Что значит покрытосеменные растения и голосеменные

Разница между покрытосеменными и голосеменными

Голосеменные и покрытосеменные являются представителями двух групп семенных растений, последовательно появившиеся на Земле и распространившиеся по ней.

Покрытосеменные растения иначе именуют Цветковыми. Они относятся к высшим растениям, которые «обзавелись» цветком, как органом полового размножения и местом, где формируется завязь, а потом плод.

Цветок покрытосеменных растений – это ключевой орган генеративного или полового размножения. В нем происходит двойное оплодотворение, открытое у представителей группы Навашиным. Суть его в том, что из мужского гаметофита, представленного пыльцевым зерном, прорастает 2 спермия. Первый оплодотворяет яйцеклетку – семязачаток, другими словами — видоизмененный женский спорангий. При этом образуется зигота, тотипотентная клетка, способная произвести на свет новую, получившую свой комплект генов от обоих родителей.

Второй спермий сливается с полярными тельцами. Они находятся в «свободном плаванье» в центре зародышевого мешка. После завершения процесса слияния-оплодотворения в архегонии образуется первичный эндосперм, обладающий полиплоидным набором хромосом. Большинство покрытосеменных имеют триплоидный хромосомный комплект.

Эндосперм нужен для того, чтобы обеспечивать семя питательными веществами, поступающими из материнского организма. Здесь же происходит импритинг генов, явление, при котором наследственная информация, несомая нуклеотидами ДНК, преобразуется в функциональную среду – белки и РНК. Здесь же находятся гормоны цитокинины, стимулирующие деление клеток и формирование органа зародыша.

Весь процесс происходит у покрытосеменных в полости завязи, нижней вздутой части пестика цветка. Завязь защищает семязачаток от высыхания, температурных колебаний и атак насекомых. После удачного завершения процесса оплодотворения завязь становится плодом, в середину которого надежно упрятаны семена, образованные из семязачатка.

Строение зародыша семени позволило выделить у Покрытосеменных 2 класса – Двудольных и Однодольных растений. Популярными представителями первого являются магнолии, лютики, гвоздики, капуста, жимолость, колокольчик. Во вторую группу вошли лилии, пальмы, орхидеи, аир и спаржа.

Голосеменные растения появились в палеозое, в девоне. Они считаются прародителями покрытосеменных. К этой группе относятся гинковые, саговниковые, хвойные и самые продвинутые — гнетовидные, удивительные растения, семена которых покрыты оболочкой. Почему удивительные? – Вельвичия, пенек с двумя листками, лианы и эфедра являются яркими представителями класса.

Вельвичия удивительная (лат. Welwítschia mirábilis)

Основной особенностью голосеменных является незащищенность семязачатка, а впоследствии – семян. Завязь представлена чешуйкой женской шишки, на которой посажены одна или несколько семяпочек. Из него развивается семя – зародыш, покрытый защитной семенной кожурой. Эндосперм, накапливающий питательные вещества, формируется из тела женского гаметофита до начала процесса оплодотворения.

Источник

Сходство, отличия и признаки: голосеменные и покрытосеменные растения

Основной отличительной чертой растений, относящихся к данному виду, является размножение с помощью семян. Голосеменные и покрытосеменные растения относятся к общей группе семенных (сперматофитов). Они представляют собой группу высших. Рассмотрим, чем отличаются покрытосеменные от голосеменных представителей растительного мира. …

Структура и особенности размножения

Этот отдел семенных растений считается самым древним (появился около 350 млн лет назад). Предполагают, что они эволюционировали от споровых папоротников. Однако первые уже имеют семяпочку (женский спорангий) и пыльцевые зерна.

Общие черты растений Внимание! Размножение семенами – одна из основных адаптаций к наземному существованию. Это является эволюционным скачком, с помощью которого семенные растения могут размножаться без непосредственного взаимодействия с водой, распространяться на большие территории и повысить сохранность потомства за счёт запаса питательных веществ. Растения выполняю важную функцию, создавая покров планеты и выделяя большое количество кислорода.

