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식물의 종류와 물질대사

식물의 종류와 천이
식물의 특징과 계통

우리가 식물이라고 부르는 생물에는 개구리밥과 같이 크기가 작고 단순한 것에서부터 높이가 100m나 되는 나무에 이르기까지 그 종류가 매우 다양하다. 식물의 기본적인 특징은 광합성을 한다는 것이다. 식물은 광합성으로 유기물을 생산하는 다세포성 진핵생물이다.

광합성으로 유기물을 생산하는 다세포성 진핵생물에는 조류도 포함된다. 그러나 조류는 물 속에서 살고 식물은 육상에서 살도록 적응되어 있다. 식물은 조류가 육지로 진출한 것으로 수중환경보다 건조한 육상 환경에 적응하기 위해 몸 표면에 큐티클층이 발달하였고 몸을 지탱하고 토양으로부터 물과 양분을 흡수하기 위해서 뿌리도 발달하였다. 뿌리에서 흡수한 물과 양분을 온몸으로 운반하기 위해 관다발도 발달하였으며, 건조로부터 발생중인 배를 보호하기 위해서 씨방이 발달하게 되었다. 따라서 식물은 육상생활에 적응할 수 있도록 뿌리, 줄기, 잎, 큐티클층, 관다발이 발달한 광합성을 하는 다세포성 진핵생물이라 할 수 있다.

식물은 대부분 엽록소 a, b를 가지며 광합성 산물로 녹말을 만든다. 식물을 구분하는 중요한 기준은 관다발의 유무, 기관의 분화, 꽃의 유무, 씨방의 유무 등이다. 잎, 줄기, 뿌리가 분화되어 있는 식물을 경엽식물, 분명하게 발달하지 않은 식물을 엽상식물이라 한다. 또한 꽃이 있는 식물을 꽃식물 또는 종자식물이라 하고 꽃이 없는 식물을 민꽃식물로 구분한다. 식물은 엽상식물에서 경엽식물로, 민꽃식물에서 종자식물로 진화되어 왔다.
식물계는 선태식물, 양치식물, 종자식물로 크게 분류된다.이들 식물군의 특징은 다음과 같다.

선태식물-비관다발 식물,엽상 식물, 꽃이 피지 않는다., 양치식물-관다발 식물, 경엽 식물, 꽃이 피지 않는다., 겉씨식물-관다발 식물, 경엽 식물, 꽃이 피고 씨방이 없다. 속씨 식물-관다발 식물, 경업 식물, 꽃이 피며 씨방이 있다.
선태식물

보통 이끼류로 불리는 선태식물은 몸의 체제나 생활방식이 수중생활에서 육상생활로 옮겨가는 중간단계의 특¡을 나타내는 식물이다. 주로 그늘진 습지나 바위에서 살며 엽록체를 갖고 있어 광합성을 한다. 관다발이 없고, 꽃이 피지 않고 포자로 번식한다.

선태류는 선류와 태류로 구분하는데 솔이끼가 속한 선류는 뿌리, 줄기, 잎이 구별되는 것처럼 보이지만 관다발이 분화되어 있지 않기 때문에 경엽식물로 보기 어렵다. 우산이끼가 포함되는 태류는 엽상체로 땅에 붙어사는데 엽상체 밑에는 헛뿌리가 많이 나 있다.

솔이끼와 우산 이끼의 구조 및 수정 과정 설명
[선태식물의 구조]
  • 엽상체 : 뿌리, 줄기, 잎이 분화되지 않은 넓적한 잎 모양의 식물체
  • 헛뿌리 : 관다발이 없이 식물체를 땅에 부착시키는 기능을 가진 뿌리모양의 구조물
양치식물

꽃이 피지 않는 민꽃식물 중 체제가 가장 발달한 식물이다.
양치식물은 뿌리, 줄기, 잎의 구별이 뚜렷하며 관다발을 가지고 있다. 양치식물의 관다발에는 물관 대신 헛물관이 있고 형성층이 없어 줄기가 굵어지지 않는다. 우리가 흔히 보는 고사리는 대표적인 양치식물로 무성세대인 포자체에 해당된다.

고사리의 구조과 수정
[고사리의 생활사]

고사리의 포자가 싹이 트면 지름 0.5cm 정도의 전엽체가 되는데 이것이 배우체이다. 전엽체에서 생긴 난자와 정자가 수정한 수정란이 발아하면 새로운 고사리, 즉 포자체가 된다 포자체 잎 뒷면에 포자낭이 생기고 이 곳에서 포자가 생성된다.

종자식물

종자식물은 육상생활의 적응에 가장 성공한 식물군이다. 이들은 뿌리, 줄기, 잎의 분화가 뚜렷하고 관다발이 발달해 있으며, 꽃이 피고 종자를 맺어 번식한다. 종자는 단단한 껍질에 싸여 건조를 잘 견디어 낸다. 종자식물은 겉씨식물과 속씨식물의 2개의 아문으로 크게 나뉜다.

