글로벌 세계 대백과사전/생물II·식물·관찰/식물의 계통과 분류/속 씨 식 물/속씨식물

속씨식물

－植物

오늘날 지구상에서 가장 번성하고 있는 고등 식물로서, 여러 가지 환경에 적응하여 열대에서 극지방까지, 또는 사막이나 고산대에서 해안, 그리고 얕은 바다에 이르기까지 세계 각지에 널리 분포하고 있다. 현재까지 알려진 종수는 분류학자에 따라서 다소 차이가 있으나, 대략 300과의 15만 종이 있다고 한다. 이처럼 많은 종류의 속씨식물이 삼림이나 초원을 이루면서 지구를 뒤덮게 된 것은 불과 1억 년 전인 중생대의 백악기 중기부터라고 한다. 그러나 이들 속씨식물이 더욱 발달하게 된 것은, 그 후 백악기가 끝날 무렵부터 신생대 제3기 초에 걸친 시기로, 이 때부터 비로소 현재와 같은 정도의 속으로 분화되었다고 생각된다.

화석에 나타나는 증거에 의하면, 가장 오래 된 속씨식물이 나타난 것은 중생대의 트라이아스기 말기 무렵이라고 하는데, 이 화석이 속씨식물인지 아닌지는 확실히 밝혀지지 않았다. 그러나 추측되는 바로는 백악기 초에 속씨식물이 북반구에 나타나서 점차 남쪽으로 그 분포 범위가 넓혀졌던 것으로 보인다. 이에 대한 증거로서, 그린란드 등지에서는 이 무렵의 지층으로부터 플라타너스속이나 목련속 등의 식물로 여겨지는 화석이 나타나고 있다.

속씨식물은 피자식물(被子植物)이라고도 하며 겉씨식물과 대응하는 분류군이다. 나무나 풀이며 줄기 관다발의 물관부에는 물관요소가 있고 체관부에는 반세포가 보인다. 잎은 홑잎, 겹잎 등 종·속에 따라 여러 형태로 나타난다. 꽃은 단성화나 양성화이며, 아래부터 꽃받침조각·꽃잎·수술·암술 등의 순서로 배열된다. 꽃덮이에는 꽃받침조각과 꽃잎이 구별되지 않는 것(목련과), 꽃받침조각이 꽃잎처럼 보이고 꽃잎이 없는 것(미나리아재비과) 등 다양한 형태가 있다. 수술은 감수분열로 꽃가루를 만드는 꽃밥과 자루 형태인 수술대로 분화된다. 암술은 심피(心皮)라고도 하며, 잎과 같은 기관으로 수분(受粉)을 하는 암술머리, 밑씨를 만드는 씨방, 이들 사이에 있는 암술대 등 3부분으로 이루어진다. 밑씨는 1개이고 2장의 주피(珠皮)로 싸인 주심(珠心)과 밑씨주머니로 되어 있다. 밑씨주머니는 주심조직에서 분화된 밑씨주머니 모세포의 감수분열로 생긴 밑씨주머니 세포에서 유래한다. 밑씨주머니 세포는 3회분열로 보통 8핵 7세포로 가진 밑씨주머니가 된다. 속씨식물은 특유한 수정형식인 중복수정을 한다. 꽃가루가 바람이나 곤충 등에 의해 암술머리에 수분되면 꽃가루관이 형성되어 밑씨로 벋으면서 꽃가루관핵 1개와 생식핵 2개를 만든다. 생식핵중 1개는 난세포와 수정하여 배를 만든다. 다른 1개는 2개의 극핵과 합체하여 배젖을 만드는데 이것이 중복수정이다. 배젖이 잘 발달한 감나무나 벼 등 많은 식물에서는 종자 속에서 발달한 떡잎이 일시 휴면한 뒤 그대로 자라서 지상에 나타난다. 그러나 배젖이 없는 종자인 콩과·참나무과 등의 경우는 배젖 대신에 떡잎이 발아에 필요한 양분의 공급원이므로 땅 위로 뻗어 나오는 것은 떡잎이 아니고 보통잎이다. 속씨식물은 신생대에 크게 번영한 분류군이며 쌍떡잎식물과 홑떡잎식물로 구별된다. 지금까지 약 300과 30여 만 종이 알려져 있다.

기원과 계통

起源－係統

속씨식물의 기원과 계통에 대해서는 아직까지 밝혀지지 않은 점이 많다. 일반적으로 속씨식물의 특징을 불완전하게 나타내는 무리들은 원시적인 속씨식물로 간주할 수 있다. 예를 들면, 각 심피가 각각 독립된 씨방을 만드는 이생 심피 무리는 원시적인 형으로 본다. 또한, 속씨식물이면서 물관 대신 헛물관을 가지는 죽절초 등의 여러 속도 원시적인 속씨식물로 본다. 이 밖에, 꽃을 구성하는 수술이나 암술이 적은 수가 동심원 모양으로 배열된 것보다는 많은 수가 나선 모양으로 배열된 것이 더 원시적이라고 생각된다.

