식물 분류

개요

식물은 매우 다양하다. 우리 밥상 위 쌀부터 우산 이끼 까지 정말 넓은 곳에, 많은 개체수가 퍼져있다. 이러한 식물의 분류, 그리고 진화를 알아보자.

참고로 이 글은 한국생물올림피아드 원격교육을 참고하여 작성되었다.

식물의 진화

식물은 약 4억 7천만년 전 녹조류에서 진화했다고 알려져 있다. 그러나 아직은 조류의 특징을 많이 가지고 있어 육상에 진출하기 힘들었다. 약 4억 2천 500만년 전, 몇가지 초기 식물류가 육상생활을 쉽게 할 수 있는 형질을 가진다. 대표적인 예시로는 뿌리와 같은 지지구조나 접합자의 건조 방지를 위한 스포로폴레닌이 있다. 이후 식물은 관다발을 가지는 관다발 식물과, 종자를 가지는 종자식물, 꽃이 피는 현화 식물까지 뻗어나간다.

이때 많은 조류 중, 하필 녹조류가 식물의 조상이라고 추측하는 근거를 알아보자. (당연히 녹색이니까 녹조류겠지라고 하지 말자) 우선 식물의 특징을 보면 다세포 진핵생물이며, 광독립 영양생물 이다. 이에 해당하는 원생생물은 갈조류, 녹조류, 그리고 홍조류의 일부이다. 다음은 셀룰로오스로 이루어진 세포벽이다. 이 경우 녹조류, 와편모조류, 갈조류와 공통적인 특징이다. 마지막으로 엽록소 a, b를 가지는 것은 녹조류, 와편모조류, 유글레나와 공통된다. 합리적인 추론을 통해 녹조류에서 식물이 분리되었을 것을 유추할 수 있다.

뜬금없지만 차축조류에 대해서 알아보자. 차축조류는 원형질막에 선형 대신 특징적인 원형 단백질 가지고, 편모성 정충 가지는 등의 특징이 있다. 똑똑한 과학자들은 핵-엽록체-미토콘드리아 DNA 분석 결과 차축조류가 식물과 근연관계를 가짐을 밝혀내었다. 추가로 식물과 가장 가까운 무리는 별해캄속이다.

식물의 특징

식물의 특징 중에는 대표적으로 세대교번이 있다. 세대교번은 2배체와 반수체 개체가 생활사에서 번갈아 등장하는 것이다. 또, 다세포성이며 대부분 엽록체를 가지는 광영양독립생물이다. 포자는 포자낭 안에서 형성되며 다세포성 배우자낭을 가진다. 생장을 하는 정단 분열조직이나, 식물의 보호하는 큐티클 층, 기체 교환을 위한 기공과 같은 구조도 있다.

식물의 분류

비관다발식물

식물은 크게 관다발조직(물관과 체관)이 없는 비관다발식물과 이에서 갈라져 나온 관다발식물로 나뉜다. 이 중 비관다발식물은 다시 태류, 선류, 각태류로 나뉘는데, 각각 우산이끼, 솔이끼, 뿔이끼로 대표된다. 이들을 합쳐 선태류라고 부른다.

이들은 공통적으로 키가 작으며 (작가와 같다 ㅠ) 당연히 관다발이 없고, 헛뿌리를 가진다.

이 중 선류의 생활사를 자세히 보자. 선류 생활사의 특징으로는 배우체가 우점한다는 것이 있다.

수배우체와 암배우체는 따로 존재하며, 수배우체의 정자는 습한 막을 통해 유영하며 암세포와 수정한다. 암배우체는 이후 포자낭을 가지고, 포자는 다시 수배우체와 암배우체로 생장한다.

비종자 관다발식물

관다발식물은 크게 종자를 가지지 않는 비종자관다발식물과 종자식물로 나뉜다. 비종자관다발식물은 석송식물류나 양치식물류을 포함한다.

이들의 특징으로는 물관과 체관으로 구성된 관다발 존재하며, 포자체가 우점하는 생활사를 가진다. 또, 물관부와 체관부에서 수송이 이루어지며 물수송세포는 리그닌화(목질화)를 한다. 또, 체관부에서는 수송세포가 관상으로 배열한다.

종자 식물 - 겉씨 식물

종자식물은 퇴화된 암수배우체가 특징이다. 대신 부모 포자체 내에서 발달이 이루어진다. 화분립은 수배우체를 보호하고 바람이나 동물에 의하여 전파된다. 반면 밑씨(배주)는 알을 형성하는 암배우체를 보호한다. 화분으로 수정된 하나의 밑씨는 하나의 종자로 발달한다.

종자식물은 크게 꽃을 피우지 않는 겉씨식물과 꽃을 피우는 속씨식물로 나뉜다.

겉씨식물은 다음과 같은 종류가 있으며 그 특징이다.

소철식물문 - 편모성 정충 가짐
은행식물문 - 편모성 정충 가짐
마황식물문 - 솔방울 형태 형성
구과식물문 - 얘는 진짜 솔방울

속씨 식물

속씨식물은 꽃을 가진다. 꽃은 구조는 꽃잎, 꽃받침, 암술 (암술 머리 + 암술대 + 씨방)과 수술 (꽃밥 + 수술대)를 가지는 것이 일반적이며, 이 경우 갖춘꽃이라고 부른다. 그렇지 않으면 안갖춘꽃이다. 추가로 꽃가루와 밑씨가 있으면 완전화, 그렇지 않으면 불완전화이다.

속씨식물이 수정을 하면 일반적으로 씨방이 발달해 열매를 만든다. 이때 열매는 외과피, 중과피, 내과피로 구분된다. 일반적으로 껍질이라 불리는 것이 외과피, 과육(?)이라고 불리는 부분이 중과피, 씨 주변 부분이 내과피이지만... 예외 경우가 너무 많다.

속씨식물 생활사에서 가장 큰 특징은 중복 수정으로, 꽃가루는 수분을 할 때, 그 정핵이 중앙세포와 알세포, 두 세포와 수정이 이루어지고, 이 중 중앙세포는 배젖으로 자란다. 특히 배젖는 3n임을 유의하자.

속씨 식물은 수련을 포함하는 기서 속씨 식물, 목련류, 외떡잎식물, 진정쌍떡잎식물 등으로 나뉜다. 이 중 외떡잎식물과 진정쌍떡잎식물을 구분하는 것이 종종 문제로 등장한다. 외떡잎 식물은 떡잎이 한 장이며, 보통 나란이맥을 가진다. 또, 줄기의 관다발은 흩어져 있으며, 수염뿌리를 가진다. 꽃가루는 그 구멍이 하나이고, 꽃기관의 수가 주로 3의 배수이다. 반면, 진정쌍떡잎식물은 보통 떡잎 두 장, 그물맥, 줄기의 환상 관다발조직, 원뿌리, 구멍 3개 꽃가루, 4 또는 5 배수의 꽃기관을 가진다.