基本知識 分類系統是階元系統,通常包括7個主要級別:種、屬、科、目、綱、門、界。種(物種)是基本單元,近緣的種歸合為屬,近緣的屬歸合為科,科隸於目,目隸於綱,綱隸於門,門隸於界。隨著研究的進展,分類層次不斷增加,單元上下可以附加次生單元,如總綱(超綱)、亞綱、次綱、總目(超目)、亞目、次目、總科(超科)、亞科等等。此外,還可增設新的單元,如股、群、族、組等等,其中最常設的是族,介於亞科和屬之間。通常種下分類,動物只設亞種單元。
種是基本階元;相似的、具有共同起源的種,聚合成屬;相似的、具有共同起源的屬,聚合成科。建立一個屬必須以模式種為依據,科的依據是模式屬;屬和科都有形態學和
生態學 的獨特性。目以上的階元是最穩定的階元,它們所包含的共性範圍也很少有疑問之處。
產生原因 地球上生存的動物已被描述命名的約150萬種,而每年新種記錄超過萬種。研究這樣巨大數量的動物種類,必須套用科學的分類方法,首先對動物區分、鑑定、命名,並將動物歸納,排列於適當的分類階元 (即分類等級)中,建立分類系統。如此才能鑑別物種,闡明物種間的親緣關係和動物界的系統發展。
分類學根據物種間形態的異同、演化關係的親疏,使用不同的等級,將動物逐級分類。動物分類系統中,最基本的階元是種。種是客觀存在的,且占有一定空間,包括一個有著相近的起源,形態和生理上基本相似,且雌雄交配能產生與親體相似,並能繁殖後代的動物種群的總稱。種與種之間,在生殖上是互相隔離的,即種間不能交配生殖,即使能交配生殖,其子代都無生殖能力。如馬和驢雜交產生騾,騾不能生育後代,故馬和驢是兩個不同的種。因此種有著相對穩定的明確界限,可與其他種相區別。種又是進化的,在發展進化過程中,種內個體出現許多變異,當此變異增大到突破種的特徵時,就可能形成新種。
分類階元 在分類系統中,較種高一級的階元是屬。屬由具有共同特徵的種集合而成。繼之屬又組成科,科再合成目,目組成綱,最後綱又成門,門成界。因此,分類系統中,由大而小依次為:界、門、綱、目、科、屬、種幾個重要的分類階元。在各階元之下還可建立亞門、亞綱、亞目、亞科、亞屬與亞種;在各階元之上又建立了總綱、總目、總科等。
舉例 分類階元使
昆蟲 的所屬,包括分類位置和系統發育都有明確的概念。以
二化螟 為例:
界:動物界Animalia
目:鱗翅目Lepidoptera
屬:禾草螟屬Chilo
種:二化螟Chilo suppressalis(Walker)
從界到種,均可設“亞級(Sub)”,如亞門(Subphylum)、亞目(Suborder)、亞科(Subfamily)等。在目和科上,有時可加上“總級(Super)”,如總目(Superorder)、總科(Superfamily)。亞科和屬之間,有時加族(Tribe)級。在有些分類學著作中,曾用部(Cohort)這一等級,有的介於綱和目之間,有的介於亞目和總科之間。
生物的分界及動物在其中的地位 自然界的物質分為生物和非生物兩大類。前者具有新陳代謝、自我複製繁殖、生長發育、遺傳變異、感應性和適應性等生命現象。因此,生物世界也稱生命世界(Vivicum)。生物的種類繁多,形形色色,千姿百態,目前已鑑定的約200萬種。隨著時間的推移,新發現的種還會逐年增加,有人(R.C.Brusca等,1990)估計,約有2000萬~5000萬種有待發現和命名。為了研究、利用如此豐富多彩的生物世界,人們將其分門別類系統整理,分為若干不同的界(Kingdom)。
生物的分界隨著科學的發展而不斷地深化。在林奈時代,對生物主要以肉眼所能觀察到的特徵來區分,林奈(Carl von Linné,1735)以生物能否運動為標準明確提出動物界(Animália)和植物界(Plantae)的兩界系統,這一系統直至本世紀50年代仍為多數教材所採用。顯微鏡廣泛使用後,發現許多單細胞生物兼有動物和植物的特性(如眼蟲等),這種中間類型的生物是進化的證據,卻是分類的難題,因而霍格(J.Hogg,1860)和赫克爾(E.H.Haeckel,1866)將原生生物(包括細菌、藻類、真菌和原生動物)另立為界,提出原生生物界(Protista)、植物界、動物界的三界系統,這一觀點直到本世紀60年代才開始流行,並被一些教科書採用。
