thumb|En systematisk oppsatt samling av biller. Systematikk (systematisk biologi) er læren om det biologiske mangfoldet og hvordan det er ordnet. Systematikkens hovedoppgave er å systematisere menneskets kunnskap om organismer, og å forenkle tilgangen til denne kunnskapen, ved å sette organismer i et system av hierarkiske grupper.

Begrepene klassifikasjon og spesielt taksonomi brukes ofte som synonymer for systematikk. De har imidlertid også mer begrensede betydninger (se under).

Systematisk metode Hadde det bare eksistert et titalls ulike arter, hadde man neppe trengt systematikk. Men kunnskap om millioner av arter forutsetter at arter kan «settes i bås». Ellers mister man rett og slett oversikten. «Båsene» som brukes i den biologiske systematikken kalles for taksa eller helt enkelt grupper. Disse «båsene»/gruppene må være hierarkisk organisert, dvs. et system med «båser i båser», slik at hver art får en entydig plassering i systemet. Dette oppnås ved at man unngår grupper som delvis overlapper. Hver gruppe inkluderer en eller flere mindre grupper, og kan selv være inkludert i en større gruppe.

Skrittene på veien til et biologisk system kan inneholde opptil seks ulike aktiviteter (ikke alle er påkrevd):

1. Innsamling Det å samle inn materiale i felten er ofte det første skrittet. Opplysningstidens lærde bidro med sine plante- og dyresamlinger sterkt til den oversikten vi i dag har over plante- og dyreverdenen. Men tokter og innsamlingsarbeid hører den dag i dag til arbeidsoppgavene til en systematiker. Hvert funn dokumenteres med nøyaktig funnsted, dato og eventuelt andre relevante detaljer, som vær, vegetasjon, jordsmonn eller lignende.

2. Konservering Innsamlet materiale må bevares for fremtidens forskere. Dette skjer i naturhistoriske samlinger som er tilknyttet museer. Materialet som ble samlet inn, blir på ulike måter konservert, dvs. gjort holdbare: Planter kan bli presset, dyr bli lagt på sprit eller formalin eller stoppet ut, osv. Hver nye art som blir beskrevet, blir knyttet til ett spesifikt eksemplar, ett typuseksemplarer. Typene danner grunnlaget for det videre systematiske arbeidet. De er derfor tilgjengelige for andre vitenskapsfolk gjennom muligheter for en form for fjernlån. Sikker oppbevaring, systematisering og tilgjengeliggjøring av konserverte eksemplarer hører til de naturhistoriske samlingenes viktigste oppgaver. Utstillingene i publikumsavdelingen viser til enhver tid kun et bittelite utvalg av det som fins i museets magasiner og kun unntaksvis typeeksemplarer.

3. Fylogenetikk Fylogenetikkens oppgave er å rekonstruere organismenes slektskapsforhold («livets tre»). Dette er i dag en viktig del av systematikken, men det har ikke alltid vært slik.

For det første forutsetter en rekonstruksjon av organismenes stamtre at denne i det hele tatt fins. Det må med andre ord ha funnet sted og finne sted evolusjon. Den allmenne innsikten av at evolusjon finner sted, ble imidlertid ikke allment akseptert før på 1800-tallet (se evolusjonsteori). Systematikken som vitenskap er derimot mye eldre enn dette.

For det andre kan man godt bygge en systematikk på andre kriterier enn evolusjonær slektskap, selv om man ikke betviler evolusjon. Dette illustreres bl.a. av 1950-talles numeriske systematikk (se under).

Hovedgrunnen for å bruke evolusjonær slektskap er at systemet dermed automatisk blir hierarkisk. Men klarer seg med andre ord med ett eneste kriterium, nemlig slektskap. Alternativt måtte man ha funnet på et nytt kriterium på hvert trinn i systemet, som f.eks. i Linnés seksualsystem (se under). Dessuten blir organismer bedre sammenlignbare når de grupperes sammen med slektninger. Man ser f.eks. lettere om lignende egenskaper hos to arter virkelig er «identiske» (dvs. homologe), eller om de bare ligner tilsynelatende (dvs. er analoge).

