被子植物,在
分类学上常称为
被子植物门。它是有胚植物中为数最多且最为人熟悉的一种。
特征
花
开花植物的花朵是其和其他种子植物间最显著的不同。花朵让开花植物能够有更广阔的演化关系,且延展了其生态上的利基,以致能使开花植物在陆地上的生态系中称霸。
开花植物的雄蕊比起和其相对应的裸子植物的器官要轻小的多,且随着时间使花朵更具多样性,因其对不同特定的授粉方式的适应能力,如某些特殊的授粉媒介。雄蕊亦随着时间演化出了防止自体授粉的机制,更增加了其多样性,让开花植物有着更多的优势。
缩小的雄体
开花植物雄体的缩小可能是演化来减少其由授粉(即花粉到达母株)至进入
子房受精的时间缩短。在裸子植物中,受精的时间可能长达一年之久,而开花植物则可以在授粉后的很短时间内开始其受精的程序。这使得开花植物能够比裸子植物以极快的速度来产生种子。
紧密地包围着
胚珠的
心皮(心皮和其他补助部份可能会变为果实)
被子植物紧密的心皮允许其去适应不同的授粉方式,且避免其自体授精的发生,因此维持其多样性的续增。当胚珠受精了之后,心皮和其他周围的组织便会发展成一颗果实,另一个使被子植物可以增加其在陆地生态系优势的机会,以其演化出多样机制的适应能力。
缩小的雌体
缩小的雌体如同缩小的雄体一般,演化成有较快结实的能力,终致开花植物有一年生草本的生命周期,而使其占有更多的利基。
胚乳约在受精后至受精卵第一期前开始成形,有很高的养分可提供
胚胎发育之用,且有时亦可提供给幼苗。
这些不同的特征一齐使得被子植物为最多样性且大量的
陆生植物,并且也对人类最有经济重要性。开花植物在陆地生态系中的优势,有个重大的例外,即在针叶林里。
演化
陆生植物已存在了约有四亿二千五百万年之长,从第一个以其水栖同类的简单方式-
孢子传播生殖的植物之来。在海里,植物(和一些动物)能简单地将其自身的部份小复制体传播出去,让它们四处浮动和生长。人们认为这便是早期的植物(如现今的蕨类)的繁殖方式。但植物很快地便发展出保护其复制体,如干旱和其他在陆地上比在海洋里很合适的多余措施来。这类保护变成了种子,但还不是花。早期的
种子植物包括有银杏和
松科(如松属和
冷杉属)。花粉-被认为和花朵的发展有最直接的关连,其被发现的化石最早则可上推至一亿三千万年之前。接近近代的花朵化石的突然出现,在演化论中产生了一个问题,被
达尔文称做是“恼人之谜”(abominable mystery)。
已灭绝裸子植物的一些类型,尤其是
种子蕨,被推测是开花植物的祖先,但之中并没有直接的连续化石证据来表示
花朵是如何演化出来的。一些较早的化石,如三叠纪早期的“Sanmiguelia”即被推测是开花植物的祖先之一。依据现在的证据,一些人亦推测开花植物的祖先是由于
三叠纪晚期(两亿四千五百万至两亿零两百万年前)的未知裸子植物分歧出来的。早期的
大羽羊齿类植物至开花植物间的关系仍然是个谜。
被子植物和
买麻藤纲之间亲近的关系-依其形态上的证据,因分子上的分析而出现了争议,而使得买麻藤纲被认为更接近其他的裸子植物。
现代的基因分析(分子系统发生)[1][2]表示,在太平洋的岛屿-
新喀里多尼亚上发现的互叶梅是其他开花植物的旁系,且形态上的研究[3]也推测其可能有着最早开花植物特征的外表。
巨大的开花植物适应辐射(当其在化石上出现著巨大分歧时)出现在白垩纪中期(约一亿年前)。而在白垩纪晚期时,开花植物已成了
陆生植物的优势种族,且许多被认为可归至现今的科内的化石植物(包括
山毛榉、
栎树、枫和
木兰等)也在此时出现。
许多花朵的颜色和形状
一般猜测,花朵的功能从一开始就将其他动物包含进了其生殖的过程中。花粉传播可以不需要鲜艳的颜色和明显的形状,因此这会是个累赘,平白地浪费了植物的养分,除非它们能提供其他的一些好处。对于花朵那突然且完整发展出来的外观,其中一个猜想是因为它们是在一个如岛屿或
