식물 ()
정의
생물계를 구성하고 있는 것 중 세균, 균류, 동물을 제외한 세포벽과 엽록소를 가지고 광합성을 하는 생물.
개설
일반적으로 식물은 다세포로 세포벽을 형성하며, 엽록체로 광합성을 하여 독립영양 생활을 한다. 반면 동물과 같은 운동성은 거의 없다. 대부분의 식물은 육상에서 생활하며 광합성 원생생물인 조류와 구분지어 육상식물이라 지칭하기도 한다.
연원 및 변천
우리나라의 식물이 최초로 서구학계에 소개된 것은 1864년에 러시아인 알렉산더 슐리펜바흐(Alexander Schlippenbach)가 동해안에서 채집한 50여 종류의 식물 표본을 네덜란드 식물학자인 미쿠엘(F. A. W. Miquel)이 정리·발표하면서부터이다.
한반도 관속식물에 대한 집중적인 조사는 20세기 초 주로 일본인 학자들에 의해 시작되었다. 일본 식물분류학자인 나카이 다케노신[中井猛之進]은 한반도 관속식물상에 대한 최초의 종합적인 논의를 이끌었다. 한반도 관속식물상에 대한 포괄적 연구를 수행한 한국학자는 정태현 박사였다. 그는『한국식물도감』(상하권, 1956년·1957년 발간)에서 당시까지 한반도 전역에서 채집된 표본을 근거로 관속식물 249과 990속 3,686종류를 기재하고 도판을 작성하였다.
그 후 이창복 교수가 1980년에 『대한식물도감』에서 190과 1048속 3,954종류를 기재하고 도판을 작성하였다. 이영노 교수는 168과 986속 3,693종류에 대한 간단한 기록과 원색 사진을 포함한 『원색한국식물도감』을 1996년에 펴냈고, 같은 해 이우철 교수도 『한국식물명고』와 『원색기준도감』을 발간하여 190과 1,079속 4,071종류의 식물이 우리나라에 분포하는 것으로 정리하였다.
2000년에 들어서며 많은 양의 식물분류학 관련 논문들이 출판되었고, 2007년에는 53명의 우리나라 분류학자들이 7년의 연구 조사 끝에 자생 관속식물의 체계적인 분류학적 특성을 종합 정리한 영문판 『한반도 속 식물지(The Genera of Vas-cular Plants of Korea)』를 발간하였다. 이 책에는 217과 1,045속에 속하는 약 3,440종류의 관속식물이 우리나라에 생육하고 있음을 밝히고 있다.
식물의 멸종위기종 현황은 1959년 이덕봉 교수가 광릉망개꽃과 망개나무 2종을 멸종위기종의 범주로 간주되는 희귀식물이라는 개념을 보고하였고, 이후 박만규 박사가 99종의 멸종위기 식물을 보고했다. 2012년에 환경부에서는 77종을 멸종위기종으로 지정하였다.
내용
우리나라는 식물지리학적으로 히말라야 동부, 인도 북동부, 미얀마 북부, 중국 대륙 대부분, 일본 등을 포함한 동아시아 식물구계에 속하며, 특히 인접 지역인 중국 동북부 및 일본의 식물상과 높은 유연관계를 지닌다. 특히 인접한 중국, 일본과 상당히 많은 식물 종들을 공유하면서도, 서식 면적에 비해 많은 수의 다양한 고유 분류군을 가지고 있다.
우리나라의 관속식물은 현재 약 4,300종류가 자생하고 있는 것으로 알려져 있다. 그 중 양치식물이 280종류, 나자식물이 53종류, 그리고 피자식물이 3,963종류 정도이다. 피자식물 중 쌍자엽식물이 2,910종류, 단자엽식물이 1,053종류로 약 3분의 2가 쌍자엽식물이다.
