글로벌 세계 대백과사전/생물II·식물·관찰/식물의 생태와 형태/슈트·줄기·잎·뿌리/잎

잎은 식물의 생명 유지에 절대적으로 필요한 생리 작용인 광합성 작용이 이루어지는 기관이다. 따라서, 잎은 줄기 둘레에 겹치지 않도록 규칙적으로 배열되어 있으며, 편평한 모양을 하고 있어 빛을 쉽게 받아들일 수 있다.

식물은 생태적으로 여러 가지 조건에 적응하면서 생활하고 있으므로, 그 적응 환경에 따라서 매우 다양한 모양이나 구조를 갖고 있다.

잎은 생장점의 옆 돌기로서 발생하여 평면적인 형태로 발달하며, 여러 발달 과정에 의해 다양한 잎이 만들어진다.

잎의 구조

잎의 단면을 관찰하면, 위와 아래에 표피가 있고 군데군데에 기공이 있다. 기공은 2개의 공변세포에 의해 만들어진 구멍으로, 특히 잎의 아랫면에 많은데, 공변 세포의 팽압 변화에 의해 열리기도 하고 닫히기도 한다. 공변 세포에는 많은 엽록체가 존재한다.

위, 아래의 표피 사이에는 엽록체를 풍부하게 가진 울타리 조직과 해면 조직이 존재하는데, 이들을 묶어서 '엽육 조직'이라고 하며, 광합성은 주로 이 부분에서 이루어진다, 엽육 조직의 사이사이에는 잎맥이 뻗어 있다. 잎맥은 줄기의 관다발과 연결되어 있는데, 위쪽에 물관부, 아래쪽에 체관부가 존재하며, 중요한 물질 통로 역할을 하고 있다.

한편, 표피에 위치하고 있는 기공을 통하여 산소나 이산화탄소가 출입하고, 또 수증기의 형태로 물이 나가는데, 이 때 엽육 조직의 세포 간극이 기체의 통로가 된다.

표피계

表皮系

잎의 표피계에는 표피 세포·털·기공의 공변 세포 등이 포함된다.

표피 세포는 잎 내부의 조직을 보호하는 기능을 하며, 대부분이 한 층으로 되어 있다. 표피 세포의 바깥쪽 면에는 큐티클층으로 덮여 있어서, 표피 세포로부터 공기 중으로 물이 증발하는 것을 막는 등 강한 보호층의 역할을 하고 있다.

털은 주로 보호하기 위한 것과 분비하기 위한 것이 있으며, 이 밖에 기능이 알려지지 않은 것도 많다. 단세포로 되어 있는 것과 다세포로 되어 있는 것이 있는데 어느 것이나 표피계에 속하는 세포로 구성되어 있다.

공변 세포는 2개가 쌍이 되어 1개의 기공을 만든다. 공변 세포에는 엽록체가 있어서, 광합성 작용이 이루어진다. 한편, 기공은 증산 작용을 조절하고, 광합성에 필요한 이산화탄소를 흡수하며 호흡과 관계 있는 산소와 이산화탄소를 교환한다.

기본 조직계

基本組織系

잎의 기본 조직계를 이루는 부분은 엽육 조직, 즉 울타리 조직과 해면 조직이다. 울타리 조직 세포는 세로로 길며, 보통 엽육 조직 위쪽의 한 층에서 여러 층까지의 부분에 위치하며 엽록체를 많이 포함하고 있다. 해면 조직 세포는 불규칙하게 가로로 잡아당겨진 모양을 하고 있으며, 엽육 조직의 아래쪽에 위치하고 있다.

세포 간극은 울타리 조직 부분에는 비교적 적고 해면 조직의 부분에 많다. 그러나 실제로 세포간극의 표면적은 오히려 울타리 조직이 해면 조직보다 크다고 한다. 이러한 세포 간극의 표면적이나 부피는 모두 광합성·호흡·증산 작용의 능률과 밀접한 관계를 갖고 있다.

일반적으로, 빛이 많은 곳의 잎(양지엽)에는 울타리 조직이 많은 반면, 빛이 적은 곳의 잎(음지엽)에는 울타리 조직이 적다. 이 관계는 식물의 종류에 따른 잎의 구조 차이에서도 볼 수 있고, 또 한 그루의 나무에서 남쪽을 바라 보고 있어서 햇빛을 잘 받는 잎과 북쪽을 바라 보고 있어서 햇빛을 거의 받지 못하는 잎 사이에서도 나타난다.

