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겉씨식물은 종자식물의 하위개념으로서 나자식물이라고도 불립니다. 겉씨식물은 말 그대로 씨가 싸여 있지 않고 바깥에 드러나 있는 종자식물이라는 의미입니다. 다음 목차의 순서대로 겉씨식물에 대해 자세하게 알아보겠습니다.
목차
- 겉씨식물의 특징과 유형
- 침엽수의 구조와 모양
- 침엽수의 줄기
- 침엽수의 잎, 열매, 그리고 번식
겉씨식물의 특징과 유형
겉씨식물은 속씨식물과 마찬가지로 꽃가루와 난세포라는 독특한 형태의 배우자 구조가 발달되어 있습니다. 이들은 더 이상 유성 생식 때 습기 있는 환경이 필요하지 않기 때문에 점차 육지로 이동하게 되었습니다. 웅성 세포인 꽃가루는 물이 침투되지 않는 작은 주머니에 싸여 있으며, 곤충이나 바람에 의해 난세포로 옮겨집니다. 종자는 원래 영양분을 저장하고 세대교체의 임무를 수행합니다. 이것은 난세포가 수정되어서 성숙한 것인데, 이 난세포는 본래 포자체인 모식물에 남아 있는 자성 배우체입니다. 구과 식물과 이 종류에 속하는 식물에는 작은 웅성 구과와 비교정 큰 자성 구과가 있습니다. 작은 웅성 구과는 꽃가루를 담고 있고, 비교적 큰 자성 구과는 종자를 담고 있습니다. 이러한 것들은 대부분 잎이 바늘처럼 생긴 상록 침엽수들입니다. 겉씨식물의 주요 유형은 다음과 같습니다. 첫 번째, 약 500종에 달하는 구과 식물은 주로 춥거나 온화한 기후에서 자랍니다. 소나무, 낙엽송, 가문비나무, 전나무 등이 이에 속합니다. 두 번째, 약 50종에 이르는 소철류가 있습니다. 이들은 열대와 남반구에 광범위하게 분포하고 있으며, 그 밖의 지역에서 드물게 발견되기도 합니다. 세 번째, 공작고사리 같은 잎을 가진 은행나무가 있습니다. 네 번째, 주목류입니다. 이 주목류는 9종 정도 있고 즙이 많은 과일과 비슷하게 생긴 자성 열매가 열립니다. 다섯 번째, 마황류가 있습니다. 마황류는 두 가지 종류가 있고, 마황과 웰위치아가 있습니다. 그중에서도 특히 웰위치아는 칼라하리 사막에서 자랍니다.
침엽수의 구조와 모양
침엽수의 줄기는 크게 바깥쪽 수피, 안쪽 수피, 형성층, 변재, 심재로 이루어져 있습니다. 줄기 중앙에는 죽은 세포로 이루어진 심재가 있습니다. 그리고 바깥쪽에는 변재가 있습니다. 변재는 두 가지 종류의 도관으로 이루어져 있습니다. 첫 번째로 양분을 운반하는 도관이 있고, 두 번째로 세포의 형성층에 의해 만들어지는 새로운 도관이 있습니다. 식물을 보호하는 수피의 바깥쪽은 죽은 세포의 층으로 되어 있습니다. 그 안쪽은 성장하는 세포층으로 되어 있습니다. 또한 침엽수에는 암수 구별이 되는 구과가 열립니다. 자성 구과가 일단 수정되면 녹색의 구과로 성장하며, 성숙한 구과는 갈색의 목질로 변합니다. 침엽수의 잎은 보통 길고 좁으며 바늘 모양으로 생겼기 때문에 수분의 손실을 줄일 수 있습니다. 그래서 겨울에도 잎이 말라서 떨어지는 일이 없습니다. 그러나 일본잎갈나무는 가을에 잎이 떨어집니다. 나무의 외관, 즉 수형을 보면 야외에서 자라는 나무는 같은 높이에 있는 가지들이 같은 크기로 성장합니다. 따라서 나무의 외관은 규칙적인 특징을 보입니다. 한편, 겉씨식물 나무의 줄기는 속씨식물의 줄기와 다릅니다. 하나의 주된 줄기가 위로 곧게 뻗어 있는 게 특징입니다. 그리고 그 줄기는 100m 높이까지도 자랄 수 있습니다. 그리고 흙 속에 뿌리를 뻗어 흙을 통해 그 나무가 정착할 곳을 찾고 물과 무기물 또한 얻습니다. 때로는 침엽수가 산비탈에서도 잘 자라는 것도 볼 수 있습니다.