식물은 다세포단계에서도 세포벽이 여전히 생기며 원형질 연결사로써 세포 상호 간의 연락을 한다. 발육은 동물과는 반대로 밖으로 향하여 발전한다. 다세포단계에서는 많은 세포가 함께 붙어 있으나 단세포의 성격이 강하여 그 이상의 발전을 할 수 없었다.
그러나 여기에서 한 단계 발전하여 세포가 한 평면으로만 분열하여 사상체(絲狀體)로 되는 것, 양면으로 갈라져서 평면체(平面體)로 되는 것, 더 나아가서 3평면으로 분열하여 입체적으로 발전하는 것이 생겼다. 입체단계에서는 내외부 세포의 생활상이 달라짐으로써 조직의 분화가 생겼다. 사상체·평면체 및 입체단계를 합쳐서 엽상체단계라고 한다.
① 경엽체단계 : 물속에서 자라던 식물이 어떤 기회에 육상으로 올라오게 되어 식물체에는 많은 변화가 생겼다. 수분을 흡수하는 부분과 이것을 노출된 부분으로 옮길 기관이 필요하였다. 따라서, 식물은 양분을 흡수하는 뿌리와 광합성을 할 수 있는 줄기로 발달하였다. 이끼식물이 바로 이 단계이다.
② 관속의 발달 : 이끼류의 줄기는 조직의 분화가 거의 없고 거의 비슷한 세포로 구성되어 있다. 그러나 관속식물에는 줄기를 지탱하며 광합성을 하는 부분과 식물체 각 부에 수분과 양분을 보낼 수 있는 관속이라는 조직이 발전하였다. 솔잎난 같은 원시형에서는 광합성을 하는 피층과 통도작용을 하는 관속밖에 없으나 보다 발전한 종류에서는 목질부라는 튼튼한 조직이 발달하여 큰 나무로 발전할 수 있는 체제를 갖추게 되었다.
③ 소엽과 대엽단계 : 크게 자라는 나무의 잎도 같이 커졌는데 두 개의 경로로 진화되었다고 본다. 하나는 가지 겉의 돌기에서 발전하였고 다른 것은 가지의 전체가 옆으로 오리발처럼 편평하게 되어 잎이 되었다고 풀이한다. 전자를 소엽, 후자를 대엽단계라고 한다.
④ 포자단계와 종자단계 : 양치식물의 포자는 땅에서 n세대의 전엽체와 2n세대의 아포체로 된다. 종자식물에서 꽃가루는 포자식물의 웅성포자에 해당되지만 땅에서 싹이 트지 않고 자성생식기 안에서 자란다. 자성포자는 포자낭에 해당되는 주심 속에서 만들어진다. 이 포자는 모체에서 떨어지지 않고 주심 속에서 자라서 배낭을 만든다.
배낭은 양치식물의 전엽체에 해당되므로 여기에서 자성생식기관이 발전한다. 종자는 배낭 속에서 수정하여 자란 배와 그 옆에 마련된 배유(胚乳: 배젖)로 구성된다. 종자는 일정한 기간 휴식을 취한 다음 싹이 트면 배유를 흡수하면서 자란다.
우리나라의 식물상은 북대식물계의 중일구계역(동아구계역)에 속하며 대체로 온대의 특성을 지니고 있다. 한국구와 한일난대구로 구분되며 북쪽은 만주구, 서쪽은 화북구, 그리고 동쪽은 일본온대남부와 연결된다. 한일난대구는 일본의 북위 38°선과 우리나라의 남쪽 해안선을 거쳐 중국의 준하와 진령을 연결하는 선의 남쪽지역이며 종가시나무가 표식종이다.
동백나무·송악·후박나무·참식나무·북가시나무·참가시나무·구실잣밤나무 및 개산초나무 등이 공통종이다. 이 지역 안에서 한라산의 높이 500∼1,500m, 울릉도의 600m 이상에서 자라는 낙엽활엽수림은 난대분자로 포위되어 있기 때문에 따로 떨어져 있다.