Fylogenetikken er den eneste av de seks systematiske aktivitetene som er vitenskapelig i egentlig forstand. Det betyr ikke nødvendigvis at de andre er mindre viktige. Men fylogenetikken er den eneste delen av systematikken hvis resultater er overprøvbare. Se fylogenetikk for metodene som brukes i stamtrerekonstruksjonen.

4. Klassifikasjon

Klassifikasjonens oppgave er å sammenfatte organismer til grupper. Å sammenfatte enfrøbladete og tofrøbladete planter til blomsterplanter, eller å sammenfatte broøgler, krokodiller, skilpadder og skjellkrypdyr til krypdyr, er eksempler på klassifikasjon. Disse gruppene kan, men trenger ikke å gjenspeile slektskap. (Se gruppe for mer informasjon.)

Mange systematikere hopper over klassifikasjon i dag, fordi et system som utelukkende bygger på slektskap «definerer gruppene selv»: Kjenner man til stamtreet, trenger man ikke å definere grupper, fordi man allerede har oppdaget dem. Hver gren i stamtreet tilsvarer en gruppe. I grupper med usikkert stamtre er klassisk klassifikasjon fortsatt framherskende.

5. Nomenklatur Nomenklaturens oppgave er å gi vitenskapelige navn til gruppene. Dette trengs for å kunne kommunisere entydig med kollegaer, også på tvers av landegrenser.

6. Taksonomi Taksonomiens oppgave er å dele ut kategorier til noen av gruppene. Kategorier er begrepene «klasse», «orden», «familie», «slekt» osv. Disse kan tildeles noen av gruppene. Man kan f.eks. velge å kalle enfrøbladete planter og krypdyr «klasser». (Se kategori for mer informasjon.)

Taksonomiske enheter på livets tre

Boks i boks Det Linnéiske systemet bygger på at hver enhet har en rekke underenheter under seg. Linné selv så for seg at fem var det ideelle tallet: En slekt burde ha fem arter, en familie fem slekter og så videre. Dette viste seg å ikke fungere, men ideen bak, at arter kan samles i slekter og slekter i familier, viste seg hensiktsmessig. Grunnen til dette ligger i måten arter oppstår på.

Avbrutt likevekt Dersom stamtreet til organismer var en jevn busk, der greiner splittet seg vilkårlig ville et Linnéisk system være lite hensiktsmessig. I virkeligheten er denne formen for artsdannelse relativt sjelden. I stedet foregår artsdannelse i sprang: Arter og grupper av arter gjennomgår ofte runder med rask artsdannelse (såkalt diversifisering eller radiasjon), etterfulgt av lange perioder der de nye artene utvikler seg lite. Denne formen for evolusjon kalles avbrutt likevekt (Punctuated equilibrium) og ble beskrevet av Eldridge og Gould i 1972.Eldredge, N. & Gould, S.J (1972): "Punctuated equilibria: an alternative to phyletic gradualism" I T.J.M. Schopf, red., Models in Paleobiology. San Francisco: Freeman Cooper. Side 82-115.

Slike perioder med ekstrem artsdannelse skjer gjerne etter store naturkatastrofer eller ettersom organismer blir i stand til å nyttegjøre seg nye områder og nye nisjer dukker opp. Eksempler på slike perioder er da de første landplantene dukket opp i silur og overgangen mellom paleozoikum og mesozoikum.Stewart, W.N. & Rothwell, G.W. (1993): Paleobiology and the evolution of plants. Cambridge University Press. 521 sider.Benton M J (2005): When Life Nearly Died: The Greatest Mass Extinction of All Time. Thames & Hudson. 336 sider. ISBN 978-0500285732

Fra diversifisering til enheter Slike perioder med stor artsdannelse gir ofte opphav til systematiske enheter. I devon medførte framveksten av de første karplantene til at store økosystemer åpnet seg på landjorda. I denne perioden dukket de første panserpaddene opp, de mandibulate klassene av landlevende leddyr utviklet seg (edderkoppdyrene hadde hatt en tilsvarende radiasjon i forrige periode) og alle større grupper av planter (kråkefot, sneller, bregner og de første frøplantene) dukket opp. Alle disse utgjør systematiske enheter på nivå med klasse. Tilsvarende radiasjoner senere har gitt opphav til ordner og familier.

