Taxonomie

Eine Taxonomie (altgriechisch τάξις táxis ,Ordnung’ und nómos ,Gesetz’) oder ein Klassifikationsschema ist ein einheitliches Verfahren oder Modell, um Objekte eines gewissen Bereichs (ggf. unter Zuhilfenahme eines Klassifikationsinstruments) nach bestimmten Kriterien zu klassifizieren, das heißt sie in bestimmte Kategorien oder Klassen (auch Taxa genannt) einzuordnen.^[1]

Beispiele: Ein Meterstab erlaubt, Gegenstände nach deren Länge zu sortieren. Ein Intelligenztest gruppiert Menschen gemäß ihres Intelligenzniveaus.

Taxonomien sind für die Entwicklung einer Wissenschaft von erheblicher Bedeutung, weil sie den Umgang mit Einzelfällen erleichtern und summarische Aussagen ermöglichen, die bis hin zu einer Erklärung von Zusammenhängen führen können. Sie zwingen auch dazu, sich über die Unterschiede zwischen den Kategorien klar zu werden, und führen dadurch zu einem besseren Verständnis des Untersuchungsbereichs.

Naturwissenschaftliche Disziplinen verwenden den Begriff der Taxonomie im Allgemeinen für eine in der Regel hierarchische Klassifikation (Klassen, Unterklassen usw.).

Anthropologische Untersuchungen zeigen, dass die in bestimmten Sprach- und Kulturräumen verwendeten Taxonomien in örtliche, kulturelle und soziale Systeme eingebettet sind und unterschiedlichen sozialen Zwecken dienen. Eine der bekanntesten und einflussreichsten Studien über Laien-Taxonomien (folk taxonomies) ist Émile Durkheims Die elementaren Formen des religiösen Lebens.

Taxonomien in der Informationsverarbeitung

Als Taxonomie in der Informationsverarbeitung werden Klassifikationen bezeichnet, die eine monohierarchische Struktur aufweisen. Dabei wird jeder Klasse nur eine Oberklasse zugeordnet, so dass die gesamte Klassifikation eine Baumstruktur abbildet. In dieser Struktur enthalten die der Wurzel nahestehenden Elemente allgemeine Informationen. Mit einer zunehmenden Verzweigung der Taxonomie wird das darin hinterlegte Wissen immer spezifischer. Durch diese Art der Klassifizierung von Wissensbereichen innerhalb einer Hierarchie entsteht eine einfache Semantik.

In Bezug auf Dokumente bzw. Inhalte wird der Begriff Taxonomie für ein Klassifikationssystem, eine Systematik oder den Vorgang des Klassifizierens verwendet. Klassifizierungen können beispielsweise durch die Erfassung von Metadaten und/oder die Verwendung einer Ablagestruktur vorgenommen werden.

Taxonomie in der Biologie

Die Taxonomie ist das Teilgebiet der Biologie, das die verwandtschaftlichen Beziehungen von Lebewesen (und Viren) in einem hierarchischen System erfasst.

In der Biologie erfolgt diese Einteilung traditionell in einem bestimmten Rang einer Systematik, wie Art, Gattung oder Familie und dies insbesondere bei Organismen.

Ein Taxon ist in der Biologie eine Gruppe von Lebewesen (oder Viren), die sich durch gemeinsame Merkmale beschreiben und von anderen Gruppen unterscheiden lässt. Die Aufstellung von Taxa ist die Grundlage für die Taxonomie, der wissenschaftlichen Gliederung der Organismen nach international festgelegten Nomenklaturregeln. Siehe unter biologische Nomenklatur. Die taxonomische Ausbildung ist ein wichtiger Teil des Studiums in der organismischen Biologie.^[2]

Durch die Abgrenzung der verschiedenen Taxa erfolgt eine Klassifikation nach bestimmten Stufenfolgen:

Eine Schlüsselstellung besitzt hierbei die Art (Species). Eine biologische Art ist eine Gruppe natürlicher Populationen, die eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden und von anderen Gruppen reproduktiv isoliert sind. Die Isolationsmechanismen zwischen den einzelnen Arten sind biologischer Natur, also nicht auf äußeren Gegebenheiten basierend, sondern in den Lebewesen selbst angelegt. Diese Definition gilt als die optimale Definition einer Art, weil sie nichtwillkürlich ist, „man könnte sogar so weit gehen, sie als »selbstoperational« zu bezeichnen -, indem sie das Kriterium der Fortpflanzungsisolation gegenüber anderen Populationen hervorhebt.“^[3]