한국구는 대부분이 온대이며 지난날 경상북도에서 너도밤나무속 식물이 자란 흔적이 있으나 지금은 울릉도에 그 일부가 남아 있을 뿐이다. 참나무류와 소나무가 전역에 퍼져 있다. 전나무와 잣나무는 중부지방의 고산지대까지 내려오고 서어나무는 중부까지 올라왔다. 고산지대에서 자라는 분비나무·가문비나무 및 눈잣나무 등 한대수종은 제3기의 한랭하였던 때의 유물이다.
남북으로 긴 반도의 동쪽에 함경산맥과 태백산맥이 치우쳐 있으므로 동해안은 경사가 급하지만 서해안은 완만한 경사로서 넓은 갯벌이 있다. 식물의 분포는 남북의 차는 있으나 난류가 동·서안 가까이 비슷하게 흐르기 때문에 동서의 차는 없다. 남부는 온난지수가 100 이상이므로 대나무류가 자라고 호랑가시나무·꽝꽝나무·감태나무·이팝나무·개서어나무·푸조나무·금털고사리·금새우난·애기장대 및 백양꽃 등이 자란다.
중부는 온난지수가 85∼100이며 동쪽 해안에는 해안식물이 적으나 서쪽에는 풍부하다. 순비기나무·해당화·곰솔·소사나무 등의 목본류와 통보리사초·도깨비사초·갯완두·왕잔디·나문재·칠면초 등의 초본류가 이 지역에서 자란다. 내륙지방에서는 왕버들·개산초 및 개수양버들이 남쪽에서 자라고 북으로 갈수록 비술나무와 단풍류가 많아지고 만리화가 자란다.
북부는 온난지수 85 이하의 지역이며 개느삼·금강조팝나무·금강초롱 및 부전바디 등의 특산식물과 더불어 눈잣나무·잎갈나무·눈측백나무·채양버들·신이대·빈추나무·댕강나무·수수꽃다리·갈기조팝나무 등의 목본식물, 돌부채손·당분취·자주꽃방망이·국화방망이·말나리 및 솔나리 등의 초본류가 자란다.
한대는 평안도의 동부에서 함경산맥에 따른 고산지대로서 높이 2,000m가 넘는 산들이 많다. 잎갈나무·가문비나무·분비나무·종비나무·풍산가문비나무 등의 침엽수와 자작나무류가 나타나고 지대가 높아짐에 따라 들쭉·좀참꽃·곱향·단천향·설령오리나무 및 콩버들과 같은 작은 버드나무류와 더불어 병품쌈·장군풀 및 덩굴현호색 등의 초본류가 있다.
지구상에는 30만 종 이상의 식물이 자라고 있다고 보고 있다. 처음에는 단순한 식별을 목표로 하여 분류하였으나 점차 상호 혈연관계가 있다는 사실을 알게 된 다음에는 혈연관계를 배경으로 한 분류법식이 나타나기 시작하여 많은 법식이 발표되었다. 주요 식물문의 특징을 소개하면 다음과 같다.
① 황갈조(黃褐藻)식물문 : 세포 끝에 2개의 편모(鞭毛)가 있기 때문에 쌍편모조류라고도 하는 단세포생물이다. 엽록소 a·엽록소 c 및 크산토필계의 색소로써 광합성을 한다. 세포에는 염주 같은 염색질을 지닌 핵이 있는 것이 이 문의 특색이다. 끝에 2개의 편모가 달린 세포에는 옆에 홈이 있는 것과 없는 것이 있으며, 전자에서는 편모가 홈에서 발달한다. 많은 종류가 바다에서 식물플랑크톤의 구성원으로 되어 있는데 때로는 폭발적인 증식으로 적조현상(赤潮現像)을 일으킨다.
② 녹조식물문 : 녹색식물 중에서 체제가 가장 간단한 종류이며 엽록소 a·엽록소 b를 많이 포함하고 있다. 분류기준에 따라 포함되는 식물종 수가 결정되며 생식세포의 형태, 엽록소의 특색 등에 중점을 두기도 한다.