한편, 줄기에서 잎으로 관다발이 들어갈 때 잎자루 밑부분에 생기는 관다발의 절단부, 즉 엽극도 그 수가 다수인 경우로부터 5개, 3개를 거쳐 단지 1개인 경우(1엽극성) 등이 있어, 이것도 또한 일련의 진화 방향을 나타내는 것이라고 생각하는 학설도 있는데, 이 학설에 따르면 엽극이 다수인 종류는 원시형이라고 할 수 있다. 위에서 설명한 각 형질의 진화 방향을 종합하여 보면, 많은 원시적인 형질을 가진 무리가 현존하는 식물의 기원으로 추측된다. 따라서, 위의 원시적인 특징을 많이 포함하고 있는 목련목에 속하는 식물군을 특히 속씨식물의 기원이 되는 원시적인 식물 무리라고 여기고 있다.

속씨식물의 특징

－植物－特徵

심피와 태자리

心皮－胎－

속씨식물의 특징을 한 마디로 말하기는 어렵지만, 다음의 특징이 가장 중요하다고 할 수 있다. 즉, 밑씨가 심피 위에 드러나 있는 겉씨식물과 달리, 심피가 밑씨를 싸서 그 양끝이 합쳐짐으로써 씨방을 이루고 있다는 것이다. 이와 같은 특징은 속씨식물을 구별하는 근거가 되므로, '속씨식물'이라는 이름은 바로 이러한 데서 유래되었다. 이 때, 심피가 합쳐진 정도는 진화에 따라 여러 가지가 있다. 즉, 원시적인 속씨식물에서는 심피가 불완전하게 유합하고 있어 심피가 약간 벌어진 채 그 가장자리에 밑씨가 늘어져 있는 경우도 있다. 그러나, 대부분의 속씨식물에서는 하나하나의 심피가 각각 독립된 다수의 씨방을 만들거나 또는 몇 개의 심피가 서로 유합하여 하나의 큰 씨방을 만든다. 여기서 앞의 경우를 '이생 심피'라고 하며, 목련과·미나리아재비과 등에서 볼 수 있는 반면, 뒤의 경우는 '합생 심피'라고 하며, 많은 속씨식물에서 일반적으로 볼 수 있다.

한편, 씨방 안에서 밑씨가 만들어지는 곳을 '태자리'라고 하는데, 이 때 밑씨가 형성되는 모양은 여러 가지이다. 즉, 이생 심피인 경우에는 심피의 가장자리가 되는 유합 부분(봉합선)에 밑씨가 2열로 배열한다. 반면, 합생 심피인 경우에는 심피의 유합 정도에 따라서 씨방의 옆벽 안쪽에 몇 열(심피수의 2배)이 배열되는 경우(측막 태자리)와 씨방 중앙을 세로로 지나는 축 위에 배열되는 경우(중축 태자리), 또는 씨방 바닥에 직립되어 생기는 경우(독립중앙 태자리) 등이 있는데, 이들은 모두 심피 유착의 진화 과정을 설명해 주는 것이다.

중복 수정

重複受精

속씨식물의 특징으로서 또 하나의 중요한 점은 중복 수정이라고 할 수 있다. 암술 머리에 붙은 꽃가루는 꽃가루관을 뻗어 그 끝이 밑씨에 이르는데, 이 꽃가루관 속에서 생식핵이 분열하여 2개의 정핵이 만들어진다. 이 중 하나는 배낭 속의 난세포와 수정하여 다음 세대의 배가 되며, 다른 하나의 정핵은 배낭 중앙부에 있는 극핵 2개와 합체하여 핵상이 3n인 배젖이 된다. 이와 같이 2개의 정핵이 각기 난세포·극핵과 수정하여 배와 배젖을 만드는 것을 '중복 수정'이라 하는데, 이것은 속씨식물에서만 볼 수 있는 현상이다. 이러한 현상을 속씨식물에서 공통적으로 볼 수 있다는 점은, 속씨식물이 한 조상에서 유래된 무리라는 것을 추측하게 한다.

물관

－管

이 밖에도 속씨식물에서의 공통적인 특징은 관다발에 물관이 있다는 것과 체관부에 반세포라는 세포가 있다는 것이다. 물관은 세로로 이어진 세포의 연결 부분이 관통되어 긴 관이 된 것인데, 양치식물이나 겉씨식물에서는 이러한 물관 대신 각 세포의 위아래가 뾰족하게 되어 접촉면이 편평하지 못하며, 또한 완전히 관통되어 있지 않은 헛물관으로 되어 있다. 따라서, 식물은 진화된 무리일수록 헛물관 대신 물관을 갖는다는 것을 알 수 있다. 한편, 반 세포는 체관 세포의 옆벽을 따라 배열된 편평하고 길쭉한 세포로 핵과 원형질을 가진 살아 있는 세포인데, 이것도 속씨식물에서만 찾아볼 수 있는 특징이다.

