Thực vật hạt trần (lat. Gymnospérmae) và thực vật hạt kín, hay thực vật có hoa (lat. Magnoliophyta) là hai nhóm khác nhau của giới thực vật (giới thực vật bậc cao), xuất hiện tuần tự trong quá trình phát triển tiến hóa của tự nhiên. Chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ sự sống của hành tinh, tạo nên lớp phủ xanh của nó.
Một số đại diện của các nhóm này hiện đã hoàn toàn tuyệt chủng và thuộc loại trầm tích hóa thạch. Hiện nay trên Trái đất có cả thực vật hạt kín và hạt kín. Có những điểm khác biệt chính đặc trưng cho cả hai nhóm.
Xuất xứ
Nguồn gốc và độ tuổi - đây là điểm khác biệt chính giữa cây hạt trần và cây hạt kín. Hạt trần là một nhóm sinh vật thực vật rất cổ xưa. Chúng đã tồn tại trên Trái đất từ kỷ Devon (kỷ Paleozoi), tức là khoảng 370 triệu năm trước. Người ta tin rằng chúng là hậu duệ của cây dương xỉ hạt (lat. Pteridospermae) -thực vật đã tuyệt chủng hoàn toàn, rất nhiều dấu ấn thường được tìm thấy trong trầm tích của kỷ Devon muộn và kỷ Phấn trắng sớm.
Cây có hoa hay thực vật hạt kín xuất hiện cách đây 120-150 triệu năm trên biên giới của kỷ Jura và kỷ Phấn trắng (kỷ Trung sinh) và nhanh chóng chiếm vị trí thống trị trên hành tinh. Người ta tin rằng tổ tiên của chúng là cây hạt trần cổ đại.
Đa dạng về loài và hình thức sống
Thực vật hạt trần có số lượng khoảng 1.000 loài hiện đang tồn tại trong tự nhiên. Các đại diện khác của nhóm này đã hoàn toàn tuyệt chủng và thường được các nhà cổ sinh vật học tìm thấy ở dạng hóa thạch. Các dạng sống - cây thường xanh và cây bụi, cũng như các loại cây leo quý hiếm. Thực vật hạt trần được đại diện bởi một số lớp:
- Cycads: xycad rũ xuống, len gai, bovenia, v.v.
- Bennettites: Williamsonia, Nilsoniopteris (lớp hoàn toàn tuyệt chủng).
- Gnetovye: cỏ đuôi ngựa ma hoàng, Velichia mirabilis.
- Ginkgo: Bạch quả.
- Cây lá kim: vân sam, linh sam, thông, bách xù, tuyết tùng, v.v.
Sự đa dạng loài lớn hơn đáng kể là yếu tố phân biệt thực vật hạt kín với thực vật hạt trần. Có khoảng 300 nghìn loài thực vật hạt kín - đây là hơn một nửa số loài thực vật trên hành tinh. Chúng tồn tại dưới dạng cây gỗ, cây bụi, cây thảo sống lâu năm và hàng năm, dây leo. Cách phân loại của chúng khác nhau.đa dạng và phức tạp, cụ thể là:
Lớp Monocots:
Gia đình:
Ngũ cốc: lúa mạch đen, yến mạch, lúa mì, v.v.
Hoa loa kèn: lily, tulip, tỏi, hành, v.v.
Lớp Dipartite:
Gia đình:
Solanaceae: khoai tây, thuốc lá, sương mai, dope, henbane, v.v.
Asteraceae: hướng dương, ngải cứu, bồ công anh, atisô Jerusalem, v.v.
Đậu: đậu nành, đậu xanh, đậu Hà Lan, đậu cô ve, …
Cải: bắp cải, củ cải, củ cải, củ cải, …
Rosaceae: hoa hồng, hoa hồng dại, thanh lương, anh đào, v.v.