영양체의 구조에는 세포 수·편모 수·운동성 등이 고려되고 세포 수에 있어서는 단세포가 실처럼 길어진 것, 단핵세포가 평면으로 자라는 것, 다핵세포가 실처럼 자라 입체적으로 발달하는 것, 다핵의 1세포로 되는 것과 석회질로 덮이는 것 등이 있다. 광합성의 결과 녹말을 만든다. 포자 등에 의한 무성생식과 체세포의 접합 또는 생식세포의 결합은 이 군에서 가장 보편적인 현상이다.
③ 차축조(車軸藻)식물문 : 민물에서 자라는 다세포식물이며 쇠뜨기같이 생겼다. 색소가 녹조류와 비슷하기 때문에 녹조식물문에 포함시키기도 하지만 유성생식기관이 다르므로 독립시킨다. 식물체 끝에 위치한 생장점에서 밑으로 분열한 2개의 세포 중에서 위쪽의 것은 다시 분열하여 마디를 형성한다.
밑의 세포는 분열하지 않고 길어져서 절간세포(節間細胞)로 되며 다핵성이 된다. 마디에서는 가지가 윤생(輪生)한다. 이 영양체는 n세대로서 마디의 잎 위에서 조란기와 조정기가 발달하여 생식기를 생산한다.
④ 갈조식물문 : 비교적 발전된 조류로서 다량의 크산토필이 들어 있으므로 황갈색으로 나타난다. 6종류의 크산토필이 들어 있는데 이 중에서 3종류는 이 군 특유의 종류이다. 저장된 합성생산물은 라미나린과 만니톨이며 전자는 건조량의 7∼35％ 정도 들어 있다. 모든 종류가 다세포이며 간단하게 생긴 종류도 가지가 갈라지지 않은 것이 없다.
큰 것은 길이 10여 m에 달하며 체제가 분화된 것은 모자반처럼 잎·줄기 및 뿌리의 부분으로 구분된다. 유조직과 위유조직이 있고, 점액강도가 있는 것도 있고, 정단 또는 식물체의 일부에 생장점이 있다. 포자에 의한 무성생식과 배우자에 의한 유성생식으로 퍼지며 미역이나 모자반처럼 식용으로 되는 것이 있고 또, 알긴산의 생산 등 우리의 생활과 관계가 깊은 종이 들어 있다.
⑤ 홍조식물문 : 홍색·자주색 및 청록색이 도는 고착성 조류로서 단세포인 것도 있으나, 대체로 크며 남조류와 가까운 유연관계가 있다. 식물체에는 피코에리트린(phycoerythrin)이라는 홍색소가 많기 때문에 다른 빛이 나타나지 못한다. 산호말은 세포 겉이 석회질로 덮여 있어서 마치 산호같이 보이며 김과 우뭇가사리 등은 우리가 잘 알고 있는 종류들이다.
생식은 무성·유성으로 하며 생식세포에 편모가 없으므로 운동성이 없다. 유성생식 방법은 홍조류 분류의 기본이 되어 있으며 매우 복잡하다. 웅성핵이 물결에 따라 자성생식기와 합쳐서 과포자(果胞子)를 형성한다.
⑥ 선태(蘚苔)식물문 : 이끼류라고 부르며 태류·각태류 및 선류로 구분한다. 포자에 의한 무성생식과 배우자에 의한 유성생식을 번갈아한다. 우리가 보는 이끼는 배우체이며 그 위에 아포체가 기생하는 것같이 생겼다. 엽상체와 경엽체를 형성하지만 관속은 발달하지 못하였다.