관다발계

管－系

잎맥은 물관부와 체관부를 가지고 있어, 물과 기타 물질을 운반하고 있는데, 줄기에서 갈라진 부분은 굵지만 말단으로 갈수록 가늘어진다.

잎의 관다발은 '관다발초'라고 하는 1층의 세포층으로 에워싸여 있는 경우가 많다. 그러나 관다발초가 2층인 경우도 있는데, 이 때 바깥쪽 층은 엽록체가 풍부한 매우 유조직적인 세포로 이루어져 있다.

이와 같은 현상은 외떡잎식물인 벼과나 방동사니과에서 흔히 볼 수 있으며, 쌍떡잎식물인 갯는쟁이 등도 이러한 구조를 하고 있다.

최근에, 이와 같은 구조를 가진 잎에서 종래 알려져 있던 광합성과는 기본적으로 다른 형태의 광합성이 이루어지고 있음이 알려져, 구조와 기능이 서로 밀접히 관련되고 있음을 증명해 주고 있다.

잎의 종류

잎의 외형

－外形

일반적인 잎은 기본적으로 잎몸과 잎자루, 그리고 턱잎으로 이루어져 있다. 식물 중에는 이 3부분을 모두 갖춘 완전잎(벚나무)이 있는가 하면, 잎몸와 잎자루만을 갖춘 불완전잎(보리)도 있다.

특히, 외떡잎식물에서는 잎의 아랫부분이 줄기를 싸고 있는데, 이것을 잎집이라고 한다. 잎몸의 주변은 톱니처럼 들쑥날쑥하게 된 것이 많다.

보통 잎몸이 1장인 경우를 홑잎, 갈라져 있는 경우를 겹잎이라고 하며, 겹잎의 경우 갈라져 있는 하나하나의 잎을 작은잎이라고 한다. 작은잎이 잎축의 좌우에 배열되는 것을 깃꼴 겹잎(아카시아), 잎자루 끝에 몇 장의 작은잎이 달리는 것을 손꼴 겹잎(으름)이라고 한다. 또, 새발 모양으로 달리는 것을 새발꼴 겹잎(거지덩굴)이라고 한다. 작은잎 1장씩이 다시 1장의 겹잎꼴이 되는 것을 2회 겹잎이라 하는데, 깃꼴이면 2회 깃꼴 겹잎(자귀나무)이라 한다.

잎자루는 팔손이에서와 같이 긴 것이 있는가 하면, 잎몸에서 잎자루에 걸쳐 점점 가늘어지므로 어디서부터 잎자루인지 분명하지 않은 것(민들레), 잎자루가 없는 것(고추나물) 등 여러 가지가 있다. 미모사의 잎자루에서, 아랫부분의 볼록한 부분을 엽침(葉枕)이라고 한다.

잎의 표면과 뒷면이 뚜렷히 구별되는 보통의 잎을 '양면엽(兩面葉)'이라고 한다. 반면 솔잎처럼 내부 구조에서는 물관부와 체관부의 배열 상태로 앞뒤를 구별할 수 있지만, 겉으로 보아서는 그 구별이 불가능한 경우를 '등면엽(等面葉)'이라고 한다.

한편, 파의 잎은 겉으로 보아서는 앞·뒷면이 서로 같다. 또, 횡단면에서 보아도 관다발은 원기둥 모양의 잎몸 주변에 줄지어 배열되어 있으며, 물관부가 안쪽, 체관부가 바깥쪽에 위치한다. 그러나 줄기나 다른 잎을 싸고 있는 잎의 밑등에서는 표면과 뒷면을 구별할 수 있다. 원기둥 모양으로 되어 있는 녹색 부분은 잎의 뒷면이 발달하여 된 것이다.

결국, 이 부분은 잎의 한 면으로 이루어져 있는데, 이러한 잎을 '면엽(面葉)'이라 하며, 대표적으로 붓꽃이나 창포의 잎이다. 특히, 연꽃 잎에서는 잎의 뒷면에 잎자루가 붙어 있으므로 이를 '순상엽(楯狀葉)'이라 하는데, 이것은 잎몸의 양쪽 밑등이 붙어서 된 것이다.

잎맥

－脈

잎맥은 크게 두갈래맥, 나란히맥, 그물맥의 3가지로 나눌 수 있다.

두갈래맥은 대부분의 양치식물에서 볼 수 있다. 1개의 잎맥이 2개로 갈라지고 다시 두 줄씩으로 갈라져 가는 형태인데, 이것의 전형은 겉씨식물의 은행잎에서 나타난다. 이와 같은 두갈래맥은 원시적인 분지 방법으로 간주되고 있다.