Древесные растения без цветения

Голосеменные сложно спутать с другими видами, перечислим основные признаки голосеменных растений:

Внимание! Жизненные формы голосеменных включают только древовидные и кустарниковые растения. Трав среди них не встречается. Представителями самых больших размеров являются секвойя и кедр. Голосеменные растения

Чаще всего в качестве примера для процесса размножения выбирают сосну обыкновенную. Она является однодомной. Мужские (крупные с красноватым оттенком) и женские (маленьких размеров, зелёного или сизого цвета) генеративные органы расположены на одном растении.

Пыльца микростробил переносится с помощью ветра и попадает на семязачатки мегастробил, где осуществляется опыление. Через пыльцевые трубки частицы пыльцы проникают к яйцеклетке, формирующейся в архегонии. Пыльцевые зёрна образуют два спермия, один из которых оплодотворяет яйцеклетку. Так зарождается зигота. Она остаётся окруженной семязачатком, несущим в себе запас питательных веществ. Семя может прорастать в течение нескольких лет внутри шишки. Спустя необходимый промежуток времени – семена покидают оболочку и рассыпаются по поверхности земли.

Цветущие растения

Отдел покрытосеменных – самый высокоразвитый из всех представителей растительного мира. Он насчитывает более 300 тысяч видов и распространён практически повсеместно. Органы покрытосеменных растений бывают генеративные (цветок, отвечающий за размножение) и вегетативные, которые обеспечивают наличие механической опоры, транспортировку, прохождение процессов фотосинтеза, газообмена, а также накопление питательных веществ.

Покрытосеменные растения

Основными характерными чертами покрытосеменных являются следующие:

Это интересно! Кто такие эукариоты и прокариоты: сравнительная характеристика клеток разных царств

Главные различия

Для разграничения видов необходима сравнительная характеристика голосеменных и покрытосеменных растений. Два их отдела практически полностью отличаются друг от друга. Для более яркого примера, в чем состоит разница между голосеменными и покрытосеменными, ниже представлена поясняющая таблица.

Отличительные черты растений

Таблица: Различие и сходство покрытосеменных и голосеменных растений

Источник

Размножение голосеменных и покрытосеменных растений

Голосеменные и покрытосеменные растения — что это за разновидности

В биологии семенные растения делят на пять классов:

Первый называют покрытосеменными, а остальные (нецветковые) — голосеменными.

Голосеменные растения — группа растений, у которых отсутствует замкнутое вместилище для семечек. Они открыто лежат на чешуе шишек.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Это древний вид, возраст которого около 350-370 млн. лет, включает только древесные формы. К ним относятся:

Класс насчитывает 12 семейств, включает 1080 видов растений.

Покрытосеменные растения — класс растений, который имеет замкнутое вместилище для семяпочки и цветок как орган полового размножения.

Многочисленная группа представлена разнообразными формами: травами, деревьями, кустарниками. Покрытосеменные преобладают на Земле, насчитывают 405 семейств и включают приблизительно 352 тыс. видов.

Сходство и отличительные особенности

Общие признаки обеих групп:

Отличительные особенности голосеменных/покрытосеменных растений:

Механизмы размножения голосеменных и покрытосеменных растений

Половое размножение — основной способ для обеих групп. Он позволяет растениям передавать наследственные признаки и приобретать новые свойства. Новый организм несет в себе свойства обоих родителей, так как образуется в результате слияния женских и мужских половых клеток (гамет). Несмотря на единый механизм, размножение голосеменных и цветковых имеет свои особенности.

Схема, с помощью чего происходит

Основную часть группы голосеменных составляют хвойные деревья, поэтому их размножение рассматривают на примере сосны обыкновенной.

Большинство видов имеют на одном дереве шишки обоих полов: мужские и женские. Первые растут группами у основания веток. Вторые — по одной на концах. Размножения происходит в несколько этапов:

Размножение покрытосеменных происходит в следующей последовательности:

Таким образом, в отличие от голосеменных, у цветковых растений оплодотворение сопровождается двумя слияниями, поэтому такой способ называют двойным оплодотворением.

Главный орган размножения покрытосеменных растений

Главный репродуктивный орган покрытосеменных — цветок. Он представляет собой видоизмененный побег, приспособленный для проведения полового процесса. Образование плода с семенами — его итог.