Da der biologische Artbegriff nicht auf alle Lebensformen angewandt werden kann (zu lange Generationszeiten, sexuelle Fortpflanzung unbekannt, Parthenogenese), gibt es weitere Artdefinitionen wie die morphologische Art (die am häufigsten verwendete Artdefinition), die phylogenetische Art (aufgrund von phylogenetischen Verwandtschaftsverhältnissen) oder die ökologische Art, bei der morphologisch gleich oder ähnlich gestaltete als verschiedene Arten angesprochen werden, weil sie geographisch getrennt vorkommen.

Mit der Veröffentlichung der Systema Naturae durch Carl von Linné hat sich die binominale (auch binäre) Nomenklatur durchgesetzt. Der erste Namensteil bezeichnet hier die Gattung (Genus), der zweite ist das Beiwort (Epitheton) für die Art (Species).

Methoden

Traditionelle Methoden richteten sich nach morphologischen Merkmalen, wie etwa dem Körperbau bei Tieren oder dem Blütenaufbau bei Pflanzen. Später flossen dann auch Erkenntnisse aus den Bereichen Mikroskopie, Chemie, Biochemie oder Genetik in die taxonomische Betrachtung ein. Neuerdings werden automatisierte, Computer-basierte Identifikationssysteme erprobt, die die Treffsicherheit und Geschwindigkeit einer Bestimmung dramatisch verbessern sollen (s. den nächsten Abschnitt).^[4]

Probleme

Ein großes Problem in der Taxonomie stellt die schiere Anzahl der zu bestimmenden Spezies dar. So geht die Zahl der noch nicht taxonomisch beschriebenen Organismen in die Millionen. Gleichzeitig gibt es viel zu wenige Taxonomen, um die taxonomische Bewertung der zu erfassenden Spezies in angemessener Zeit bewerkstelligen zu können: Nach Angaben der Global Taxonomy Initiative gibt es weltweit nur rund 4.000 bis 6.000 professionelle Taxonomen, von denen die meisten in Industrieländern tätig sind, deren Biotope weit weniger artenreich sind, als z. B. die Biotope von Entwicklungsländern in den Tropen. Nach Schätzungen sind heute zwar rund 90 Prozent aller Vertebraten taxonomisch erfasst, dagegen kennt man vermutlich weniger als 50 Prozent aller terrestrischen Gliederfüßer (z. B. Insekten, Tausendfüßer, Krebstiere und Spinnentiere) und erst etwa 5 Prozent aller weltweit lebenden Protozoen (Einzeller mit Zellkern).^[4][5]

Ein weiteres Problem ist, dass vielfach sogar geübte Taxonomen nicht in der Lage sind, Spezies mit der gebotenen Zuverlässigkeit zu bestimmen. Während größere Tiere und Pflanzen in der Regel sehr sicher bestimmt werden, ist die Zuordnung mikroskopisch kleiner Organismen sogar für Fachleute in vielen Fällen nicht mit 100%-iger Genauigkeit möglich. So konnten in Tests geübte Personen Stichlinge mit einer Genauigkeit von 84 bis 95 Prozent bestimmen, bei Phytoplankton-Spezies sank die Treffsicherheit aber auf nur 72 Prozent. In Untersuchungen, in denen Taxonomen vorgegebene Spezies bestimmen sollten, stimmten die Fachleute in ihren Entscheidungen für die eine oder andere Spezies zuweilen nur in 43 Prozent der Fälle überein (bei einer anderen Untersuchung rangierten die Übereinstimmungen zwischen 20 und 70 Prozent) und auch die eigene zuvor getroffene Auswahl konnte nur in 67 bis 83 Prozent der Fälle reproduziert werden.^[6] Abhilfe könnten bildbasierte automatisierte Identifizierungssysteme, wie z. B. das Digital Automated Identification System (DAISY) oder das Dinoflagellate Categorisation by Artificial Neural Network (DiCANN) schaffen. So konnte DAISY 15 Spezies einer parasitischen Wespe mit 100%-iger Genauigkeit anhand digitalisierter Bilder der Flügel bestimmen, wobei jede Identifizierung weniger als eine Sekunde benötigte. Dagegen erreichte DiCANN bei der Identifizierung von Dinoflagellaten immerhin eine Präzision von 72 Prozent - und war damit genauso treffsicher wie geübte Experten.^[4][6]

