Голосеменные (лат. Gymnospérmae) и покрытосеменные, или цветковые (лат. Magnoliophyta) - это две различные группы царства растений (подцарство Высшие растения), появлявшиеся последовательно в эволюционном развитии природы. Они играют важную роль в жизнеобеспечении планеты, составляя ее зеленый покров.
Происхождение
Происхождение и возраст - это основное, чем отличаются голосеменные растения от покрытосеменных. Голосеменные - очень древняя группа растительных организмов. Они существуют на Земле с Девонского периода (Палеозойская эра), это около 370 млн лет назад. Считается, что они были потомками семенных папоротников (лат. Pteridospermae) - полностью вымерших растений, многочисленные отпечатки которых часто находят в отложениях позднего девона и раннего мела.
Цветковые или покрытосеменные растения появились 120-150 млн лет назад на границе юрского и мелового периода (Мезозойская эра) и быстро заняли господствующее положение на планете. Считается, что их предками были древние голосеменные растения.
Разнообразие видов и форм жизни
Голосеменные растения насчитывают примерно 1 000 видов, существующих в данный момент в природе. Другие представители этой группы являются полностью вымершими и часто обнаруживаются палеонтологами в ископаемом виде. Формы жизни - вечнозеленые деревья и кустарники, а также редковстречаемые лианы. Отдел голосеменных представлен несколькими классами:
- Саговниковые: саговник поникающий, стангерия шерстистая, бовения и др.
- Беннеттитовые: вильямсония, нильсониоптерис (полностью вымерший класс).
- Гнетовые: эфедра хвощевая, веливичия мирабилис.
- Гинкговые: гинкго билоба.
- Хвойные: ель, пихта, сосна, можжевельник, кедр и др.
Значительно большее видовое разнообразие - это то, чем отличаются покрытосеменные от голосеменных. Покрытосеменных насчитывается около 300 тыс. видов - это более половины всех растений планеты. Они существуют в форме деревьев, кустарников, многолетних и однолетних трав, лиан. Их классификация отличается большим разнообразием и сложностью, а именно:
- Класс Однодольные:
Семейства:
Злаки: рожь, овес, пшеница и др.
Лилейные: лилия, тюльпан, чеснок, лук и др.
- Класс Двудольные:
Семейства:
Пасленовые: картофель, табак, паслен, дурман, белена и др.
Астровые: подсолнечник, полынь, одуванчик, топинамбур и др.
Бобовые: соя, нут, горох, фасоль и др.
Крестоцветные: капуста, редька, редис, репа и др.
Розоцветные: роза, шиповник, рябина, вишня др.
Органы размножения
Основное отличие покрытосеменных и голосеменных растений - орган полового размножения. У первой группы это цветок, в завязи которого формируются семена (плод) после оплодотворения. Он состоит из тычинок - мужских половых органов, пестика - женского полового органа (из него будет развиваться плод), венчика с лепестками, цветоложа и цветоножки. Цветок различается по форме, окраске и цвету в зависимости от вида растения.
У голосеменных растений эту функцию выполняет видоизмененный побег - шишка, которая может быть мужской или женской, о чем легко судить по ее размерам. Именно на ее чешуйках развиваются семязачатки, и впоследствии образуется семя.
Оплодотворение
Процесс оплодотворения - это ключевое, чем отличаются голосеменные растения от покрытосеменных. У голосеменных он достаточно прост. В пыльцевых мешках происходит постепенное созревание пыльцевых зерен, которые затем переносятся на женский гаметофит. Один спермий (мужская гамета) оплодотворяет только одну яйцеклетку, после чего образуется семя. Процесс протекает в семязачатках или мегаспорангиях.
У цветковых происходит иначе. Здесь имеет место двойное оплодотворение, это то, чем покрытосеменные растения отличаются от голосеменных. Кратко этот процесс был описан отечественным ученым С.Г. Навашиным в 1898 году. Происходит он следующим образом: из пыльцевого зерна внутрь завязи прорастают два спермия, один из них оплодотворяет яйцеклетку, из которой развивается семя, второй - центральную клетку, дающую начало эндосперму - запасу питательных веществ для зародыша.
