第1章 分类学和系统学

第1章分类学和系统学分类学（Taxonomy）主要是关于生物体分类的科学。

在对各种不同的生物体进行分类之前，必须对它们进行鉴定和命名。

具有几方面独特特征的特殊个体类群称之为种。

不同的种组成属，由属组成科，科再组成目，以此类推直至所有的种都划归至一个最大的、范围最广的类群中。

作为食物、能源、居所、服装、药物、饮料、氧气及美好环境的来源，植物是人类在这个世界上最原始的忠实伙伴，几个世纪以来，植物一直是分类活动的主体。

人类的分类活动不只局限于生物有机体，人们对食物、服装、书籍、游戏、车辆、宗教、职业以及任何他们遇到的或影响他们生活的客观事物进行识别、描述、命名和分类。

这一过程源于生活，止于生活。

每个人如分类学家都要从生到死。

分类是人们的一种自然的消遣，是最必要的一种消遣的识别。

至今人们已知的绿色植物约35万种，这一数据是人们通过几千年的努力积累而成。

虽然自文明出现以来人们就开始了对植物的分类，但直到1813年德堪多（A. P. de Candolle）在他著名的著作Theorie elementaire de la botanique中将希腊词taxis（排列（整理、分类）和nomos（规则或法则）合成为一个词taxonomy，分类学(taxonomy)才作为一个正式的学科得到承认。

长期以来，植物分类学一直被认为是“对植物进行识别、命名和分类的科学”（Lawrence，1951）。

由于识别和命名是任何分类的前提，所以分类学也常被定义为“是关于分类的科学，包括分类的根据、原理、规则和过程。

”（Davis and Heywood，1963）。

虽然在二十世纪后半页期间，系统学(systematics)作为一个正式的较重要的研究领域得到了承认，但这一术语经历了一个重要的阶段。

系统学（Systematics）一词由拉丁词systema （有机的整体）衍生而来，systema一词用在了林耐著名的作品《自然系统》（1735）的题目中，虽然Huxley（1888）认为系统学（Systematics）一词是他发表在Nature（自然）上的关于鸟类系统学的文章中第一次使用该词，但系统学（Systematics）一词最早出现在林耐的《植物属志》（1737）中。

Simpson（1961）把系统学定义为“是对有机体种类和多样性，以及任何一种与所有种之间关系进行的科学研究。

”系统学被认为具有更广泛的研究领域，包括植物的多样性、植物的命名、分类以及进化。

然而近几年分类学的研究范畴也在扩大，使得分类学和系统学成了同义词。

分类学(taxonomy)的广泛定义是“研究和描述有机体的变异以及变异的前因后果，并对数据进行处理形成一个分类系统的过程”。

这与系统学(systematics)的定义是一致的。

虽然事实如此，但很多作者还是认为分类学是一个更有限的词汇，而系统学是一个范围更广的词汇，作者们更喜欢在他们的作品中用系统学（sysematics）一词来概括讨论最近的进展。

系统学的现代分支目的在于重新构建整个历史进化事件，包括建立生物体独立的世系和生物体进化修饰的特性。

最终的目的是发现生物进化树的所有分支；证明所有的这些变化并对分支末端的所有的种进行描述。

但这样做是不可能的，除非把所有的信息联合起来形成一个明确的分类系统才能做到这一点。

如果对基本的鉴定和命名法没有一个清楚的理解，这同样是不可能的。

对数据处理工具、系统发育的新概念、用分子的数据来理解两个分类群的亲缘关系的专门知识的掌握也是同样重要的。

在达尔文进化论之前，分类群的关系只能用自然的亲缘关系(naturai affinities)来表达，而自然的亲缘关系只能依据形态特征的完全相似性。

达尔文开创了一个依据遗传进化过程来确定系统发育关系(phylogenetic relationship)的时代。

随着计算机和精确的统计程序的引进，完全相似是被作为表征关系(phonetic relationship)来描述的，而表征关系包括每一种存在的特征，而这些来源于不同的领域如解剖学、胚胎学、形态学、孢粉学、细胞学、植物化学、生理学、生态学、植物发生地理学以及超微结构。