녹조류의 실과 같은 식물체의 표면적을 줄이기 위하여 육지로 올라와 이끼류가 되었다고 보기도 한다. 몸이 작고 축축한 곳에서 흔히 자라며 체제가 매우 간단하다. 세계적으로 약 2만 3000종이 알려져 있다. 생식세포인 배우자가 재킷세포(cellular jacket)에 싸여 있다는 점에서 조류(algae)와 다르고, 진정한 뿌리·줄기·잎·물관이 없다는 점에서 양치류나 종자식물과 다르다.
잎 같은 엽상체는 생활사 중 생식세포 생산 세대인 배우체 시기에 나타나고, 뿌리 같은 헛뿌리는 주로 지지작용을 하는데 이때 물은 식물체 표면을 통해서 흡수된다. 관다발식물문과는 반대로 배우체 시기는 눈에 잘 띄고, 포자를 만드는 포자체 시기는 눈에 잘 띄지 않는다. 생식은 식물체가 나누어지는 무성생식으로 일어나기도 한다. 조류와는 연관성이 별로 없으며, 증거는 불명확하지만 여러 원시생물에서 유래한 것으로 여겨진다.
⑦ 양치(羊齒)식물문 : 선태식물의 생식기관과 비슷하지만 무성세대의 식물체가 크고 유성세대는 매우 작은 것이 다르다. 관다발과 중심주가 발달하여 나무고사리와 같은 커다란 식물체로 발전하였다. 관다발식물 중에서 종자가 없이 포자로 번식하는 식물무리이다. 크게 솔잎란류, 석송류, 속새류, 양치류 등 4개의 무리로 나누어진다.
학자에 따라서는 이들을 각각 독립된 문으로 보기도 하고, 양치식물과 종자식물(나자식물, 피자식물)을 모두 합쳐서 관다발식물문(tracheophyta)으로 보기도 한다. 세계적으로 만 2000종 정도가 알려져 있다. 솔잎란류와 석송류는 현재 살아 있는 종이 얼마 되지 않으며, 석송류는 1,000여 종이 알려 있다. 대부분은 고사리가 속하는 양치류에 포함되는데, 만 1000종 정도가 알려져 있다.
⑧ 나자(裸子)식물문 : 배주가 대아포엽의 표면에 달리므로 종자가 나출되며 수분과정에 있어서 웅핵을 운반하는 데 물이 필요하다. 피자식물과 더불어 종자식물로 취급하여 왔으나 근래에는 이를 독립시키고자 하는 경향이 커지고 있다.
⑨ 피자(被子)식물문 : 배주가 대아포엽(大芽胞葉)으로 싸여 있고 중복수정에 의하여 내배유가 형성되며 수정에 물이 필요하지 않다. 나자식물과 더불어 종자식물로 취급하여 왔으나 근래에는 이를 독립시키려는 경향이 짙어가고 있다.
나자식물은 겉씨식물이라고도 하며, 세계적으로 800종 정도가 알려져 있다. 은행나무류, 소철류, 마황류, 송백류 등 4개의 무리가 여기에 포함된다. 은행나무류, 소철류, 마황류는 오늘날 흔하지 않은 식물들이고, 소나무가 포함되는 송백류만이 현재 번성하여 북반구 지역에서 넓은 띠를 형성하여 분포한다.
선태류나 양치류와는 달리 종자(씨)를 만들어 자손을 퍼뜨리며, 피자식물과는 달리 꽃을 피우지 않는다. 거의가 상록수이며 한번 자란 잎은 대부분 1년 이상 줄기에 붙어 있다. 소철류만 겹잎이 나고 나머지는 홑잎이 나는데 잎 모양이 여러 가지이다. 은행나무 잎은 가운데가 갈라지지만, 갈라지지 않는 것도 있고 여러 번 갈라지는 것도 있다.
⑨ 현화(顯花)식물문 : 피자식물문, 속씨식물문이라고도 한다. 선태류, 양치류, 나자식물(겉씨식물꽃)과는 달리 꽃을 피우는 식물이다. 피자식물문은 쌍자엽식물강과 단자엽식물강으로 나뉜다. 단자엽류는 배에 있어서 자엽이 단수인 피자식물 그룹을 말하며, 세계적으로 6만 5000여 종이 있다. 쌍자엽류는 현재 17만여 종이 알려져 있다.