Verwandte Gebiete

Die biologische Systematik ist tiefergehend. In ihr spielen phylogenetische Verwandtschaftsbeziehungen eine Rolle. Die unterschiedlichen Taxa werden in der Systematik in einen hierarchischen Stammbaum eingeordnet, der ihre evolutionäre Abstammung widerspiegeln soll. Die Regeln der Kladistik gelten heute als Standard zur Klassifizierung von Organismen, d. h. ein Taxon sollte monophyletisch sein.

Probleme bei der Anwendung taxonomischer Regeln auf die Systematik

Die taxonomischen Regeln, beispielsweise die vorgeschriebenen Endungen für die verschiedenen Ränge, ob eine Artbeschreibung in Latein erfolgen muss oder auch in Englisch vorliegen darf, wird in den Nomenklaturcodes festgelegt. Traditionellerweise gibt es nur für Bakterien, Landpflanzen und Tiere Nomenklaturcodes. Die Pilze und Algen werden im botanischen Nomenklaturcode, die Protozoen im zoologischen Nomenklaturcode mit abgehandelt. Durch diese getrennte Bearbeitung der Organismen kommt es zu Kollisionen und Inkonsistenzen. Die Gattungsbezeichnung Coccomyxa wurde beispielsweise doppelt verwendet: einmal im zoologischen Nomenklaturcode für einen Krankheitserreger, der die Coccomyxomatose verursacht, und einmal für eine Grünalge. Die Ergebnisse der molekular-phylogenetischen Untersuchungen zeigten, dass die Protisten keine monophyletische Gruppe sind, also kein eigenes Reich bilden. In vielen Evolutionslinien der Protisten kommen jedoch heterotrophe Protozoen und photosynthetisch aktive Lebensformen (Algen) vor. Für diese Gruppen gibt es in der Regel miteinander konkurrierende zoologische und botanische Klassifizierungsschemata, weil sie weder Landpflanzen (Embryophyta) noch Tiere (Metazoa) sind. Weitere Inkonsequenzen ergeben sich aus der traditionell stark auf Landpflanzen und Tiere fokussierten Forschung. Da beide Organismengruppen vielfältige morphologische Merkmale ausbilden, enthalten sie wesentlich feinere und dichtere Klassifizierungsebenen, als die genetisch diverseren Protistenlinien. Den Ergebnissen der phylogenetischen Analysen und den Regeln der Kladistik zufolge müssen die Tiere und die Pilze mit den Choanoflagellaten zusammengefasst werden (Reich Opisthokonta). Ähnliches gilt für die Landpflanzen (Embryophyta), die sich aus Grünalgen (Chlorophyta) entwickelten (zusammen: Unterreich Viridiplantae) und deren nächstverwandte Schwestergruppen Rotalgen (Rhodoplantae) und Glaucocystophyceae sind. Dies hat jedoch zur Folge – da die Nomenklaturcodes als höchste Einheit das Reich vorsehen –, dass die Landpflanzen (Embryophyta) und die Tiere (Metazoa) im Rang vom Reich auf eine niedrigere Ebene heruntergestuft werden müssen und ebenso alle folgenden niedrigeren Ränge innerhalb der Landpflanzen und Tiere. Dies ist aufgrund der feinverästelteten Klassifizierungsstufen innerhalb beider Gruppen praktisch kaum durchführbar. Die Schubladensysteme der traditionellen Nomenklaturcodes bedürfen einer Überarbeitung, ev. einer Hinzufügung von weiteren höheren Hierarchieebenen und einer Synchronisation, bzw. einer Flexibilisierung, was jedoch aufgrund der starren bürokratischen Strukturen und der Doppelbenennungen schwierig werden dürfte. Eine Folge der unbefriedigenden Situation ist eine inkonsequente Handhabung der Systematik zwischen Zoologen, Botanikern und Protozoologen/Phykologen.

Kritik

Ludwig Wittgenstein zeigte in den 1950er Jahren grundsätzliche Probleme jeglicher hierarchischer Klassifikationssysteme auf; er wies die Problematik in seinen Philosophischen Untersuchungen (1953) am Beispiel der Familienähnlichkeit nach.

