수목의 구조 1

1. 수목의 구조

1) 식물의 기관과 조직계
 식물체에는 토양으로부터 흡수된 물이나 양분을 줄기나 잎이 위치한 지상부로 운반시키는 체제가 존재한다. 이러한 체제의 기관이나 조직은 주로 유관속 식물을 식별하는 기준으로 이용된다. 수목의 생장(growth)이란, 일반적으로 나무의 키가 자라고, 줄기나 뿌리의 직경이 커지는 것을 의미한다. 이런 식물의 생장은 크게 두 가지로 나누는데, 줄기, 뿌리 및 잎이 자라 개체의 크기가 커지는 생장을 영양생장(vegetative growth)이라 하며, 꽃이 피어 종자를 맺어서 다음 세대를 만들기 위한 생장을 생식생장(reproductive growth)이라고 한다.
 식물체의 구성단위는 기관인데, 영양생장을 하는 뿌리, 줄기, 잎을 영양기관이라 하고, 유성생식과 관계되는 꽃이나 열매 및 종자를 생식기관이라 한다. 이런 기관에서 기능이나 형태가 동일한 세포의 집합을 조직이라 하고, 위치와 기능에 관계된 조직의 집합을 조직계라고 한다. 이는 세포분열 능력의 유무에 따라 분열조직계와 영구조직계로 나눈다. 영구조직계는 J. von Sachs에 의해 표피계(epidermis system), 유관속계(vascular bundle system), 기본조직계(ground tissue system)로 나눈다.
(1) 분열조직계
 다양한 조직으로 구성된 식물체도, 수정란이라는 1개의 세포가 체세포분열을 하여 배 발생이 이루어진다. 즉, 그 초기에는 전체 세포가 분열에 참여하지만 성숙시 분열세포는 특정 부위에 국한하여 존재한다. 이 세포분열 능력을 유지하고 있는 세포들을 분열조직(meristem)이라 한다. 분열조직의 세포는 일반적으로 작고, 세포질은 풍부하고 세포벽은 얇다. 분열조직은 다음과 같이 나눈다.

① 정단 분열조직(apical meristem) : 줄기나 뿌리의 끝부분은 신장생장을 하는 분열조직으로 흔히 생장점이라고 부른다. 생장점 중 줄기의 끝에 위치한 경단은 유엽으로, 뿌리 끝의 근단은 근관으로 보호되고 있다.

② 개재분열조직 (intercalary meristem) : 단자엽 식물에는 잎의 기부와 줄기의 마디와 마디사이에 위치한 개재분열조직이 있다.

③ 측생분열조직(lateral meristem): 비대생장을 하는 식물은 유관속의 목부와 사부 사이에 형성층(cambium)이라는 분열조직이 있어서 안쪽으로 목부조직을 바깥쪽에 사부조직을 추가시키고 있다. 또한 목본식물은 성장하면서 유관속의 외부에 코르크형성층이 발달해서, 내측에 코르크피층, 외측에 코르크조직을 형성한다.

(2) 표피계
 식물체의 표면은 한층 또는 여러 층의 표피세포로 덮여 있으며, 표피세포가 변형된 것으로 모용, 근모 및 기공 등이 있다. 표피세포의 표면 무늬는 식물군이나 종에 따라 다른데, 쌍자엽식물은 부정형이면서 그물모양의 망상맥이고, 단자엽식물은 축방향으로 긴 세포와 짧은 세포가 평행 배열을 한 평행맥이다. 세포의 외벽은 각피화하여 두꺼운 각피층을 형성하거나, 연잎이나 토란잎과 같이 납층(Wax layer)이 발달된 것도 있다. 이들은 잎을 보호하고 수분 증발을 막는 역할을 한다.

① 모용(trichome)
 모용은 식물체 표면에 생긴 털(hair)을 말하고, 단세포성 또는 다세포성이며 모양은 선상, 성상 및 분지상 등 종에 따라 특징적으로 나타나기 때문에 분류 형질로서 중요하게 이용한다.

