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系統分類學

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进化概念和表形概念的比较。

系统分类学（英語：systematics）是研究生物多样性的起源、分化及其演化关系的生物学分支学科，涵盖生物类群的发现、描述、命名、分类以及系统发生关系的重建。该领域旨在揭示不同类群在历史与现今尺度上的多样化过程，并阐明它们之间随时间形成的亲缘关系。

类群之间的亲缘关系通常以树状结构加以可视化表示，即系统发生树（演化树）。系统发生树包含两个基本要素：其一为分支顺序（拓扑结构），用于表示类群之间的相对亲缘远近，仅反映分支关系而不包括演化时间、演化速率（英语：Rate of evolution）等更多信息的简单树称为支序图（cladogram）；其二为分支长度，可表示遗传变化量、形态差异或演化时间尺度，可表现为系统树（phylogram）或时间树（chronogram）。

基于系统发生树，研究者可以进一步通过系统发生比较方法等手段分析性状演化过程（如形态或分子特征的变化）、祖先性状重建及生物地理历史等问题。因此，系统分类学的核心目标是重建并解释地球生命的演化历史与多样化模式。

现代系统分类学的发展建立在早期分类学传统之上。18世纪瑞典博物学家卡尔·林奈通过《自然系统》等著作奠定了生物命名与分类的基础框架，而演化论的提出则使系统分类学逐渐转向以共同祖先和演化关系为核心的自然分类体系。[1]

系统分类学一词源自拉丁语（源自古希腊语systema），意为"系统的安排"。林奈将其著作命名为《自然系统》（Systema Naturae）。

分支与应用

在生物系统分类学研究中，研究者使用不同分支来进一步理解不同生物之间的关系。生物系统分类学通过三个特定分支对物种进行分类。[2]

数值系统学（Numerical systematics），也称生物统计学（biometry），运用生物统计学方法对生物进行识别和分类。生化系统学（Biochemical systematics）基于对细胞核、细胞器和细胞质等细胞组成物质的分析来分类和识别生物。实验系统学（Experimental systematics）则根据构成物种的演化单元（如突变、遗传分化和杂交等因素）来识别和分类生物。

系统分类学的应用包括：研究现存生物与灭绝生物之间的多样性差异；提供生物的科学名称、物种描述、分类学顺序和演化历史的分类；解释地球的生物多样性及其保护；以及通过引入天敌等生物防治手段来调控自然世界。[2]

定义与分类学的关系

历史定义

约翰·林德利在1830年提供了系统分类学的早期定义，他使用的是"系统植物学"（systematic botany）一词而非"系统分类学"。[3]

1970年，查尔斯·邓肯·米切纳等人将"系统生物学"（systematic biology）与分类学（taxonomy）定义如下：[4]

系统生物学（以下简称系统分类学）是这样一个领域：（a）为生物提供科学名称，（b）描述它们，（c）保存它们的收藏品，（d）为生物提供分类、鉴定检索表和分布数据，（e）研究它们的演化历史，（f）考虑它们的环境适应。分类学是系统分类学中涉及（a）至（d）项的部分。

系统分类学与分类学

"分类学"（taxonomy）一词由奥古斯丁·彼拉姆斯·德堪多创造，[5]而"系统"（systematic）一词由分类学之父林奈创造。分类学、系统生物学、系统分类学、生物系统学、科学分类、生物分类和系统发生学等术语在历史上不同时期有过重叠和相关的含义，但在现代用法中，它们常被视为同义词。

欧洲学者倾向于使用"系统分类学"和"生物系统学"来整体研究生物多样性，而北美学者更常使用"分类学"一词。[6]然而，分类学（特别是α分类学）更具体地指生物的鉴定、描述和命名，[7]而"分类"侧重于将生物置于展示其相互关系的层级分组中。系统分类学以分类学为主要工具，因为如果不先对生物进行充分研究和描述以正确鉴定和分类，就无法理解它与其他生物的关系。[8]

历史上，表型分类学曾试图通过生物的整体相似性程度来确定其关系，但不区分祖征（共有的祖先性状）和衍征（衍生性状）。自20世纪后期以来，表型分类学已被支序分类学取代，后者拒斥祖征，试图重建地球各种生物随时间演化发展的系统发生。当代系统分类学家广泛使用分子生物学和计算机程序来研究生物。

分类学特征

分类学特征是可以用来推断分类单元之间关系（系统发生）的分类属性。[9]分类学特征的类型包括：

形态学特征：一般外部形态、特殊结构（如生殖器）、内部形态（解剖学）、胚胎学、核型和其他细胞学因素。

生理学特征：代谢因素、身体分泌物、基因不育性因素。

分子特征：免疫距离、电泳差异、蛋白质氨基酸序列、DNA杂交、DNA和RNA序列、限制性内切酶分析及其他分子差异。

行为学特征：求偶行为和其他行为隔离机制、其他行为模式。

生态学特征：习性和栖息地、食物、季节变化、寄生虫和寄主。

地理学特征：一般生物地理分布模式、种群的同域-异域关系。[9]

参见

参考文献

  1. ^ Paterlini, Marta. There shall be order. The EMBO Reports. 2007-09-01, 8 (9): 814–816 [2026-01-22]. ISSN 1469-3178. doi:10.1038/sj.embor.7401061 （英语）. 
  2. ^ 2.0 2.1 Systematics: Meaning, Branches and Its Application. Biology Discussion. 2016-05-27 [2017-04-12]. 
  3. ^ Wilkins, J. S. What is systematics and what is taxonomy?
  4. ^ Michener, Charles D., John O. Corliss, Richard S. Cowan, Peter H. Raven, Curtis W. Sabrosky, Donald S. Squires, and G. W. Wharton (1970). Systematics In Support of Biological Research. Division of Biology and Agriculture, National Research Council. Washington, D.C. 25 pp.
  5. ^ Singh, Gurcharan. Plant Systematics: An Integrated Approach. Science Publishers. 2004: 20. ISBN 978-1-57808-351-0. 
  6. ^ Brusca, R. C., & Brusca, G. J. (2003). Invertebrates (2nd ed.). Sunderland, Mass.: Sinauer Associates, p. 27.
  7. ^ Fortey, Richard. Dry Store Room No. 1: The Secret Life of the Natural History Museum. London: Harper Perennial. 2008. ISBN 978-0-00-720989-7. 
  8. ^ Zhang, G.; Feng, Q. Why we should not describe new taxa without using phylogenetics. Journal of Natural History. 2025, 59 (37–40): 2355–2359. doi:10.1080/00222933.2025.2564347. 
  9. ^ 9.0 9.1 Mayr, Ernst and Peter D. Ashlock (1991). Principles of Systematic Zoology (2nd edn.). New York: McGraw-Hill. pp. 159–162.
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