나란히맥은 외떡잎식물에서 볼 수 있으며, 주된 잎맥들은 작은 결합맥으로 연결되어 있다.

한편, 그물맥은 보통 쌍떡잎식물에 존재하는데, 주맥(중륵맥)이 두드러지게 나타나며, 여기에서 잎 가장자리를 향해 주된 잎맥이 깃꼴로 갈라져 나온 잎맥을 깃꼴맥(벚나무), 몇 줄의 잎맥이 손바닥을 벌린 것처럼 갈라져 나온 잎맥을 손꼴맥(단풍나무)이라 한다. 이 밖에 차례차례 옆으로 붙어가는 새발꼴맥(버즘나무)도 있다.

특수한 잎

特殊－

위에서 설명한 잎맥 외에, 보통 잎과 다르지만 꽤 흔히 볼 수 있는 특수한 잎도 있는데, 떡잎, 저출엽(低出葉), 고출엽(高出葉)이 바로 이러한 예이다.

배에 만들어지는 떡잎은 식물체에 최초로 달리는 잎으로서, 보통 겉씨식물에서는 여러 개, 외떡잎식물에서는 1개, 쌍떡잎식물에서는 2개가 있다.

저출엽에는 겨울눈을 싸는 비늘잎이나 겨드랑이눈의 맨 처음의 잎으로 만들어지는 전출엽 등이 속하며, 꽃눈을 싸서 보호하는 포엽은 고출엽에 속한다.

한편, 꽃의 각 부분인 꽃받침·꽃잎·수술·암술 등도 잎이 변화한 것이라고 생각되므로 꽃잎이라고 한다.

큰잎과 작은잎

솔잎란과 석송의 잎은 작은잎인데 비해 현존하는 다른 대부분의 식물 잎은 큰잎이다. 작은잎과 큰잎의 인식은 계통 관계와 밀접한 관련을 갖는다. 여기서 말하는 작은잎은 겹잎을 구성하는 단위로서의 작은잎과는 그 의미가 다르다.

잎의 변태

변태란 잎의 모양과 기능에서 벗어난 것을 의미하는데, 잎이 변태된 예로서 특히 중요한 것은 꽃을 구성하는 기관들인 꽃받침, 꽃잎, 수술, 그리고 암술이 되는 잎인 심피이다. 즉, 1개의 꽃은 1개의 슈트가, 그리고 꽃을 구성하는 잎은 그 슈트의 잎이 변태된 것이다.

완두의 덩굴손은 잎의 일부가 변태된 것으로 '엽성 덩굴손'이라고 한다. 한편, 잎에 해당하는 부분이 바늘 같은 가시로 변태된 것은 '엽침'이라고 한다. 이러한 예는 선인장류에서 흔히 볼 수 있다.

이 밖에 벌레를 잡는 '낭상엽'도 잎이 변태된 것으로 병자초 등에서 볼 수 있다. 또, 생이가래에서와 같이 뿌리와 같은 모양으로 된 잎은 '근상엽'이라 하는데, 물 속의 부생 식물에서 흔히 볼 수 있다.

잎의 발생·생장

잎이 발생하고 생장하는 과정은 대체로 4단계로 생장이 나타나며, 이 생장이 진행되면 잎새를 만들기 시작한다. 이 때 그 밑부분은 커지지 않고 남아 있다가 개재 생장에 의해 잎자루가 된다. 정단 생장, 주연 생장은 개재 생장의 진행에 따라 차츰 활동성을 잃어간다.

일반적으로, 발생에 이어 먼저 잎의 축 방향으로 나누어 생각할 수 있다. 먼저 발생, 다음에 정단(頂端) 생장, 주연(周緣) 생장, 끝으로 개재(介在) 생장의 순인데, 각 단계는 상호 병행적으로 나아가는 과정이기 때문에 시기적으로 뚜렷하게 구분할 수 없다.

엽원기의 분열 조직

葉原基－分裂組織

정단 생장이 활발한 시기에, 잎 원기의 끝 부근에는 세포 분열이 활발한 부분이 있는데, 이 곳이 엽원기의 정단 분열 조직이다. 그러나 잎이 커지는 데는 한도가 있으므로, 그 정단 분열 조직도 슈트나 뿌리에서의 반영속적인 정단 분열 조직과는 기능이 다소 다르다. 한편, 주연 생장이 활발한 시기에는 엽원기 주연에 세포 분열이 활발한 주연 분열 조직이 존재한다.