岛链之类的孤立地域所演化的。在那里,带有花朵的植物可以发展出和某些特定动物(如黄蜂)有着高度特定的关系,而这即是许多岛内物种发展至现今的方式。此一共生关系-假想黄蜂夹带着花粉由一株植物到另一株植物身上,如同今日的
无花果小蜂一般,最终会导致植物和其共生同伴间高度的特化。岛屿遗传学被认为是物种形成的主要来源,尤其是当其演进似乎需要有次要的过渡形式时。注意,黄蜂并不是一个特例;蜜蜂-明显地和植物演化至特定的共生关系,即源自黄蜂。
同样地,大多数在植物生殖过程中的果实源自于花朵的部份增大。果实通常是利用动物想要吃它的心理,好将其内的种子散播出去。
当许多此类的
共生关系仍然脆弱地无法和
陆生动物竞争和散播时,花朵表现出其不同的有效生殖方式,并散播(不论其真实来源)出去成为
陆生植物的优势类型。
当只有某些艰难的证据显示花朵已存在了一亿三千万年之久时,却有一些环境上的证据显示它们已存在了有两亿五千万年长的时间。一种被植物用来保护其花朵的化学物质-
齐墩果烷在如此古老的化石植物上被发现到,如
大羽羊齿植物[4]其在彼时演化,且带有现代开花植物的许多特征,虽然它们并不知道是否为开花植物,因为只有其茎棘被保留细部地被发现;其为
硅化木最早的一个例子。
叶子和茎在构造上的相似非常重要,因为
花朵在基因上只是对植物
茎叶的适应变化,一个基因的组合通常会对应至一个新芽的形成[5]。大部份的花朵被认为都曾有着不定数量的花朵部份,每一部份通常都和其他部份相区隔(或有关联)。花朵也都曾顷向于长成螺旋的图样,为双性的(在植物内,这是指同一朵花上同时有着雄性和雌性),且子房(雌性部份)占了绝大部份。当花朵更演进之后,某些种类的部份混合在一起,且会有着特定的部份数量和构造,并在每个花朵或植物上有着特定的性别,或至少为“子房下位(Ovary inferior)”。
花朵持续进化至今日;现今的花朵是如此深刻地影响着人类,以致于某些不能在自然界中授粉。现在许多观赏用的花朵也曾是些常见的杂草,只在地面被扰乱时发芽。某些偏向于和人类的稻谷长在一起,或许之间都已经有着共生的关系,且最漂亮的草因为其美丽而不会被拔起,因而发展出一特殊的人择形态[6]。
分类
“被子植物”这一词最先是由保罗·赫尔曼于1690年所提出,做为其植物界里的主要一门,指种子被蒴果包覆的开花植物,与其裸子植物-具
瘦果的开花植物(整个果实或其每一部份在此被视为是一颗种子且裸露在外)相对。卡尔·林奈对此一名词和其反义词亦维持着相同的意涵,但做较局限的应用,做为其二强雄蕊纲(Didynamia)内目的名称。而它要演进至现今所指的范畴,则是直到了
罗伯特·布朗于1827年在
苏铁和
松柏目中确立了真实裸露
胚珠的存在,正确地称呼它们为裸子植物后,才变得可能。在此之前,只要裸子植物被(且通常)指为双子叶开花植物的话,被子植物就会被用做其反义名,加上不同的局限,以做为其他
双子叶植物的总称。
霍夫梅斯特于1851年发现了开花植物中胚珠的变化过程,且决定了其和
维管植物间的关系,此一进展将裸子植物修正为和双子叶植物不同的一纲,而被子植物则渐渐被接受来指裸子植物之外的整个开花植物,且因此包括双子叶植物和
单子叶植物两纲。这即是现今所接受且使用的名词意义。
在大多数的分类学里,开花植物都被视为是一相关的群体,但其阶层并不一定。韦特施泰因系统和
恩格勒系统使用 Angiospermae 这一名称,且将其列为亚门;而 Reveal 系统则是使用 Magnoliophytina 这一名称,亦列为亚门,但随后便将其分成木兰纲、合百纲和蔷薇纲。
塔赫他间系统和
克郎奎斯特系统使用 Magnoliophyta 这一名称,并列为门。戴尔根系统和索恩使用 Magnoliopsida 这一名称,并列为纲。但是,1998年的
APG系统和2003年的APG II系统并不视它为一正式的分类,而把它视为一分支,称之为被子植物分支。