От шишек цветы отличаются тем, что во время опыления пыльца попадает на пестик, а не на семязачаток. Опыление бывает двух видов:

Несмотря на единую функцию, цветы разнообразны по строению, размерам и окраске. Самый маленький цветок из семейства Рясковых имеет диаметр 1 мм. Самый крупный — у раффлезии Арнольда 91 см, его масса достигает 11 кг.

Цветок состоит из частей:

Генеративная часть цветка принимает участие в процессе размножения.

Тычинка — мужской орган. Все тычинки одного цветка называют андроцеем. Они могут отличаться по форме и длине. Количество тычинок зависит от вида. У орхидных — одна, у мимозовых — несколько сотен.

Пестик — женский орган. Состоит из одного или нескольких сросшихся плодолистиков. В его полости находятся семязачатки (семяпочки). Совокупность пестиков называют гинецеем. Этот орган, как и сам цветок, есть только у покрытосеменных, поэтому группу еще называют пестичными.

Как размножаются и расселяются голосеменные растения

У голосеменных для полового процесса тоже приспособлен видоизмененный побег — шишка. Мужские и женские шишки могут располагаться на одном или на разных растениях. В первом случае деревья называются однодомными (ель, сосна), во втором — двудомными (гинкго).

Строение женской шишки на примере сосны:

У зрелой женской шишки на месте семязачатков должны появиться семена. Мужская шишка тоже имеет стержень и чешуи, но вместо семязачатков содержит пыльцевые мешочки с пыльцой.

Количество чешуй варьируется от нескольких штук (кипарис крупноплодный, тсуга) до нескольких десятков (пихта, кедр).

После созревания семян у многих видов пихт и елей шишки опадают в течение года. У сосен же созревшие шишки не раскрываются по нескольку лет. 3-4 года происходит развитие шишки настоящего кедра. Сосна Бранкса раскрывает чешуйки через 5-6 лет.

Источник

Голосеменные растения: примеры различных видов, строение, отличие от покрытосеменных

В процессе эволюции живые организмы вырабатывают все более сложные и разнообразные способы выживания, размножения и освоения новых территорий.

Голосеменные растения — пример подобной адаптации. Они отличаются большим многообразием, количество видов скоро перейдет тысячную отметку. Эти растения осуществили переход от размножения спорами к семенному. Более сложная морфология позволила этой группе расселиться вглубь материков.

Что такое голосеменные растения

Растительное царство подразделяется на низших и высших представителей. Последние делятся на споровые и семенные. Первые можно часто встретить в лесу (папоротник), они обращают на себя внимание большой формой и не имеют ярких цветов. Вторые — являются господствующей, самой распространенной группой среди высших растений. Различаются они по способу образования органа размножения и бывают голосеменными и покрытосеменными.

Признаки

Эти растения не образуют плодов, являются наземными. Если классифицировать их по жизненным формам, то чаще это деревья.

Самые многочисленные представители — хвойные:

У большинства растений листья имеют игольчатую форму, а сверху покрыты восковой кожицей, благодаря чему получили название — хвоя. Такая форма не позволяет влаге испаряться, поэтому растения могут произрастать в неблагоприятных условиях. Хвойные образуют леса в зонах с умеренным климатом.

В качестве самостоятельного органа лист впервые появился у голосеменных. Он обладает определенными характеристиками, специфическими для этого отдела.

В целях снижения объемов испаряемой жидкости устьица глубоко погружены в ткань, сами листья покрыты кутикулой. Дерево не обновляет их ежегодно. Каждая хвоинка способна прожить от трех до пяти лет, а листья вельвичии существуют, пока живет само растение, высыхая на концах и вновь отрастая у основания.

Функции

Это группа высших семенных, следующая за папоротниками и хвощами, она предшествует покрытосеменным на пути эволюционного развития растений. Способность гамет сливаться без участия воды — важное приобретение голосеменных, которое способствовало их широкому расселению и продвижению вглубь материков.