  • 겉씨식물

    겉시식물의 꽃은 암꽃과 수꽃으로 구분되는 단성화이며 암꽃의 밑씨가 씨방에 싸여 있지 않고 겉으로 드러나 있다. 소나무처럼 암꽃과 수꽃이 한 그루에 피는 것도 있고, 은행나무나 소철처럼 암꽃과 수꽃이 각각 딴 그루에 피는 것도 있다.

    겉씨식물의 배젖이될 부분은 수정 전에 발달하여 배젖의 핵상행나무와 낙우송 같은 식물은 우리 나라를 비롯한 동양의 일부에만 분포한다. 겉씨식물 무리에는 소나무류, 은행나무, 소철류가 있으며 오늘날에는 700여종이 지구상에 분포하고 있다.

  • 속씨식물

    겉씨식물이 중생시대에 번성했던 식물군인 데 반해 속씨식물은 현재 가장 번성하고 있는 식물군이다. 속씨식물의 꽃에는 꽃잎이 있고, 꽃받침이 발달되어 있으며, 암술에는 씨방이 있고 밑씨는 씨방 속에 들어 있다. 관다발은 물이 이동하는 물관과 양분이 이동하는 체관이 있다. 속씨식물의 수정은 정핵과 난세포, 정핵과 극핵이 결합하는 중복수정을 한다.

    속씨식물은 외떡잎식물과 쌍떡잎식물 두 강으로 구분한다. 외떡잎식물은 떡잎이 1장이고 대부분 초본이다. 쌍떡잎식물은 떡잎이 2장이며 목본과 초본으로 이루어진다.

외떡잎식물과 쌍떡잎식물의 비교
구분 떡잎 잎잎 줄기 뿌리 종류
쌍떡잎식물

사진 설명 : 떡잎두장

떡잎 두 장

사진 설명 : 그물맥

그물맥

사진 설명 : 관다발규칙적

관다발규칙적

사진 설명 : 곧은뿌리

곧은뿌리

무궁화, 장미, 국화 등
외떡잎식물 사진 설명 : 떡잎한장

떡잎 한 장

사진 설명 : 나란히맥

나란히맥

사진 설명 : 관다발 불규칙적

관다발 불규칙적

사진 설명 : 수염뿌리

수염뿌리

밀, 벼, 보리, 옥수수, 대나무, 강아지풀 등
군집의 구조와 종류

군집을 대표하는 생물 종을 그 군집의 우점종이라 한다. 군집의 종구성은 한두 종의 우점종과 적은 개체수를 갖는 다수의 희소종으로 이루어진다. 우점종은 환경에 가장 큰 영향을 미치며 식물 군집은 우점종에 의해 특유의 외관이 나타난다. 식물의 군집을 군락이라고 하는데, 특정장소에 살고 있는 식물 군락의 전체 모습을 상관이라고 한다. 상관은 크게 삼림, 초원, 황원, 수계 등으로 구분된다. 식물군락의 분포는 온도, 강수량, 빛 등의 환경 요인의 영향을 받는데 서식하는 지역의 환경조건에 적응하여 이루어진 군집의 분포를 생태 분포라고 한다. 생태분포는 위도나 기후대에 따른 수평분포와 고도에 따른 수직분포로 구분된다.

사진 설명 : (좌)군집의 수평분포, (우)군집의 수직분포
군집의 천이

오랜 시간이 지나면서 여러 가지 환경 요인이 변함에 따라 군집의 종 구성도 변하여 나중에는 이렇게 긴 세월에 군집을 구성하는 생물종류와 수가 변하는 것을 군집의 천이라고 한다. 전혀 다른 종 구성을 나타낸다.

사진 설명 :군집의 천이과정

천이는 토양이 전혀없는 불모지에 숲이 형성되는 1차 천이와 산불이나 산사태가 일어난 황무지나 경작지 등에 숲이 형성되는 2차 천이로 구분된다. 2차 천이는 토양층이 이미 발달되어 있기 때문에 바로 초원이 형성되며 진행속도가 매우 빠르다. 천이는 수분의 유무에 따라 메마른 곳에서 시작하는 건성천이와 호수나 연못 등에서 시작하는 습성천이로도 구분된다. 건성 천이 과정에서 건조하고 척박한 땅에 처음 들어와 사는 식물은 지의류이다. 지의류가 붙어 있는 바위 위에는 약간의 토양이 형성되고 수분함량이 증가하면서 이끼류가 들어온다. 이끼류가 자라면서 더 많은 토양층이 발달하여 여러 종류의 풀이 자라는 초원으로 변한다. 이후 다년생 풀과 나무가 들어와 숲이 형성되는데 처음에는 어릴 때 빛을 많이 받아야 잘 자라는 소나무와 같은 양수림이 형성된다. 양수림이 형성되면 숲의 아래층에는 약한 빛에서도 잘 자라는 참나무 등이 자라 점차 숲은 음수림으로 변한다. 음수림에는 다양한 식물과 동물들이 함께 살아가며 복잡한 먹이 그물이 형성되어 안정된 상태를 유지하게 되는데 이것을 극상이라 한다.

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