Образование плода
После оплодотворения цветковые растения образуют плоды - то, чем отличаются покрытосеменные от голосеменных. Образование плода с семенем внутри происходит путем видоизменения стенок завязи. Но иногда в его формировании принимают участие околоцветник, тычинки и чашечка, все зависит от вида растения. В это время движение минеральных и органических веществ в растении направлено в сторону плода, что может истощить другие ткани. Плоды, как и видовой состав покрытосеменных, характеризуются разнообразием форм.
Голосеменные растения отличаются от покрытосеменных отсутствием плодов. Их семена располагаются открыто на чешуйке шишки и ничем не защищены. Однако они имеют специальные приспособления, позволяющие распространяться на большие расстояния.
Распространение
Способ распространения семян - важное обстоятельство, чем отличаются голосеменные растения от покрытосеменных. У первой группы это происходит единственным путем - при помощи ветра. Поэтому семена снабжены выростами, придатками крыловидной формы и перепончатого строения. Движения воздуха способны распространять такие семена на значительные расстояния, чем обеспечивается расширение ареала того или иного растения.
У покрытосеменных растений способы распространения семян более разнообразны. Это происходит при участии ветра, насекомых, птиц, млекопитающих, людей. Некоторые семена имеют прицепки и выросты, способные цепляться за одежду или шерсть животных и так преодолевать большие расстояния. Многие плоды имеют сладкую сочную мякоть, съедобную для людей и животных, что также обеспечивает распространение семян.
Строение проводящих тканей
Устройство проводящей системы - это то, чем отличаются голосеменные растения от покрытосеменных. У более древних растений движение воды и питательных веществ в тканях не является интенсивным. Жидкость двигается медленно по трахеидам - полым трубкам с толстыми одревесневшими стенками и перфорированными перегородками. Они входят в состав ксилемы и обеспечивают восходящий ток жидкости - от корней к листьям. Трахеиды хорошо заметны при рассмотрении их под микроскопом.
Проводящая система покрытосеменных более совершенна. У этих растений трахеиды преобразовались в сосуды. Это очень длинные трубки (у некоторых лиан они достигают десятки метров), по которым осуществляется усиленный ток жидкости и питательных веществ. Эта особенность строения способствует более активному протеканию многих важных физиологических процессов в растении: образование хлорофилла, фотосинтез, дыхание.
Эволюционные преимущества
Голосеменные растения существуют на Земле гораздо дольше, чем покрытосеменные. Но, несмотря на это, они не достигли разнообразия видов и форм, свойственного более молодым цветковым растениям. Чем отличаются покрытосеменные от голосеменных? Какие преимущества позволили им занять господствующее положение в растительном мире планеты? Есть несколько моментов, определивших это, а именно:
- появление цветка, привлекательного для насекомых, позволило повысить шансы растения на опыление;
- разнообразие вариантов опыления;
- завязь защищает семязачаток от возможных повреждений;
- двойное оплодотворение позволяет зародышу семени получать достаточно питания для своего развития;
- сочный плод обеспечивает сохранность находящегося внутри него семени;
- увеличение способов распространения семян;
- разнообразие форм жизни (деревья, травы, кустарники) позволяет заселить больше экологических ниш;
- проводящая система усилена сосудами, что активизирует многие необходимые физиологические процессы растительного организма.
Основные отличия. Краткий итог
Итак, чем отличаются голосеменные растения от покрытосеменных? Коротко основные отличия представителей обоих групп представлены в таблице.
| Признак | Голосеменные | Покрытосеменные |
| Происхождение | Палеозойская эра | Мезозойская эра |
| Исторический возраст | Около 370 млн лет | 125-150 млн лет |
| Видовое разнообразие | Около 1000 видов | Примерно 300 тыс. видов |
| Разнообразие форм жизни | В основном деревья и кустарники | Деревья, кустарники, травы |
| Расположение семени | Располагается открыто, ничем не защищено | Находится внутри плода |
| Опыление | Ветром | Ветром, насекомыми, птицами, самоопыление |
| Оплодотворение | Простое | Двойное |
| Наличие плода | Нет | Есть |
| Передвижение воды в тканях | По трахеидам (медленный восходящий ток) | По сосудам (усиленный восходящий ток) |
Возникшие эволюционным путем, такие приспособления, как защита семени, двойное оплодотворение, опыление насекомыми, а также более совершенная проводящая система, позволили покрытосеменным растениям занять доминирующее положение на планете в мире флоры.
