložné × dvouděložné, celkem 15 tříd • řada přirozených čeledí, dodnes uznávaných

27. Charles Darwin (1809 – 1882) • zavedení historického rozměru do systematiky • od této doby snaha všech systémů odrážet fylogenetické vztahy

28. Fylogenetické systémy • Haeckel (1834 – 1919) • první vytvořil název fylogenie (1894) • vztahy mezi hlavními předdarwinovskými třídami rostlin prezentoval jako nedvouznačný, dichotomicky větvený strom • Bessey (1845 – 1915) • první fylogenetický systém založený na vývojových liniích (základ byl Benthamův-Hookerův systém) • Tachtadžjan (1910 –), Cronquist (1919 – 1992 ) • vyvrcholení fylogenetických systémů

29. „Linnéovská“ klasifikace • na základě podobnosti se objekty shlukují do taxonů, které lze formálně umístit do určité kategorie • Oddělení (divisio): – phyta • pododdělení (subdivisio): – phytina • Třída (classis): – opsida • Podtřída (subclassis): – idae • Řád (ordo): – ales • nadřád (superordo): – anae • Čeleď (familia): – aceae • podčeleď (subfamilia): – oideae • Rod –genus • Druh –species • subspecies • varietas

30. Fylogenetická klasifikace • Kladistické systémy • „naprostá objektivizace“ tvorby systému • původní a odvozený stav znaku – (sym)plesiomorfie, (syn)apomofie • homologie, homoplázie (paralelismus a reverze) • taxony monofyletické • parafyletické a polyfyletické nelze uznat • neexistují kategorie • jen vzájemně vnořené skupiny - clady • druhy • problém parafyletických taxonů – Cactaceae, Calystegia