随着生物学领域的发展，新的信息不断地涌现，分类学家面临着将所有的相关数据进行整合并提供一个综合体的挑战。

系统学现在就是一个无终止的综合体(unending synthesis)，是一门肩负着永远无法停止的负责任的有生气的科学。

持续不断涌现出的大量数据需要给与描述性的报道，对鉴定系统进行修正，重新评价和改善分类系统以及为了能更好的理解植物区以及植物之间的新的关系。

这些训练本身包括了所有这些行为，而这只是编组和记录植物多样性，在不同的种间鉴别差别所作努力的一部分。

系统学的研究不仅以其他的生物科学为基础，而且还依赖于其他学科的数据及有用的信息来创立分类法。

生物学中的一些学科如细胞学、遗传学、生态学、孢粉学、古植物学和植物发生地理学等与系统学是紧密相关的，以至于没有基本的系统学资料，这些学科是无法开展研究的。

只有在生物体得到正确鉴定，生物体之间的关系明确的前提下，实验才能进行，否则实验是无法进行的。

理解植物之间的关系在应用领域是非常有用的，如植物育种、园艺学、林学以及药理学来寻求相关植物种类的实用性。

系统学的知识常常引导着具有潜在商业重要性植物的研究。

系统学的基本原理各种各样的系统学研究都归结为一个目标即建立一个理想的分类系统，这需要鉴定、描述、命名以及确立亲缘关系的程序。

这样把信息更好地组织起来以便不同领域的工作者利用，研究不同植物的不同结构和功能。

鉴定(Identification)鉴定就是从已知的分类群中辨认出未知的标本并确定它在现存分类等级中的正确位置。

在实际中就是给未知标本命名。

这可以通过访问标本室，把未知的标本与储藏在标本室中的已正式鉴定的标本相比较来实现。

实在不行，标本可以送到该领域的专门机构，请专家来帮忙鉴定。

在鉴定过程中要充分利用植物志、专著、手册以及图解等相关文献。

当未知的标本参照图解被暂时鉴定出来后，还要通过比较文献中记载的这个分类群的详细描述来进一步证实你的鉴定。

近几年越来越时髦的方法是将植物或植物的一部分拍照，将照片传在网上，咨询相关的专家，而这些专家通过看网上的这些照片把他们的意见发送给询问者。

这样同行之间就可以在鉴定上高效率地相互帮助。

描述（Description）分类群的描述是通过记录植物的特征状态而将植物的特征列出来。

简短的描述只包括那些分类学特征，而这些特征有助于将相近的分类群分开，简短的描述就形成了特征简介（diagnosis），而这些特征就叫做检索特征（diagnostic characters）。

一个分类群的检索特征确定了它的定义（circumscription）。

描述要用一定的模式来记录（习性、茎、叶、花、萼片、花瓣、雄蕊、心皮、果实等等）。

对于每一特征，要列出它的特征状态（character-state）。

花的颜色（特征）可以是红的、黄的、白的等等（状态）。

描述要用半技术性的语言，用特殊的词汇来描述每一特征状态，这样便于文献数据的编辑。

新鲜标本便于描述，而干标本在描述前须经热水或湿润剂（wetting agent）软化。

为了能更好的研究花的细节，软化对于花的解剖来说通常是必须的。

命名（Nomenclature）命名就是给分类群一个正确的名称（correct name）。

不同的生物有不同的命名法规，植物（包括真菌）的命名遵从国际植物命名法规（International Code of BotanicalNomenclature(ICBN)）。

如今，每6年左右，植物法规（Botanical Code）通过特殊的定义、位置和等级，帮助人们从某一类群的为数众多的科学名称中选出一个正确的名称。

为了避免某一分类群名称的变化引起的不便，法规中列出了保留名。

栽培植物遵从于栽培植物国际命名法规（ICNCP），并在很大程度上遵从于植物法规，只是在此基础上作了轻微的改动。

动物的命名遵从于国际动物命名法规（ICZN）；细菌的命名遵从于国际细菌命名法规（ICNB），现称为细菌法规（BC）。

病毒的法规是独立的，被称作国际病毒分类与命名法规（草案，国际病毒分类学委员会（ICTV）由最近的病毒分类与命名法发展而来）。

随着电子革命的突然来临，需要一个共用的生物数据库便于全球的联系，人们期望着有一个可以共用的统一的法规。

生物法规草案（Draft BioCode）首次公开表达了这一目标。

第一个草案是在1995年准备的，经过一系列的复审（reviews）被称作生物法规草案（Draft BioCode）（1997）的由国际生物命名委员会筹备的第四个草案由Greuter等人出版（1998）并且可以在网上获得。

在二十世纪的最后十年，不分阶层的系统发育法规（PhyloCode）在在系统发育的系统学上建立起来。

这一法规除了种和单系类群的‘clades’省略了所有的阶层，系统发育法规的最新版本（2002年7月）也可以网上查询。

系统发育（Phylogeny）系统发育是研究一个分类群的系统和进化的历史。

谱系学（系谱图）是研究祖先的关系和世系的，祖先关系用简图来描述被称作种系图（phylogram）（Stace，1989），由于普遍使用进化分支图（cladogram）这一词，而该词更适合于指用宗亲的方法构建简图。

种系图是一种具分枝的简图，而这些分枝取决于子孙的进化程度（衍生特性（apomorphy）），最长的分枝代表最进化的类群。

种系图与系谱树（a phylogenetic tree）的区别在于其垂直的等级代表着地质时代，所有的生物类群都可以到达顶部，原始的类群靠近中央，而进化的类群靠近外围。

单系类群，包括同一祖先的所有后代，被识别出来并在一个分类系统中形成一个整体。

并系类群，同一祖先的一些后代被排除了，要重新联合。

复系类群，一个以上的祖先，被分开形成单系类群。

表征信息经常有助于人们决定系统发育的关系。

分类（Classification）分类就是依据相似性把生物体分成不同的类群。

这些类群依次合并成范围更广的类群，直到所有的生物体都合并成一个范围最广的类群。

随着范围的不断广泛，这些类群就形成了固定的分类阶元等级像种、属、科、目、纲和门，最后的排列就形成了分类阶层系统。

分类的过程包括给一个新的分类群（taxon）确定一个适合的位置（position）和等级（rank）（被确定了任何等级的分类群；pl. taxa）；把一个分类群归并进一个更小的单元，直到两个或更多的分类群归并成一个单元；转换（transferring）分类群的位置并改变（altering）它的等级。

分类一旦确定，就可提供一个信息储存、重新获得和使用的重要途径。