Развитие семени внутри стробилы за счет запаса питательных веществ обеспечило его сохранность и жизнестойкость. Таким образом голосеменные демонстрируют новые, по сравнению со споровыми, механизмы выживания и расселения по суше.

Отличие от других видов

Основным отличием, по которому представители этого отдела растительного царства получили свое название, является отсутствие околоплодника.

Завязь семян развивается в пазухах чешуек шишек или шишкоягод (можжевельник). Опыление происходит с помощью ветра. Семена лежат открыто на чешуйках, после созревания высыпаются.

Происхождение

Голосеменные произошли от древних папоротниковидных, которые не имеют деления на листья и стебель как самостоятельные органы. То, что выглядит у них как лист, является веткой, которая развивается в одной плоскости, образуя пластину (вайю).

Появление голосеменных относят к девонскому периоду палеозойской эры, 350 млн лет назад. В мезозойскую эру расселение представителей этого отдела происходило наиболее активно. Начиная с середины мелового периода, лидерство переходит к покрытосеменным.

Строение

Растения этой группы представляют собой кустарники и деревья, чаще вечнозеленые. Реже встречаются лианы и виды, сбрасывающие листву. Они имеют четко выраженную, более сложную, чем у папоротниковых, структуру.

Голосеменные относятся к сосудистым растениям. Слои и ткани их ствола пронизаны сосудисто-волокнистой системой. По ней полезные вещества и вода циркулируют от коры к сердцевине и обратно.

Древесина голосеменных на 90 % состоит из трахеид. Их длина составляет несколько миллиметров, а ширина исчисляется десятыми и сотыми долями миллиметра. Одревесневшая, утолщенная оболочка этих клеток содержит множество окаймленных пор, по которым циркулируют питательные вещества и вода. Формирование трахеид происходит в тканях верхушечной меристемы (ткани, отвечающей за рост) и камбия.

Трахеиды доставляют полезные вещества продольно и горизонтально. Они имеют водопроницаемые боковые стенки, через которые снабжают ближние элементы необходимыми веществами. Кроме того, клетки выполняют опорную функцию за счет утолщений стенок. Это наделяет их, при наличии большого числа пор, эластичностью и прочностью.

Для сосудистых характерно наличие паренхимы — ткани, которая также выполняет опорные функции. Из ее клеток состоят лучи сердцевины, окаймленные слоем поперечных трахеид. По ним также осуществляется транспортировка воды и полезных соединений. Зимой эти проходы выполняют функцию хранения питательных веществ, необходимых для жизнедеятельности дерева.

Большинство голосеменных обладает хорошо развитой системой смоляных ходов. У многих хвойных они появляются как реакция на повреждение ствола. У араукариевых смола образуется в окаймляющих сердцевидные лучи трахеидах. Это клейкое вещество играет роль антисептика, препятствующего развитию инфекции. Различные виды семейства Сосновых дают примеры стебля голосеменных с постоянными смоляными ходами во вторичной древесине.

Отдел голосеменных подразделяют на шесть классов, два из которых вымерли (беннетитоподобные и семенные папоротники). С их изучением связаны гипотезы происхождения покрытосеменных. Оставшиеся значительно сократили количество видов.

Хвойные

Растения относятся к хвойным благодаря форме листьев-иголок. Однако это не единственный вариант. У кипарисовых и некоторых подокарповых эта часть плоская и чешуйкообразная. Агатис из араукариевых демонстрирует листовидную крону в виде широких полосок.

У большинства хвойных вечнозеленых продолжительность жизни листа может достигать от 2 до 40 лет.

Существует 5 родов этого класса, сбрасывающих зеленый покров:

Размер листовой пластины варьируется от 2 мм (чешуелистные виды) до 400 мм (сосна Энгельмана). Листва взрослого дерева может отличаться от молодой.

Особенности хвойных пород:

Большинство шишек представляет собой деревянистую стробилу (сосна обыкновенная). При созревании она открывается и дает возможность ветру подхватить семена, имеющие легкое крылышко, которое позволяет планировать.