Cơ quan sinh sản
Điểm khác biệt chính giữa thực vật hạt kín và thực vật hạt trần là cơ quan sinh sản hữu tính. Trong nhóm đầu tiên, đây là một bông hoa, trong bầu nhụy có hạt (quả) được hình thành sau khi thụ tinh. Nó bao gồm nhị - cơ quan sinh dục đực, nhụy - cơ quan sinh dục cái (quả sẽ phát triển từ đó), tràng hoa với cánh hoa, bầu và cuống. Hoa có nhiều hình dạng, màu sắc khác nhau tùy thuộc vào loại cây.
Ở cây hạt trần, chức năng này được thực hiện bởi một chồi đã sửa đổi - một hình nón, có thể là đực hoặc cái, có thể dễ dàng đánh giá bằng kích thước của nó. Các noãn phát triển trên vảy và sau đó hạt được hình thành.
Bón phân
Quá trình thụ tinh là điểm khác biệt cơ bản giữa cây hạt trần và cây hạt kín. Ở cây hạt trần, nó khá đơn giản. Trong túi phấncó sự trưởng thành dần của các hạt phấn, sau đó được chuyển sang giao tử cái. Một tinh trùng (giao tử đực) chỉ thụ tinh cho một trứng, sau đó một hạt được hình thành. Quá trình này diễn ra trong các noãn hoặc megasporangia.
Hoa có khác. Sự thụ tinh kép diễn ra ở đây, đây là cách thực vật hạt kín khác với thực vật hạt trần. Tóm lại, quá trình này được mô tả bởi nhà khoa học trong nước S. G. Navashin năm 1898. Nó xảy ra như sau: hai tinh trùng nảy mầm từ hạt phấn bên trong buồng trứng, một trong số chúng thụ tinh với trứng để từ đó hạt phát triển, tế bào thứ hai - tế bào trung tâm tạo ra nội nhũ - nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho phôi.
Sự hình thành bào thai
Sau khi thụ tinh, thực vật có hoa tạo thành quả - điều phân biệt thực vật hạt kín với thực vật hạt trần. Sự hình thành bào thai có hạt bên trong xảy ra bằng cách sửa đổi các thành của buồng trứng. Nhưng đôi khi bao hoa, nhị hoa và đài hoa tham gia vào quá trình hình thành của nó, tất cả phụ thuộc vào loại cây. Lúc này, sự di chuyển của các chất khoáng và hữu cơ trong cây hướng về bào thai, có thể làm cạn kiệt các mô khác. Trái cây, giống như thành phần loài của thực vật hạt kín, được đặc trưng bởi nhiều dạng khác nhau.
Cây hạt trần khác với cây hạt kín ở chỗ không có quả. Hạt của chúng nằm lộ thiên trên hình nón và không được bảo vệ bởi bất cứ thứ gì. Tuy nhiên, họ có các thiết bị đặc biệt cho phép họ mở rộngkhoảng cách xa.
Phân phối
Phương pháp phát tán hạt là một tình tiết quan trọng giúp phân biệt cây hạt trần với cây hạt kín. Trong nhóm đầu tiên, điều này xảy ra theo cách duy nhất - với sự trợ giúp của gió. Do đó, các hạt được trang bị các mầm non, phần phụ hình cánh và cấu trúc màng. Các chuyển động của không khí có thể phát tán những hạt giống như vậy trong một khoảng cách đáng kể, điều này đảm bảo sự mở rộng phạm vi của một loại cây cụ thể.
Ở thực vật hạt kín, phương pháp phát tán hạt đa dạng hơn. Điều này xảy ra với sự tham gia của gió, côn trùng, chim, động vật có vú, con người. Một số hạt có phần đính kèm và phần phát triển có thể bám vào quần áo hoặc lông động vật và do đó di chuyển được một quãng đường dài. Nhiều loại trái cây có cùi ngọt, mọng nước, có thể ăn được cho người và động vật, giúp phát tán hạt giống.