② 근모(root hairs)
 근모는 어린뿌리의 표피세포가 신장한 형태이며, 이는 식물체에 필요한 물이나 양분을 토양에서 흡수하는 역할을 한다. 오래된 것은 기능을 멈추고 표피에서 탈락된다.
 2개의 공변세포로 이루어진 기공(stoma)은 증산과 이산화탄소가 유입되는 곳으로 주로 잎에 많이 존재하지만, 광합성을 수행하는 줄기에도 약간 존재한다. 공변세포는 그 세포벽의 안쪽이 두꺼워서 팽압의 변화에 따라 기공이 개폐된다. 특히 잎의 이면에 많으나 식물의 종류에 따라 다르다. 부수식물은 잎의 표면에, 건생식물은 함몰된 기공을 가진다.

(3) 유관속계
 식물체 줄기의 횡단면에서 동심원상의 조직이 방사상으로 배열된 것을 유관속계라고 부르는데, 이는 목부와 사부로 구분된다. 현미경상에서 세포가 크고 벽이 두꺼운 도관(vessel)이 보이는데 이 부분을 목부(xylem)라 하고 도관 외에 목부섬유와 목부유조직이 있다. 도관은 긴 원통형으로 양끝에 천공(perforation)이 있는데, 측벽에 다양한 무늬의 벽공이 있는 죽은 세포로서 뿌리에서 흡수한 무기양분이나 물이 상승하는 통로이다. 목부섬유는 세장한 방추형이고 목질화된 세포벽으로 지지기능을 수행한다. 유조직은 생세포로서 방사배열을 하여 방사조직으로 저장과 방사방향으로 물질이동을 수행한다. 양치식물과 나자식물은 도관이 없으며, 유연벽공을 가진 가도관(tracheid)이 통도와 지지기능을 한다.
 줄기의 유관속 중 목부 외측에 동화산물의 통로인 사관(sieve tube)과 반세포(companion cell), 사부섬유 및 사부유조직을  포함하는 사부(phloem)가 있다. 사관은 도관과 달리 세포질로 채워진 생세포이고, 세포벽도 목화되지 않았으며, 양끝에 사판(sieve plate)이 존재한다. 사관에 인접한 반세포는 사관의 기능을 돕는 것으로 알려졌다.
 유관속은 목부, 유관속형성층 및 사부가 다발로 되어 있으며, 거의 같은 양의 목부와 사부가 나란히 접하고 있는 병립유관속(collateral vascular bundle)은 피자식물과 나자식물의 줄기나 잎에서 흔히 볼 수 있다. 또한, 모든 식물의 뿌리는 목부와 사부가 교대로 환상배열을 한 방사유관속(radical vascular bundle)이다.

(4) 기본조직계
 표피계와 유관속을 제외한 모든 부분을 기본조직계라 한다. 줄기에서 기본조직계는 중심부의 수(pith)와 주변부의 피층(cortex), 뿌리는 내초(pericycle) 및 피층 등으로 구성되 있다. 피층의 제일 안쪽의 1열의 세포를 내피 (endodermis)라 하고 뿌리와 지하경에서는 카스파리선이 나타난다. 이는 이웃세포와 밀착되어 있어서 피층을 통과하는 양분이 유관속으로 이동될 때 필히 내피세포를 통과해야 된다. 줄기나 뿌리의 내피를 포함한 안쪽의 조직을 중심주(stele)라 한다.
 이 조직계는 유조직 세포로 구성되어 있는데, 잎이나 약한 줄기의 피층에 있는 세포는 엽록체를 갖고 있어 동화조직이라 하고 줄기의 수나 뿌리의 피층 등을 저장조직이라 하는데, 이들은 물질대사에 중요하다. 기본조직을 형태적으로 보면 유조직, 후각조직, 후벽조직 및 섬유세포 등으로 이루어져 있고, 기능상으로 보면 저장조직, 동화조직, 분비조직, 기계조직, 통기조직 등으로 구분된다.