У кедра и пихты чешуйки шишки не раскрываются, а разрушаются. Стробилы огнестойкой сосны способны пережить пожар и сохранять потомство на протяжении 60–80 лет. Шишки тисовых, подокарповых и можжевельника похожи на плод. Они отличаются яркой окраской, сладким мясистым покровом, что привлекает к себе птиц, которые разносят съеденные вместе с мякотью семена на большие расстояния.

В настоящее время в дикой природе насчитывается более 600 видов хвойных, произрастающих во всех частях света.

Саговниковидные

В древесине мало водопроводящей ткани, ксилемы. Но под воздействием неблагоприятных условий она может формировать дополнительные дуги. Камбий осуществляет свои функции непродолжительное время. Сквозь рыхлую сердцевину проходят слизистые каналы.

Ствол может достигать 20 м в высоту, но чаще скрыт в земле. Его венчает крона из жестких перистых листьев, которые покрыты слоем воска и напоминают вайи папоротника. В год их отрастает по 3–4. Листья живут 5–8 лет. Помимо них, у Саговников могут вырастать другие — жесткие в виде чешуи, выполняющие защитную функцию.

Это двудомные растения. Мужские микростробилы вырастают до 80 см. Мегастробилы (плодолистики) впервые появляются через 5–7 лет и не являются шишкой в привычном представлении. Покрытые бурым войлоком, они располагаются кругами на конце стебля и заменяют обычные листья.

Оплодотворение продолжается около полугода. Первые семена появились у растений этого класса. Они созревают в течение двух лет и напоминают костянку, поскольку имеют мясистый слой семенной кожуры и твердый внутренний, в котором развивается зародыш. После оплодотворения за кольцом из плодолистиков начинают расти обычные листья.

Класс Саговниковидные подразделяется на два семейства:

Саговниковые, или цикадовые, насчитывают 305 видов. Чаще всего они встречаются в Южной Африке, Центральной Америке и Мексике.

Гинкговидные

Предположительно произошли от семенных папоротников. Расцвет Гинкговых пришелся на мезозойскую эру. Для полярных лесов Сибири в то время они были привычным явлением, о чем свидетельствуют ископаемые окаменелости.

Около 100 млн лет назад большинство родов этого класса исчезает, и со второй половины мелового периода остается только один — реликтовый Гинкго Билоба. В настоящее время в дикой природе его можно встретить только в восточном Китае, Корее и Японии. В Европу и Северную Америку эти растения завезли в начале 18 века.

Гинкго двулопастный вырастает до 30 м в высоту. Молодые деревья имеют пирамидальную крону, которая с возрастом разрастается за счет боковых веток, отходящих от ствола под прямым углом. В отличие от большинства хвойных, это дерево не вырабатывает смолу.

Лист Гинкговых выделяется своей веерообразной формой. Он представляет собой кожистую пластину, пронизанную множеством прожилок, это придает ему сходство с некоторыми видами папоротников. Пластина имеет в середине вырез, делящий ее на две симметричные половинки. Это листопадное растение. К осени крона становится золотисто-желтой и затем опадает. У молодых деревьев вырезов на листе больше, что наблюдалось у вымерших представителей этого класса.

Гинкго — двудомное растение. Его микроспорофиллы собраны в небольшие шишки и представляют собой тонкую ножку с пыльцевым мешочком на конце. Женские стробилы имеют вытянутую ось с двумя семязачатками на верхушке. После оплодотворения в семени развивается только один из них. Семена вырастает до 3 см, покрыты мясистой оболочкой.

Впервые шишки появляются, когда дерево достигает возраста 25–30 лет. Опыление осуществляется ветром. Отсутствие воздушных мешков у пыльцевых зерен усложнило этот процесс, и, предположительно, стало причиной вымирания остальных видов. Это деревья-долгожители. Возраст некоторых превышает 1000 лет.

Гнетовидные

Близки к Саговникам, но имеют ряд особенностей строения репродуктивных органов, которые сближают их с цветковыми растениями. В отряд входит единственный класс — Гнетовые или Оболочкосеменные.

Он включает три рода:

Несмотря на внешние различия, у всех трех родов присутствуют характерные для Гнетовидных особенности.

По мнению некоторых ученых, древние Гнетовидные могли быть связующим звеном между голо- и покрытосеменными. Однако факты, подтверждающие эту гипотезу, пока не обнаружены.