침엽수의 줄기
약 2억 3,000만 년 전, 침엽수는 지구상에서 매우 넓은 산림 지대를 형성하는 식물이었습니다. 하지만 오늘날에는 비교적 적은 종류만 남아 있습니다. 침엽수는 건조와 추위에 강하기 때문에 북반구의 위도가 높은 지역에서 많이 자랍니다. 시베리아와 캐나다 등지에 광대한 면적의 침엽수림이 있습니다. 북아메리카에서 자라는 더글러스소나무와 세쿼이아, 그리고 캘리포니아산 레드우드는 높이가 115m, 줄기 밑동의 둘레가 14m나 되는 세계에서 가장 큰 나무들입니다. 주목은 성장이 느린 나무들 중 하나로, 북극 지방에서는 겨우 몇 cm 자라는데 수십 년이나 걸립니다. 침엽수의 줄기는 부드러우며 나무를 잘랐을 때 독특한 향기를 내는 송진이라는 화학 성분이 있습니다. 송진을 증류하면 의약품이나 도류 등의 원료로 사용하는 테레빈유를 얻을 수 있습니다. 침엽수 줄기의 단면은 속씨식물과는 달리 도관이 없습니다. 침엽수는 북아메리카, 유럽, 그리고 아시아 지역에서 상업용 목재로 이용하기 위하여 대대적으로 조림되고 있습니다. 그 침엽수가 다 자라면 벌목하여 목재 집합장으로 옮긴 뒤, 건축용 목재나 합판의 원료로 사용합니다. 우리나라에서 자라는 주요 침엽수종은 전국에 퍼져 있는 소나무와 잣나무, 주목, 향나무, 전나무, 가문비나무 등이 있는데, 그중 향나무와 주목 등은 관상용으로 가꾸고 있습니다.
침엽수의 잎, 열매, 그리고 번식
소나무의 잎은 줄기를 따라 같은 간격으로 두 개에서 다섯 개 정도씩 모아 있는 상록성의 바늘잎입니다. 이와 유사한 낙엽송은 10개나 그 이상의 묶음으로 배열되어 있는 낙엽성의 바늘잎을 가지고 있습니다. 북반구의 식물인 실삼나무는 줄기 매우 가까이에 붙어 있는 상록성 비늘잎을 가지고 있습니다. 침엽수는 겉씨식물에 속합니다. 왜냐하면 난세포를 포함한 밑씨가 씨방으로 둘러싸여 있지 않기 때문입니다. 침엽수의 밑씨는 인편이라는 특별한 잎에서 만듧니다. 인편들이 모여서 웅성이나 자성의 열매형태를 취합니다. 많은 침엽수들은 암수의 구과가 딴그루에서 만들어집니다. 큰 침엽수의 경우에는 한 그루에서 만들어지는 경우도 있습니다. 주목은 밑씨를 만들 때 침엽수처럼 인편에 만들지 않습니다. 이때 다육과와 비슷한 가종피에 둘러싸인 형태로 만듭니다. 한편, 소철류의 열매는 60cm까지 자라며, 무게는 25kg나 됩니다. 온대지방 침엽수는 봄에 웅성 구과가 열립니다. 이 웅성 구과의 꽃가루는 바람에 의해 날아갑니다. 그리고 날아다니던 웅성 구과의 꽃가루가 자성 구과와 만나게 됩니다. 그렇게 되면 암수 성세포를 수정시키기 위해서 알세포까지 꽃가루관이 자랍니다. 암수 성세포의 수정이 이루어지면 날개가 달린 종자가 생성됩니다. 그리고 이 종자는 가을에 자성 구과로부터 떨어져서 바람에 의해 운반됩니다. 그 후, 종자가 알맞은 온도와 습도를 갖춘 땅에 떨어진 뒤 싹이 터서 새로운 침엽수로 자라나게 됩니다.