제 14강 식물의 관찰 및 분류
1. 실험목표
1) 다양한 식물의 형태를 관찰하여 특징을 발견할 수 있다.
2) 주변에서 흔히 볼 수 있는 식물의 이름과 특징을 안다.
3) 식물의 형태를 관찰하고 분류 기준에 따라 분류 할 수 있다.
2. 실험 소개
식물은 과거에는 자유로이 운동을 못하며, 독립영양을 하는 생물을 모두 지칭하는 말로서 이끼, 고사 리, 풀, 나무뿐만 아니라 버섯, 곰팡이, 해조류 등을 포함하는 개념으로 사용되었다. 하지만, 생명과학이 발전한 현재에는 과거와는 달리 생물을 동물과 식물로만 단순하게 나누지 않고 다섯 또는 여섯 개의 계 (界)로 구분하므로 식물의 범위가 과거보다 좁아졌다. 오늘날에는 식물을 자유로이 운동을 못하고, 엽록소 를 가지고 광합성을 통해 영양분을 스스로 만들고, 셀룰로오스를 함유한 세포벽이 있고, 신경이 발달하지 않은 생물로 정의한다. 따라서 식물에는 이끼식물(선태식물)과 관다발식물(vascular plant)만이 포함되며, 균계(菌界)로 분류하는 버섯과 곰팡이, 원생생물계(原生生物界)로 분류하는 해조류 등은 식물의 범주에서 제외된다.
식물은 엽록소 a와 b를 이용하여 광합성을 하고, 대부분 녹말의 형태로 탄수화물을 저장한다. 육상식물 은 관다발조직(vascular tissue)의 존재유무에 따라 분류할 수 있는데, 관다발조직이란 식물체에 물과 영 양분을 이동시킬 수 있도록 세포가 관 모양으로 길게 연결된 것이다. 헛물관, 물관, 체관 등이 포함된다.
대부분의 식물들은 복잡한 관다발조직을 가지므로 관다발식물(vascular plant)이라 부른다. 체계적인 관다 발 조직을 갖지 않는 것을 비관다발식물이라 부르는데 대부분의 이끼류가 이에 포함된다. 비관다발식물은 관다발식물에 존재하는 뿌리와 잎을 가지지 않는다.
모든 식물 중 93% 정도가 관다발식물이다. 관다발식물은 종자의 유무에 따라 비종자관다발식물 (seedless vascular plant)과 종자식물로 나뉜다. 고사리류 등의 양치식물이 비종자관다발식물에 속한다.
비종자관다발식물은 종자 대신 포자 등으로 번식한다.
종자(seed)란 배가 보호막 내부에 영양을 공급받도록 싸여 있는 것이다. 종자식물은 꽃과 씨방의 유무 에 따라 겉씨식물과 속씨식물로 나뉜다. 겉씨식물(gymnosperm)은 종자가 싸이지 않고 겉으로 드러난 종 자를 갖는 식물군이다. 속씨식물(angiosperm)은 꽃이 피는 현화식물이며 씨방은 성숙하여 열매가 된다.
현존 식물 종의 거의 90%가 속씨식물이다.
이번 실험에서는 우리 주변의 식물들을 체계적으로 관찰하고 분류해보는 활동을 통해 생물 간의 유사 성과 차이의 총합을 가장 잘 반영하는 분류 체계를 수립하는 분류학의 과정을 경험한다.
