비관다발식물은 무엇일까?(선태류의 배우체,포자체,이끼류의 중요성)

저번 글에서는 식물의 진화 및 종류, 그리고 식물이 차축조류와 다른 파생 형질 등에 대해 알아보았습니다. 이번 글에서는 비관다발식물의 생활사 및 비종자관다발식물에 대해 공부하겠습니다.

이끼류와 여러 비관다발식물의 생활사

 비관다발식물들은 선태류라고도 하며, 초본성 식물의 3개 문으로 대표됩니다. 태류문(liverworts), 선류문(mosses), 각태류문(hornwort)이 있습니다. 태류와 각태류는 형태적 특징과 접미어인 초본(wort)이라는 뜻의 합성어입니다. 선류에 대부분의 이끼류가 포함되긴 하지만, 이끼류가 모두 선태류는 아닙니다. 태류, 선류, 각태류는 식물 진화 초기에 다른 조상으로부터 진화했습니다. 식물의 최초 포자는 현재 태류의 포자에서만 발견되는 구조적 특징을 가집니다. 그리고 현존 선류 및 각태류의 것과 유사한 포자들의 화석은 4억 3천만 년 전이 되어야 발견됩니다. 

-선태류의 배우체

 관다발식물과 달리 3개의 선태류문 모두에서 배우체는 포자체보다 생활사의 우점 세대입니다. 배우체는 포자체보다 크고 오래 생존합니다. 선태류의 포자가 습한 토양이나 나무껍질 등으로 떨어지면 발아해서 배우체로 자랄 수 있습니다. 발아하는 선류 포자는 녹색이고 분지하며 세포 굵기의 실 모양인 원사체(protonema)를 만듭니다. 원사체는 싹을 형성하고, 각각의 싹 같은 생장체는 배우체를 만들 수 있는 배우자낭병(gametophore)으로 발달 가능한 정단분열조직이 있습니다. 하나의 원사체와 하나 이상의 배우자낭병이 하나의 선류 배우체를 만듭니다. 배우체들은 얇기 때문에 지표면에 서로 엉켜 있습니다. 또한 선태류는 관다발계가 없어 물과 영양분을 멀리 이동시키기 어렵습니다. 선류의 특정 종은 줄기의 중앙에 통도조직이 있어 선류의 일부는 2m 정도까지 자랄 수 있습니다. 

 배우체는 가근(rhizoid)에 의해 지지되고 있습니다. 가근은 조직이 분화하지 않고, 통도 기능으로 분화된 세포도 없습니다. 배우체는 여러 배우자낭을 만들 수도 있고, 각각의 배우자낭은 보호조직으로 싸여 있습니다. 하나의 장란기낭은 하나의 알을 만들고, 하나의 장정기낭은 여러 정자를 만듭니다. 선류에서는 보통 암컷과 수컷 배우체가 분리되어 각각 장란기와 장정기를 만듭니다. 편모성 정충은 화학적 유인물질에 의해 장란기로 들어가고, 알세포는 장란기의 기저부에 남아 있습니다. 선태류의 정충은 알에 도달할 떄 물막이 필요합니다. 따라서 선태류의 여러 종은 습한 서식지에서 발견됩니다.

-선태류의 포자체

 선태류의 포자체는 독립적으로 살아갈 수는 없으며, 부모 배우체에 부착되어 남아 있습니다. 선태류는 현존 식물군 중 가장 작고 간단한 포자체를 가집니다. 포자체는 하나의 발, 병, 포자낭으로 구성됩니다. 발(foot)은 장란기에 함몰되어 있고 배우체로부터 영양을 흡수합니다. 병(seta)은 영양물질을 포자낭(capsule)으로 공급하는 조직입니다. 선태류의 포자체는 많은 수의 포자를 만들 수 있습니다. 그리고 태류의 대부분에는 포자낭의 상부에 삭치(peristome)라는 이빨 모양의 환상구조가 있습니다. 이 삭치들은 건조할 때 열리고 습하면 닫힙니다. 삭치는 점진적인 포자의 방출을 위해 포자가 주기적으로 바람에 의해 멀리 비산되도록 돕습니다.

-이끼류의 생태적, 경제적 중요성

 포자의 바람에 의한 비산은 이끼류가 전 세계에 분포할 수 있도록 해습니다. 어떤 이끼 종류는 척박한 토양에서 토양이 질소를 보존할 수 있게 도움을 줍니다. 깃털이끼(Pleurozium) 종은 북반구 침엽수림에서 질소고정 남세균을 가지고 있어 생태계의 질소 입수 가능성을 높여줍니다. 이끼류는 생체 수분을 대부분 잃어도 생존 가능하여 춥고 건조한 환경에서도 살 수 있습니다. 이와 비교해 관다발식물은 건조한 환경에서는 살 수 없습니다. 또한 이끼류의 세포벽의 페놀 화합물들은 사막, 고산지역에 있는 자외선 조사량을 흡수합니다. 

 습지에 사는 이끼속 중 물이끼속(Sphagnum)은 토탄(peat)이라는 부패한 유기물질로 변하여 축적됩니다. 이러한 이끼류들이 우점하는 습지는 토탄습지라고 합니다. 물이끼류는 세포벽의 저항성 페놀화합물이 있어 잘 썩지 않습니다. 또한 이 이끼류는 세균의 활동을 막는 화합물을 분비합니다. 토탄은 연료용으로 수확될 수 있습니다. 토탄이끼는 체중 대비 20배 이상 물을 흡수할 수 있는 거대한 죽은 세포들이 있어 식물을 옮길 때 뿌리를 감싸는 물질로 이용됩니다. 토탄습지는 지구 표면적의 3%에 있으며, 4500억 톤 정도의 유기 탄소가 토탄으로 저장되어 있습니다. 물이끼를 과다하게 채취하면 저장된 이산화 탄소를 방출해 지구 온난화를 악화할 수 있습니다. 이처럼 이끼류는 기후 변화에도 영향을 줄 수 있습니다. 이번 글에서는 이끼류와 비관다발식물에 대해 알아보았습니다. 다음 글에서는 비종자관다발식물에 대해 공부해 보겠습니다.