Naturlig nok vil ikke alle grupperinger la seg like lett presse inn i et slikt system. Enhver systematikk som likestiller store grupper av organismer som klasser, ordner og familier vil nødvendigvis måtte skje med en del tillempinger. Etter hvert som fylogenetikken har begynt å klargjøre detaljene i stamtrærne, ønsker mange å gå bort fra formelle grupper som klasse og orden. I dag blir kategorier brukt i mindre og mindre grad av forskere som jobber med fylogenetikk fordi det ikke finnes noen entydige kriterier for hvilken gruppe som skal få hvilken kategori. I noen tilfeller er dette en vilkårlig overenskomst. Kategoriene i seg selv inneholder ingen informasjon. Det er for eksempel ikke noe trekk som enfrøbladete planter og krypdyr har til felles, som gjør at nettopp de må kalles «klasser» (heller enn for eksempel blomsterplanter og krokodiller). Likevel brukes det grunnleggende systemet fra Linné fortsatt fordi det gir en enkel og god oversikt.

Systematikkens historie Systematikk har blitt bedrevet til alle tider. Man kan tenke seg at den første formen for systematikk delte organismene inn i grupper som «spiselige planter», «giftige planter», «helbredende planter», «spiselige dyr», «farlige dyr», «resterende livsformer». Dette har lite å gjøre med gruppene man opererer med i dagens systematikk, men er likefull resultatet av en systematiserende inndeling.

Tidlig systematikk thumb|200 px|right|«Flodhest», korrekt identifsert som et fabeldyr av Conrad Gessner, fra hans dyrebok, 1563 De tidligste vitenskapelige systemene av livsformer stammer fra den greske filosofen Aristoteles, som delte livsformer inn etter deres egenskaper i arter og slekter. Videre delte han dyreriket inn i «dyr med og uten blod», det vi i dag ville kalle invertebrater og virveldyr.Singer, C. (1951): A short history of biology, a general introduction to the study of living things. Oxford, 579 sider. I renessansen ble antall kjente arter sterkt utvidet, særlig gjennom arbeidene til sveitseren Conrad Gessner, som også var en av de første til å publisere arbeider om fossiler.

Den store trafikken med båter mellom kontinentene i oppdagelsestiden fra 1600-tallet og framover førte til at mange fremmede arter nådde Europa. På siste halvdel 1600-tallet og begynnelsen av 1700-tallet ble det innledet grundige studier studie av planter og dyr, særlig med henblikk på deres mulige nytteverdi. Anatomer og leger som William Harvey, Robert Hooke, Marcello Malpighi og Jan Swammerdam gjore store framskritt innenfor anatomi på denne tiden, som hjelp til å bedre forståelsen av dyrenes systematikk.Butterfield, H. (1957): The Origins of Modern Science (revidert utg.). The Free Press, New York Innenfor botanikken gjorde den engelske naturviteren John Ray tilsvarende viktige arbeider innenfor det som den gang ble kalt naturteologi. Hans klassifisering av planter i sin Historia Plantarum var et viktig steg mot moderne taksonomi. Ray var den første som gav en biologisk definisjon av begrepet art og forkastet oppdelingen av arter i henhold til forutbestemte kriterier, og klassifiserte i stedet planter etter likheter og forskjeller mellom de forskjellige artene som han selv kunne se.Historia plantarum generalis, publisert i 1686, bind I, bok. I, Capittel. XX, side 40 (Referert av Ernst Mayr 1982: The growth of biological thought: diversity, evolution, and inheritance. Belknap Press, side 256)

Linnés taksonomi thumb|200px|Linnés klassifisering av dyreriket fra 1735 Carl von Linné er den enkeltpersonen som har satt størst preg på dagens systematikk og regnes gjerne som «systematikken far»: Han beskrev tusenvis av kjente og nye arter; mange av gruppene han klassifiserte disse artene i, er fremdeles i bruk; han grunnla den vitenskapelige nomenklaturen med blant annet todelte artsnavn, dvs. et slektsnavn og et såkalt artsepitet (binomial nomenklatur), som Homo sapiens for mennesket; og han innførte mange av de kategoriene som benyttes i taksonomien.