6500만년 전인 신생대부터 현재에 이르기까지 지구상에서 가장 번성한 식물무리이다. 줄기 속 목부에 도관이 있고, 사부에는 사부요소와 동반세포가 존재한다. 씨가 특수한 구조 즉, 자방으로 둘러싸여 있으며, 중복수정을 한다.
현황
우리나라는 남북으로 길기 때문에 면적에 비하여 많은 종류의 식물이 자라고 있다. 식물지리학적으로 시베리아 남부를 비롯해 중국, 일본 등이 포함되는 중일식물구계에 속하기 때문에 우리나라의 식물상은 이들 지역과 밀접한 관계가 있다. 특히 일본과 중국 동북부지역에서 자라는 식물들을 포함하고 있다.
우리나라에는 금강인가목속(Pentactina)을 비롯해 금강초롱속(Hanbusaya), 미선나무속(Abeliophyllum), 모데미풀속(Megaleranthis) 등 우리나라에만 분포하는 고유속과 400여 종의 고유종이 자생하고 있다. 이 중에는 미선나무·금강초롱·개느삼·모데미풀 및 금강국수나무 등 특산속식물이 들어 있다. 지구상의 식물상이 밝혀짐에 따라 특산종의 수가 줄어들고 있으나 앞으로 연구를 위하여 무엇보다도 관심을 쏟아야 할 종류들이다.
한반도의 식물상은 전체적으로 총 9,731종이 있는 것으로 파악되고 있으며, 그 중 관속식물이 4,371종, 그리고 선태류가 924종이 있다. 우리나라의 식물은 그 분포에 있어 뚜렷한 차이를 보이는데, 한반도의 북쪽 고지대에는 상록 침엽수림이 분포하고(아한대), 남해안과 제주도의 저지대에는 상록활엽수림이 발달하며(난온대), 그 나머지는 북으로부터 냉온대 북부·중부·남부를 이루는 낙엽활엽수림이 분포한다.
의의와 평가
식물들은 지구상에 산소를 공급하는 허파의 역할을 한다. 또한, 모든 먹이사슬의 가장 기본적인 영양분 제공의 역할을 함과 동시에 대기 중에서 고정한 질소를 다른 식물에게도 나누어주는 중요한 비료의 역할을 한다. 식물의 뿌리는 지표면을 안정화시켜 다른 생물들의 서식처를 만들어 주기도 한다.
인류는 식물에 의존하여 삶을 유지하여 왔고 앞으로도 식물을 벗어나서는 삶을 유지할 수 없다. 인류는 식용자원을 식물계에서 찾았다. 지금까지 식용으로 활용된 것은 800여 종이다. 질병을 고치는 약용자원도 대부분 식물계에서 찾아왔으며 식용자원보다 많은 900여 종을 활용하였다.
또, 생활수준이 높아짐에 따라 관상자원의 요구도가 높아지고 숲에서 자라는 목재자원은 중요자원으로 부각되고 있다. 그러나 활용에만 치우친 나머지 자연계의 균형을 유지하기가 어렵게 되어 자연보존 및 자연보호의 소리가 날로 높아가고 있다.
참고문헌
『관속식물: 한국의 멸종위기 야생동·식물 적색자료집』(환경부, 2012)
『한국의 생물다양성 보고서』(환경부, 2012)
『한국의 자연과 인간』(김정배 외, 우리교육, 1997)
『수목학』(이창복, 향문사, 1986)
『식물분류학』(이창복, 향문사, 1986)
「관속식물과 활용」(이창복,『관악수목원보고서』1, 1976)
「우리 나라의 특산식물과 분포」(이창복, 『학술원논문집』21, 1982)
한반도 생물자원포털(www.nibr.go.kr)
관련 미디어
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