Размножение

Все голосеменные представляют собой разноспоровые растения. Их способ опыления существенно отличается от того же процесса у покрытосеменных. Он имеет значительную протяженность во времени и две фазы. Так, жизненный цикл сосны в среднем составляет три года и череду двух поколений.

Фазы развития сосны обыкновенной:

Взрослые представители являются спорофитами. Они генерируют микро- или мегаспоры (мужские или женские) в семяпочках.

Женская находится в мегаспорангии, который защищен специальным покровом, интегументом, и образует семязачаток. Здесь из нее развивается гаметофит, производящий половые репродуктивные клетки.

Семязачаток развивается на мегаспорофиллах, а микроспорангии — на микроспорофиллах. И те, и другие у хвойных собраны в стробилы. Мужская шишка яркого цвета имеет укороченную ось и небольшие микроспорофиллы. Они развиваются из видоизмененных укороченных побегов в пазухах чешуек. Микроспоры содержат две воздушные клетки, помогающие ветру доставить их на женские стробилы весной.

Шишки красного цвета — женские. Они появляются на удлиненных побегах. На основной оси мегастробил развивается кроющая чешуя и семенная, содержащая семязачатки. Мегаспоры не покидают шишки, а прорастают в спорангиях, образуя заросток с двумя архегониями (женский орган, в котором развиваются яйцеклетки). На данном этапе начинается гаплоидная многоклеточная фаза. Мужской гаметофит — это пыльца, из которой образуются спермии.

Продолжительность жизненного цикла

Ранней весной ветер разносит пыльцевые зерна открывшихся микростробил. После попадания пыльцы на семязачаток, шишка закрывается, чешуйки плотно склеиваются смолой. Оплодотворение происходит через год после образования гамет, которые созревают в шишках до того времени, когда зигота (оплодотворенная яйцеклетка) разовьется в зародыш, а семязачаток — в семя.

Яйцеклетка не покидает спорангия на протяжении обеих фаз. Гаметофит развивается внутри стробилы. Зародыш имеет зачаточные побег и корень, вокруг него накапливаются питательные вещества и оболочка.

Через три года мегастробила становится коричневой, раскрывает чешуйки и дает возможность созревшим семенам покинуть свое убежище. Попав в благоприятную почву, они дадут начало новому спорофиту.

Эволюция видов

В эволюционной цепи развития голосеменные занимают промежуточное место между папоротниками и покрытосеменными. Этот отдел отличается более сложными и жизнеспособными вегетативными органами. Генеративные процессы значительно ускорились и перестали зависеть от наличия воды.

Заросток получил защиту в виде материнской шишки и запас питательных веществ, что позволило голосеменным достаточно быстро и широко распространиться по суше. Однако, по сравнению с покрытосеменными, две фазы их развития являются слишком длительным процессом, а вегетативные способности несовершенными. Тем не менее это важное связующее звено в истории растительного царства.

Значение в экологии

Голосеменные растения играют существенную роль в образовании почвы и кислорода. Хвойные вырабатывают особые вещества с антибактериальным действием — фитонциды. Тайгу, обширный лес в северном полушарии Евразии, называют легкими планеты.

Хвойники удерживают снега и тем самым обеспечивают влагой почву. Они предоставляют лесным обитателям пищу и кров. Так, клюв клеста приобрел форму, удобную для расщепления семян ели и других хвойных. Жизнь птицы, периоды ее гнездования полностью зависят от присутствия этих деревьев в экосистеме.

В жизнедеятельности человека больше всего востребованы хвойные породы деревьев. Их применяют в деревообрабатывающей и целлюлозной промышленности. В химической отрасли используют смолы. В медицинских целях применяют шишки можжевельника, из семян кедра изготавливают масло.

Вопрос 1. На схеме дан жизненный цикл сосны. Соотнесите правильно его этапы:

Вопрос 2. Как происходит опыление хвойных:

Вопрос 3. Что представляет собой лист Гинкго:

Вопрос 4. Что такое жизненный цикл голосеменных:

Вопрос 5. Укажите, какие пункты в таблице перепутаны:

Источник