쌍떡잎식물과 외떡잎식물

속씨식물은 크게 쌍떡잎식물과 외떡잎식물로 나누어지는데, 이름에서도 알 수 있듯이 앞의 것에서는 떡잎이 2개 또는 그 이상인 반면, 뒤의 것에서는 단지 1개이다. 그러나 이 밖에도 여러 가지의 차이가 있으므로, 이 두 무리의 식물은 계통적으로 상당히 차이가 있다고 생각된다.

예를 들면, 쌍떡잎식물의 관다발은 동심원 모양으로 배열되어 보통 안쪽에 물관부, 바깥쪽에 체관부, 때로는 물관부를 사이에 두고 양쪽에 체관부가 배열되는 등 규칙적으로 배열되어 있다. 이에 비해, 외떡잎식물의 관다발은 불규칙적으로 흩어져 있다. 또한, 쌍떡잎식물의 잎맥은 그물맥인 반면, 대부분의 외떡잎식물의 잎맥은 나란히맥이다. 한편, 꽃의 구조는 두 무리 모두 다양하지만, 일반적으로 외떡잎식물의 꽃덮이조각, 암술머리나 씨방실, 태자리 등은 3개 또는 그 배수(보통 6개)인 것이 많다. 그러나 쌍떡잎식물에서는 이들이 4나 4의 배수, 또는 5나 5의 배수로 이루어지는 경우가 많다.

이와 같이 쌍떡잎식물과 외떡잎식물은 여러 가지 진화 단계를 볼 수 있는데, 2가지 중에서 어느 한 편을 다른 한 편의 선조라고 볼 수는 없다. 그러나, 일반적으로 쌍떡잎식물쪽에 원시적인 종류가 많은 데 비해, 외떡잎식물에서는 난초과와 같이 매우 진화된 특수한 무리를 볼 수 있다.

쌍떡잎식물

雙－植物

속씨식물 중에서 떡잎의 수가 두 개인 것을 말하며 외떡잎식물에 상대되는 분류군이다. 떡잎의 수를 식물의 중요한 분류 형질로서 처음으로 받아들인 사람은 프랑스의 로베르이며, 이후 쥐시외가 이것을 기초로 무떡잎식물(은화식물)·외떡잎식물·쌍떡잎식물의 3군으로 분류했다. 이것이 자연분류의 출발점이 되었다. 쌍떡잎식물의 떡잎은 2개이나 그 중에는 떡잎이 1개 또는 3개 이상의 종류도 있다.

쌍떡잎식물의 생활형은 다양하며, 목본·초본·한해살이풀·여러해살이풀 등 여러 가지이다. 잎은 잎자루와 잎새로 분화하고, 턱잎이 있는 것, 기부가 잎집으로 되는 것 등이 있다. 잎맥은 1차맥으로 깃모양맥·손바닥 모양맥·평행맥 등을 볼 수 있고 2차맥은 그물맥이다. 줄기는 대부분 진정중심주이며, 물관부와 체관부 사이에는 관다발형 성층이 있고 2차비대생장을 한다. 이 결과 다량으로 형성된 2차물관부는 목질부가 된다. 꽃은 꽃받침조각·꽃잎·수술·암술 등의 화엽으로 되어 있다. 대부분 5수성인데 4수성이나 3수성인 것도 있다. 화엽은 원시적인 것에서는 떨어져 나고, 진화한 것에서는 붙어 나는 경향을 보인다. 쌍떡잎식물은 크게 통꽃류와 갈래꽃류로 분류할 수 있다. 꽃을 진화상에서 보면 방사대칭에서 좌우대칭으로 이행되었음을 알 수 있다. 종자가 발아하여 생긴 떡잎에는 땅 위로 나오는 것과 땅 속에 남는 것이 있다. 어린눈은 떡잎의 사이에서 자라며 대체로 어린뿌리는 발달하여 원뿌리가 된다.

외떡잎식물

－植物

속씨식물 중 떡잎이 1개인 식물로 단자엽식물이라고도 한다. 상대되는 분류군인 쌍떡잎식물에 비해서 떡잎의 수 외에 꽃부분이 3의 수로 되는 것이 많으며, 관다발이 흩어져 있고 형성층이 없다. 따라서 진정한 뜻의 2차 생장을 하지 않는다. 잎은 어긋나고 가늘고 길며 가장자리에는 톱니가 없고 잎맥은 나란히맥인 것이 대부분이다. 그러나 이 중 어느 특징을 취해도 절대적인 구별이 되는 것이 없다. 따라서 이러한 것을 자연적인 구별이라 한다. 외떡잎식물의 미나리아재비류나 벗풀류의 꽃들은 배(胚)의 구조는 다르나 똑같이 이생심피이고 수술의 수가 많으므로 이 부근에서 2군이 분화된 것으로 생각하는 경우가 많다. 외떡잎식물은 세계에 약 2,000여 속 4만 종이 분포되어 있으나 쌍떡잎식물보다는 적다.