Auch der Philosoph Michel Foucault kritisiert in Die Ordnung der Dinge (1974) die Fragwürdigkeit jeglicher Kategoriensysteme, da sie einer Raum-Zeit-Gebundenheit unterliegen (Archäologie des Wissens). Als Beispiel führt er einen Text von Jorge Luis Borges über unterschiedliche Tierkategorien in „einer gewissen chinesischen Enzyklopädie“^[7] an, in der Tiere folgendermaßen eingeteilt werden:

1. dem Kaiser gehörige,
2. einbalsamierte,
3. gezähmte,
4. Milchschweine,
5. Sirenen,
6. Fabeltiere,
7. streunende Hunde,
8. in diese Einteilung aufgenommene,
9. die sich wie toll gebärden,
10. unzählbare,
11. mit feinstem Kamelhaarpinsel gezeichnete,
12. und so weiter,
13. die den Wasserkrug zerbrochen haben,
14. die von weitem wie Fliegen aussehen.

Dieses – freilich von Borges frei erfundene^[8] – Beispiel eines Ordnungssystems zeigt, dass Kategoriensysteme willkürlich wirken können, wenn sie von einer Außenperspektive aus betrachtet werden. Moderne Taxonomen, wie Peter Ax, lehnen die Verwendung der Etiketten wie „Familie“ oder „Ordnung“ ab. Der Grund hierfür liegt darin, dass diese Einordnungen willkürlich vollzogen werden. Es gibt keine natürliche Regeln, warum eine Gruppe von Organismen beispielsweise den Rang einer Ordnung statt den einer Klasse erhält. Daher sollte nur noch der Begriff „Taxon“ verwendet werden. Da sich Begriffe, wie „Gattung“, „Tierreich“ oder „Klasse“ jedoch im allgemeinen Sprachgebrauch halten, setzt sich diese Einsicht selbst in wissenschaftlichen Kreisen nur langsam durch.

Taxonomie bei bildungstechnologischen Standards

Mit Taxonomie bezeichnet man hier ein Modell, das wie der Thesaurus versucht, Begriffe eines Themengebietes zu definieren und diese untereinander in Beziehung zu setzen. Anders gesagt: Begriffe systematisch zu ordnen und zusammenzuführen, um so ein Themengebiet möglichst präzise zu beschreiben und zu repräsentieren. Im Unterschied zum Thesaurus werden hier die gesammelten Begriffe in hierarchische Beziehung gesetzt, klassifiziert, also beispielsweise

Sprachwissenschaft ist eine Unterdisziplin der Geisteswissenschaften.

Lerntheorie

In der Lerntheorie werden die Lernziele entsprechend ihrer intellektuellen Anforderungen an die Lernenden in verschiedene Taxonomiestufen eingeordnet. Weltweit am bekanntesten sind für den kognitiven Bereich die von Benjamin Bloom beschriebenen sechs Lernzielstufen. Weiterhin gibt es noch für den affektiven und den psychomotorischen Bereich Taxonomien.

Die 6 Stufen im kognitiven Bereich lauten:

1. Kenntnisse / Wissen: Kenntnisse konkreter Einzelheiten wie Begriffe, Definitionen, Fakten, Daten, Regeln, Gesetzmäßigkeiten, Theorien, Merkmalen, Kriterien, Abläufen; Lernende können Wissen abrufen und wiedergeben.
2. Verstehen: Lernende können Sachverhalt mit eigenen Worten erklären oder zusammenfassen; können Beispiele anführen, Zusammenhänge verstehen; können Aufgabenstellungen interpretieren.
3. Anwenden: Transfer des Wissens, problemlösend; Lernende können das Gelernte in neuen Situationen anwenden und unaufgefordert Abstraktionen verwenden oder abstrahieren.
4. Analyse: Lernende können ein Problem in einzelne Teile zerlegen und so die Struktur des Problems verstehen; sie können Widersprüche aufdecken, Zusammenhänge erkennen und Folgerungen ableiten, und zwischen Fakten und Interpretationen unterscheiden.
5. Synthese: Lernende können aus mehreren Elementen eine neue Struktur aufbauen oder eine neue Bedeutung erschaffen, können neue Lösungswege vorschlagen, neue Schemata entwerfen oder begründete Hypothesen entwerfen.
6. Beurteilung: Lernende können den Wert von Ideen und Materialien beurteilen und können damit Alternativen gegeneinander abwägen, auswählen, Entschlüsse fassen und begründen, und bewusst Wissen zu anderen transferieren, z. B. durch Arbeitspläne.