電子顯微鏡技術的發展,使生物學家有可能揭示細菌、藍藻細胞的細微結構,並發現與其他生物有顯著的不同,於是提出原核生物(Prokaryote)和真核生物(Eukaryote)的概念。考柏蘭(H.F.Copeland,1938)將原核生物另立為一界,提出了四界系統,即原核生物界(Monera)、原始有核界(Protoctista)(包括單胞藻、簡單的多細胞藻類、粘菌、真菌和原生動物)、後生植物界(Metaphyta)和後生動物界(Metazoa)。隨著電鏡技術的完善和廣泛套用以及生化知識的積累,將原核生物立為一界的見解,獲得了普遍的接受,成為現代生物系統分類的基礎。1969年惠特克(R.H.Whittaker)又根據細胞結構的複雜程度及營養方式提出了五界系統,他將真菌從植物界中分出另立為界,即原核生物界、原生生物界、真菌界(Fungi)、植物界和動物界。這一系統逐漸被廣泛採用,直到90年代有些教材仍在沿用(緒圖—1,2,3)。
生命的進化歷史經歷了幾個重要階段,最初的生命是非細胞形態的,即非細胞階段。從非細胞到細胞是生物發展的第二個階段。初期的細胞是原核細胞,由原核細胞構成的生物稱為原核生物(細菌、藍藻),從原核到真核是生物發展的第三個階段,從單細胞真核生物到多細胞真核生物是生物發展的第四個階段。五界系統反映了生物進化的三個階段和多細胞生物階段的三個分支,即原核生物代表了細胞的初級階段,進化到原生生物代表了真核生物的單細胞階段(細胞結構的高級階段),再進化到真核多細胞階段,即植物界、真菌界和動物界。植物、真菌和動物代表了進化的三個方向,即自養、腐生和異養。
五界系統沒有反映出非細胞生物階段。我國著名昆蟲學家陳世驤(1979)提出3個總界六界系統,即非細胞總界(包括病毒界),原核總界(包括細菌界和藍藻界),真核總界(包括植物界、真菌界和動物界)(緒表—1)。有些學者認為不必成立原生生物界,把藻類和原生動物分別劃歸植物界和動物界,成為比較緊湊的四界系統。另一些學者主張擴大原生生物界,把真菌劃歸在內成為另一種四界系統。由於病毒是一類非細胞生物,究竟是原始類型還是次生類型仍無定論,因此,將病毒列為最初生命類型的一界的觀點,學者們尚有爭議。
近年還有學者提出與上述六界不同的六界系統(如R.C.Brusca等,1990),將古細菌另立為界,即原核生物界、古細菌界(Archaebacteria,也有譯為原細菌,包括厭氧產甲烷細菌等)、原生生物界、真菌界、植物界和動物界。還有學者(T.Ca-valier-Smith,1989)提出八界系統,將原核生物分為古細菌界、真細菌界(Eubacteria),將真核生物分為古真核生物和後真核生物(Metakaryota)兩個超界,前一超界只含一個界,即古真核生物界(Archezoa),後一超界包括原生動物界、藻界(Chromista,該界包括隱藻 Cryptophyta和有色藻 Chromophy-ta兩個亞界)、植物界、真菌界、動物界。有學者認為這一分界系統是較為合理和清楚的。
綜上所述,可知目前人們對生物的分界尚無統一的意見。但無論如何,從30億年古生物的化石記錄或當前地球上現存生物的情況;從形態比較、生理、生化的例證等,都揭示了生物從原核到真核、從簡單到複雜、從低等到高等的進化方向。而生物的分界則顯示了生命歷史所經歷的發展過程。
生物間的關係錯綜複雜,但它們對於生存的基本要求都不外是攝取食物獲得能量、占據一定的空間和繁殖後代。生物解決這些問題的途徑是多種多樣的。在獲取營養方面,凡能利用二氧化碳、無機鹽及能源合成自身所需食物的叫自養生物,綠色植物和紫色細菌是自養生物。故植物是食物的生產者,生物間的食物聯繫由此開始。動物則必需從自養生物那裡獲取營養,植物被植食性動物所食,而後者又是肉食性動物的食料,故動物屬於掠奪攝食的異養型,在生物界中是食物的消費者。真菌為分解吸收營養型,處於還原者的地位。這些都顯示出三界生物是最基本的,在進化發展中營養方面相互聯繫的整體性和系統性,以及生物在生態系統中相互協調,在物質循環和能量流轉過程中所起的作用。