Cấu trúc của các mô dẫn điện
Cấu trúc của hệ thống dẫn là thứ giúp phân biệt cây hạt trần với cây hạt kín. Ở những cây già hơn, sự chuyển động của nước và chất dinh dưỡng trong các mô không mạnh. Chất lỏng di chuyển chậm dọc theo các khí quản - các ống rỗng có thành dày và vách ngăn đục lỗ. Chúng là một phần của xylem và cung cấp dòng chất lỏng đi lên - từ rễ đến lá. Tracheids có thể nhìn thấy rõ ràng khi quan sát dưới kính hiển vi.
Hệ thống dẫnthực vật hạt kín hoàn thiện hơn. Ở những cây này, các khí quản đã được biến đổi thành mạch. Đây là những ống rất dài (ở một số loài dây leo, chúng dài tới hàng chục mét), qua đó dòng chảy tăng cường của chất lỏng và chất dinh dưỡng được thực hiện. Đặc điểm cấu trúc này góp phần thúc đẩy quá trình hoạt động tích cực hơn của nhiều quá trình sinh lý quan trọng trong thực vật: hình thành chất diệp lục, quang hợp, hô hấp.
Ưu điểm tiến hóa
Thực vật hạt trần tồn tại trên Trái đất lâu hơn nhiều so với thực vật hạt kín. Tuy nhiên, mặc dù vậy, chúng vẫn chưa đạt được sự đa dạng về loài và hình thành đặc điểm của các loài thực vật có hoa trẻ hơn. Thực vật hạt kín khác thực vật hạt trần như thế nào? Những thuận lợi nào đã cho phép chúng chiếm vị trí thống trị trong thế giới thực vật của hành tinh? Có một số điểm xác định điều này, đó là:
- Sự xuất hiện của một bông hoa hấp dẫn côn trùng đã làm tăng cơ hội thụ phấn cho cây;
- nhiều lựa chọn thụ phấn;
- buồng trứng bảo vệ noãn khỏi những tổn thương có thể xảy ra;
- thụ tinh kép cho phép mầm của hạt nhận đủ dinh dưỡng để phát triển;
- quả mọng nước giữ hạt bên trong;
- tăng cách phân phối hạt giống;
- sự đa dạng của các dạng sống (cây cối, cỏ, cây bụi) cho phép bạn tạo ra nhiều hốc sinh thái hơn;
- hệ thống dẫn điện được củng cố bởi các mạch máu, giúp kích hoạt nhiều quá trình sinh lý cần thiết của cơ thể thực vật.
Điểm khác biệt chính. Tóm tắt
Vậy, sự khác biệt giữa thực vật hạt trần và thực vật hạt kín là gì? Tóm lại, sự khác biệt chính giữa đại diện của cả hai nhóm được trình bày trong bảng.
| Ký | Hạt trần | Thực vật hạt kín |
| Xuất xứ | Kỷ đại Cổ sinh | Kỷ nguyên Mesozoi |
| Thời đại lịch sử | Về 370 Mã | 125-150 Ma |
| Đa dạng về loài | Khoảng 1000 loại | Khoảng 300 nghìn loài |
| Đa dạng các dạng sống | Chủ yếu là cây và bụi | Cây, bụi, thảo mộc |
| Vị trí hạt giống | Mở, không được bảo vệ | Nằm bên trong quả |
| Thụ phấn | Gió thổi | Gió, côn trùng, chim, tự thụ phấn |
| Bón phân | Đơn giản | Đôi |
| Sự hiện diện của thai nhi | Không | Có |
| Sự chuyển động của nước trong các mô | Bằng khí quản (dòng đi lên chậm) | Thông qua các mạch (khuếch đại dòng lên) |
Các biện pháp thích nghi tiến hóa như bảo vệ hạt giống, thụ tinh kép, thụ phấn bằng côn trùng và hệ thống mạch máu được cải thiện đã cho phép thực vật hạt kín thống trị hệ thực vật trên hành tinh.