Die 5 Stufen im affektiven Bereich (innere Einstellung, Werte, Erziehung) lauten:

1. Wertebeachtung: Aufmerksamkeit / Beachtung (Sensibilisierung für ein Thema)
2. Wertbeantwortung: Reaktion (Emotionalisierung, spontane Verarbeitung von Informationen)
3. Wertung: (Emotionaler Bezug zum Gegenstand mit daraus resultierender Einstellung, Haltung, d. h. etwas für wertvoll halten, ihm einen Wert beimessen)
4. Wertordnung: Organisation (Aufbau eines Wertesystems; Integration von Bezugswerten in eine Hierarchie von Überzeugungen)
5. Wertverinnerlichung: Charakterisierung durch einen Wert (Identität; Leben einer Werthaltung ohne Notwendigkeit affektiver Betroffenheit)

Die 5 Stufen in psychomotorischen Bereich lauten:

1. Imitation (Nachahmung z. B. von Bewegungs- oder Handlungsabläufen)
2. Manipulation (Anwenden von Instruktionen, Festigung von Techniken)
3. Präzisierung (größere Genauigkeit beim Üben der Abläufe und Techniken)
4. Handlungsgliederung (Koordination verschiedener Elemente eines Handlungs- oder Bewegungsablaufs)
5. Naturalisierung (Internalisierung der Abläufe; Unabhängigkeit vom Modell)

Sprachwissenschaft

In der Linguistik beschäftigt sich die Taxonomie mit der Segmentierung und Klassifikation sprachlicher Begrifflichkeiten, um mit diesen ein formales Sprachsystem zu beschreiben.^[9]

Weitere Beispiele

Methoden:

• Familienähnlichkeit nach Wittgenstein
• Clusteranalyse, Algorithmen der Strukturanalyse
• Dendrogramm, Visualisierung von Taxonomien
• Indexierungskonsistenz, Maß für die Einheitlichkeit von Deskriptoren

Anwendungsbeispiele spezieller Fachgebiete:

• Baum des Wissens (Arbor porphyriana)
• Hierarchie mathematischer Strukturen
• Indexierung im Dokumentationswesen, Gemeinschaftliches Indexieren
• Sibley-Ahlquist-Taxonomie

Siehe auch

• Virus-Taxonomie
• Synonym (Taxonomie)
• Numerische Taxonomie
• Sibley-Ahlquist-Taxonomie
• Emendation (Taxonomie)

Literatur

Philosophische Diskussionen zu Taxonomie und taxonomischen Begriffen wie dem Speziesbegriff:

• Marc Ereshefsky: Natural Kinds in Biology, in: Routledge Encyclopedia of Philosophy 2009 (und weitere Drafts und bibliographische Hinweise).
• Michel Foucault: Die Ordnung der Dinge. Eine Archäologie der Humanwissenschaften. 13. Auflage. Suhrkamp, Frankfurt am Main 1995, ISBN 3-518-27696-4.
• Werner Kunz: Was ist eine Art? In der Praxis bewährt, aber unscharf definiert. In: Biologie in unserer Zeit. 32/1 (2002), S. 10–19, ISSN 0045-205X.
• Paul Michel: Ordnungen des Wissens. In: Ingrid Tomkowiak (Hrsg.): Populäre Enzyklopädien. Von der Auswahl, Ordnung und Vermittlung des Wissens. Chronos, Zürich 2002, S. 35–85, ISBN 3-0340-0550-4.
• Rupert Riedl: Strukturen der Komplexität? Eine Morphologie des Erkennens und Erklärens. Springer, Berlin 2000, ISBN 3-540-66873-X.
• Emma Tobin: Bibliography on Natural Kinds, AHRC, Bristol 2011.

Weblinks

Wiktionary: Taxonomie – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• International Code der Botanischen Nomenklatur
• International Association for Plant Taxonomy
• Integrated Taxonomic Information System (ITIS)
• The Taxonomicon
• Numerische Taxonomie in Linguistik (Dialektometrie)

Einzelnachweise