그림 1. 식물의 진화 과정과 분류
v 식물의 진화 과정
식물은 지구에 나타난 지 4억년 이상 된 생물로 이처럼 기나긴 기간 동안 육지 환경에 잘 적응하려는 방향으로 진화해 온 것으로 여겨진다. 물속에 살던 녹조류가 뭍으로 올라오면서, 이끼식물로 진화했다. 습 기가 많은 곳에 제한적으로 생육할 수밖에 없었던 이끼식물이 더욱 건조한 땅 위로 올라올 수 있도록 한 것은 관다발 조직이었다. 양치식물 같은 관다발식물로 진화하게 된 것인데, 관다발 조직을 발달시킴으로써 건조한 지역에서도 물과 양분을 식물체의 높은 곳까지 이동시킬 수 있게 되었다. 한편, 양치식물이 선태류 보다 먼저 출현했음을 보여주는 화석학적 증거를 근거로 하여, 녹조류에서 먼저 양치식물이 분화되고 그 후에 포자체가 소형으로 바뀌어서 이끼식물이 출현했다는 주장도 있다. 양치식물이 분화한 이후에 건조한 환경에서 자손을 더욱 효율적으로 퍼뜨리기 위해서 포자보다 씨를 만들게 되면서, 종자식물이 발달했다.
종자식물은 씨를 만들어 번식함으로써 어린식물을 보호하고 양분을 공급할 수 있도록 했다. 또한, 번식을 더욱 효율적으로 하기 위해 꽃이라는 생식기관을 발달시켜, 속씨식물로 진화했다. 속씨식물은 암, 수로 분 화된 생식기관을 가지게 됨으로써 이를 시점으로 현재에 이르기까지 수많은 종이 번성할 수 있는 토대가 마련되었다.
3. 식물분류의 기초 용어
§ 동정(identification): 어떤 식물이 속하는 분류군을 식별하고, 그 이름을 찾아내는 것
§ 분류군(taxon, taxa): 분류를 통하여 모아 놓은 무리로 독특한 특징으로 다른 무리와 구별됨(종, 속, 과, 목 등 어느 한 분류 계급이 부여된 무리)
§ 명명(nomenclature): 어느 수준의 범주이건 하나의 분류군에 이름을 붙이는 것
§ 식물상(flora): 일정한 지역 내에 분포한 식물 또는 식물도감
4. 식물의 명명과 학명 v 식물의 명명
§ 식물군의 이름을 정확하고 유일한 학명으로 정하기 위해 국제식물명명규약 (Identical Code of Botanical Nomenclature: ICBN)에 따름
§ 정기준표본(holotype): 명명자가 학명을 지을 때, 기준으로 사용된 표본 기재문에 정기준표본의 보관 장소를 기록함 v 학명
§ 규약(ICBN)에 따라 출판물에 발표되어야 합법적임
§ 유효명명의 시작 - 1753년 5월 1일(Linnaeus의 ‘Species Plantarum'이 출판된 날)
v 이명법
§ 이명법: 속명(이탤릭체) + 종소명(이태릭체) + 명명자 F 학명의 표기와 의미
학명 의미
Alnus fruticasa
Rupr. var.manshurica
Call.(덤불오리나무) 종 아래 분류군인 변종을 표기할 때
Quercus acutissima
×variabilis
Nakai(정능참나무) 잡종을 표기할 때
5. 식물분류의 실제
식물의 형태를 관찰하여 종을 동정할 때에는 주로 잎과 꽃의 구조, 모양, 그리고 배열 형태에서 보이는 특징들이 중요한 분류 기준이 된다. 관찰된 특징들을 바탕으로 1도감을 참고하여 식물의 동정이 이루어진 다.
1) 잎의 관찰 (1) 잎의 구조
엽설
(2) 잎의 모양
1도감 : 특정 지역의 일정한 분류군(예: 한국의 양치식물, 울릉식물도감 등)의 모든 종에 관하여 그림, 기
(3) 잎 끝의 모양
(4) 잎 기부의 모양
(5) 잎의 배열
호생(어긋나기) 대생(마주나기) 윤생(돌려나기) 근생
2) 꽃의 관찰 1) 꽃의 구조
일반적인 꽃 국화과의 꽃
백합과의 꽃 벼과의 꽃 사초과의 꽃
2) 꽃의 배열(화서, 꽃 차례)
총상화서 수상화서 산방화서 산형화서
3) 검색표 활용
검색표는 어떤 식물을 특징을 통해 과, 속 또는 종 수준으로 분류해놓은 것으로 분류군을 편하게 동정 할 수 있도록 고안된 표이다.
ex 1) 목련, 제비꽃, 진달래, 꽃다지, 개나리
1. 꽃이 좌우대칭이다. --- 제비꽃 1. 꽃이 방사대칭이다.
