Növényrendszertan 1. előadás Dr. Bartha Dénes 2017. április 5.

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 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 200 Baktériumok 2.000 Algák (+ kékalgák) 50.000 Gombák 100.000 Zuzmók 18.000 Mohák 23.000 Harasztok 12.000 Nyitvatermők 640 Zárvatermők 284.000

Rendszerezés alapját jelentő tulajdonságok Homológia = azonos alapfelépítés szerint, azonos fejlődésalaktani értékű kezdeményből fejlődik Analógia = eltérő fejlődésalaktani értékű, de azonos működésű és ± hasonló Konvergencia = különböző eredetű, de rendszerint hasonló környezetben keletkezett, hasonló vagy azonos értékű tulajdonságok  látszólagos rokonság Divergencia = közeli rokonok alakilag, életformában vagy fitokémiai tulaj- donságaikban elválnak egymástól Organizáció = szervi szint, mely az életkörülmények hatására közvetlenül nem változik, ± állandó, öröklődő jelleg 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 Ősnövénytan (paleobotanika = fitopaleontológia) Virágporszemtan (palinológia) Szervezettan v. alaktan (morfológia) Sejttan (citológia) Örökléstan (genetika) Élettan (fiziológia) Rendellenességtan (teratológia) Növényföldrajz (fitogeográfia) Numerikus taxonómia Kemotaxonómia 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) 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 tulajdonsá-gaikban 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 Kultúrfaj specioid változatosságuk különböző: alfajokat, változatokat, formákat és színi eltéréseket különítünk el alapvető jellemzőjük, hogy mestersége-sen elkülönített származási közösségek-ből - fajtákból - állnak az evolúció törvényszerűségeit követik; a természetes kiválogatódás során fejlődnek vagy elpusztulnak az evolúció törvényszerűségét követik, amelyet az ember irányít - a társadalmi igényeknek megfelelően - nemesítéssel (kiválogatással, keresztezéssel, izolációval) a populációk közötti génátfolyás rendszerint állandó a fajták közötti génátfolyás mestersége-sen gátolt vagy az ivari sterilitás miatt megszűnt a sikeres létért való küzdelemben előnyös tulajdonságaik fejlődnek, erősödnek az ember számára hasznos tulajdonsá-gok 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 A botanikai nevezéktan független a zoológiáétól. A taxonok nevei a nómenklatúrai típusok segítségével alkalmazhatók. A taxonok elnevezése a közlés prioritásán alapszik. Minden taxonnak csak egy helyes neve lehet, a legrégibb, amely a szabályoknak megfelel. (A többi név a szinoním név.) A növények tudományos nevei mint latin nevek kezelendők. 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)

Másodlagos, tökéletesebb 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 heterogámia-oogámia nemzedékváltakozás hiánya nemzedékváltakozás izomorf nemzedékváltakozás heteromorf nemzedékváltakozás fejlett gametofiton redukált gametofiton izospória heterospória spermatozoid spermácium, spermasejt sejttársulás telep hajtás száras-leveles hajtás száras-leveles-gyökeres hajtás Életforma fatermetű lián évelő egyéves

Másodlagos, tökéletesebb 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

Másodlagos, tökéletesebb 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.”