2. 꽃잎이 각각 다 붙어있다.
3. 꽃잎이 4개이다. --- 개나리 3. 꽃잎이 5개이다. --- 진달래 2. 꽃잎이 각각 다 떨어져있다.
4. 목본(나무)이다. --- 목련 4. 초본(풀)이다. --- 꽃다지 ex 2) 일본목련, 튤립나무, 자목련, 목련, 백목련
1. 잎은 가장자리가 갈라진다. --- 튤립나무 1. 잎은 가장자리가 갈라지지 않는다.
2. 꽃은 잎보다 늦게 핀다. ---일본목련 2. 꽃은 잎보다 먼저 핀다.
3. 꽃은 자주색이다. ---자목련 3. 꽃은 희거나 거의 희다
4. 꽃잎은 꽃받침잎보다 길고 6~9개이며 희지만 밑부분 겉에 연한 붉은 줄이 있다. --목련 4. 꽃잎과 꽃받침잎은 거의 같은 길이이고 6개이며 희다 ---백목련
4) 식물의 동정
(1) 식물 동정을 위한 준비물
- 돋보기(루페), 핀셋, 해부현미경, 도감 (2) 동정하기 전의 식물 관찰
ü 목본인가, 초본인가?
ü 외떡잎식물인가, 쌍떡잎식물인가?
ü 꽃 관찰 - 꽃 색, 암술과 수술의 수, 꽃잎과 꽃받침의 수·모양 등 ü 잎 관찰 - 잎 모양, 잎 가장자리의 모양, 앞·뒷면 털의 유무 등 (3) 도감 사용법
F 식물의 이름을 아는 경우 - 색인을 이용하여 학명 찾기
F 비슷한 식물의 이름을 아는 경우 - 색인을 이용하여 아는 식물의 이름을 찾은 후 같은 ‘속’이나 ‘과’에서 찾음
5) 도감 및 동정에 도움이 되는 자료
§ 대한식물도감 (이창복)
§ 한국식물도감 (이영노)
§ 국가생물종지식정보 시스템 (http://www.nature.go.kr)
§ 인터넷 야생화 동호회
<강의용 PPT자료>
<학생활동지>
식물의 관찰 및 분류
년 월 일 반 이름
1. 실험목표
1) 다양한 식물의 형태를 관찰하여 특징을 발견할 수 있다.
2) 주변에서 흔히 볼 수 있는 식물의 이름과 특징을 안다.
3) 식물의 형태를 관찰하고 분류 기준에 따라 분류 할 수 있다.
v 실험 준비물
Ÿ 기구: 돋보기(루페), 핀셋, 해부현미경, 도감
Ÿ 재료: 다양한 식물(백합, 개나리, 갈퀴덩굴, 제비꽃, 산철쭉, 둥굴레, 단풍나무, 향나무 등)의 꽃과 잎
v 실험 방법
Ÿ 준비된 꽃과 잎을 현미경과 돋보기를 사용하여 관찰한다.
Ÿ 꽃과 잎의 구조와 관련하여 각 부위의 명칭과 관련 용어를 알아본다.
Ÿ 실내 활동 후, 야외 활동을 통해 교정에 있는 식물들을 관찰하고 분류해본다.
v 종자식물 몇 가지 과의 동정 포인트
구분 특징 예상되는 과
외떡잎 식물
줄기에 마디가 있음 벼과
줄기에 마디가 없음 사초과, 골풀과
꽃이 크고 화려함 백합과
덩굴식물임 마과
쌍떡잎 식물
잎이 한 장씩 달려 있으며, 덩굴식물임 포도과, 방기과
줄기가 사각형임 꿀풀과
꽃이 민들레처럼 생김 국화과
잎이 3장이거나 아까시나무 잎처럼 복엽이면서
열매가 콩꼬투리 모양임 콩과
4장의 꽃잎이 십자처럼 배열됨 십자화과
꽃잎이 5장이고 암술과 수술이 많음 장미과, 미나리아재비과
꽃이 산형화서임 산형과
2. 관찰 결과 1) 꽃의 구조
(1) 꽃의 해부도이다. 빈칸을 채워보자.
(2) 꽃을 구분하는 기준을 적어보자.
① 단성화 vs. 양성화
② 갖춘꽃 vs. 안갖춘꽃
2) 잎의 구조
(1) 빈칸에 잎의 구조를 나타내는 용어를 써보자.
(2) 홑잎과 겹잎
① 홑잎 : 잎이 하나씩 달려 있는 것
② 겹잎 : 하나의 총잎자루에 여러 장의 작은 잎이 달려 있는 것
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Q. 아래 잎들의 종류는 무엇인가?
(3) 잎차례
( ) ( ) ( ) ( )
Q. 아래의 잎은 어떤 잎차례를 가지고 있을까? 그렇게 생각한 이유는?
(3) 잎 가장자리의 모양 - 톱니
톱니 없음 홑톱니 홑톱니 겹톱니
3. 식물도감 만들어보기
식물도감은 식물을 실물 대신 볼 수 있도록 하여 엮은 책이다. 우리는 식물도감을 보면서 식물에 대한 정보를 얻기도 하고, 모르는 식물이 있을 때는 도감을 통해 어떤 식물인지 찾을 수 있다. 지금까지 배운 내용을 바탕으로 주어진 식물체를 관찰하고 우리 조만의 도감을 만들어 보자. 배운 내용 외에 식물을 보고 느낀 점, 특이한 점 등 최대한 많이 적어 보자.
[야외 활동지]
교정을 돌며 여러 가지 식물의 이름과 특징을 알아보자.
1) 실내에서 식물을 관찰하였을 때 찾지 못한 특징을 밖에서 식물을 관찰하면서 찾은 것이 있는 가? 자유롭게 적어보자.
① 갈퀴덩굴
② 제비꽃
③ 산철쭉
④ 둥굴레
⑤ 단풍나무
⑥ 향나무
2) 하늘매발톱과 애기똥풀이 각각의 이름을 갖게 된 이유가 무엇인지 생각해보자.
3) 진달래와 철쭉, 산철쭉은 어떻게 구분할 수 있는가?
4) 교정의 화단에서 할미꽃을 관찰할 수 있다. 도감에서 할미꽃을 찾아보고, 아래 제시된 사진들 을 꽃이 펴서 열매를 맺기까지의 순서로 나열해보자.
ㄱ. ㄴ.
ㄷ. ㄹ.
답 : ( ) -> ( ) -> ( ) -> ( )
5) 아래 검색표의 빈 칸을 채워보자.
1. 잎이 2장 또는 3장씩 다발난다.
2. 잎이 2장씩 다발난다.
3. 잎의 길이가 7cm 이상이다.
4. 잎이 억세다.---곰솔 4. 잎이 연하다.---( ) 3. 잎의 길이가 2~4cm이다.---방크스소나무 2. 잎이 3장씩 다발난다.---( ) 1. 잎이 5장씩 다발난다.
5. 잎의 길이가 5~14cm이다.
6. 잎이 억세다.---잣나무 6. 잎이 연하다.---( ) 5. 잎의 길이가 6cm 이하이다.---섬잣나무
6) 오늘 교정에서 관찰 가능했던 식물들은 아래와 같다. 그 외에 오늘 관찰한 식물들의 이름을 적어보자.
① 갈퀴덩굴, 매미꽃, 애기똥풀
② 소나무, 리기다소나무, 제비꽃, 꿩의밥
③ 돌단풍, 스트로브잣나무, 철쭉
④ 하늘매발톱, 금낭화, 둥글레
⑤ 맥문동, 물박달나무, 할미꽃, 단풍나무, 돌나물
⑥ 향나무, 왕벚나무, 능수버들, 서양수수꽃다리 그 외 :
7) 야외활동 후 느낀점을 써보자.
