식물의 적응 방법

식물의 적응

동물과 마찬가지로 식물도 살아가는데 필요한 환경요인, 즉 햇빛과 물을 얻기 위해 서로 경쟁하고 자라고 번식한다. 수만 년이 지난 후 살아남은 식물이 그 조상과 다른 이유는 자연선택 또는 적자생존이라는 과정을 거치면서 환경에 적응해왔기 때문이다.

 

초기식물

육상식물은 약 4억 3000만 년 전 고생대에 처음으로 나타났다. 이 식물체는 매우 단순했으며, 오늘날의 식물과는 전혀 다른 모습이었다. 막대기와 같은 몸체에, 물을 운반하는 관다발조직이 없었다. 많은 식물학자들은 이들 초기 육상식물이 원시 관다발식물의 조상이라고 생각한다.

 

리니오피테스라는 최초의 관다발식물은 잎과 뿌리가 없이 지면을 따라 자라는 줄기와 Y자 모양의 가지를 가진 수직 줄기가 있는 식물체로써 키가 60~90cm 정도였다. 리니오피테스에서 트리메로피테스라는 좀 더 큰 식물이 발달했는데, 이 식물은 수많은 줄기와 가지가 있고 몸체는 복잡했지만 역시 잎이나 뿌리가 없었다. 조스테로필로피테스라는 작은 관다발 식물이 리니오피테스에 이어 바로 나타났는데, 이 식물도 리니오피테스의 후손으로 보인다. 식물학자들은 트리메로피테스와 조스테로필로피테스를 오늘날 생존하는 모든 관다발식물의 조상으로 보고 있다.

 

양치류와 속새류 그리고 종자식물은 약 3억 6000만 년 전에서 2억 9000만 년 전의 석탄기에는 훨씬 복잡하고 큰 관다발식물인 석송류의 나무, 고사리, 속새, 그리고 초기 종자식물이 지구를 뒤덮었다. 이 시기에 살았던 거대한 식물이 죽어서 넓은 늪에 쌓였고, 나중에 커다란 석탄층을 형성했다.

 

약 2억 4000만 년 전에 시작된 중생대에는 겉씨식물이 가장 번창했다. 구과식물, 소철, 은행나무가 주된 식물이었으며, 지금은 멸종하고 없는 많은 겉씨식물도 무성하여 공룡의 먹이가 되었다. 속씨식물은 중생대 말기에 처음 나타났는데, 목련, 낙우송, 버드나무, 수련을 비롯해서 오늘날 볼 수 있는 식물이 생존했다.

 

약 6300만 년 전에 시작된 신생대에는 속씨식물이 지구의 열대와 온대 지역에서 숲을 이루었다. 초원과 대형 초식동물이 신생대 말기에 등장하기 시작했으며, 약 500만 년 전에는 사람과 비슷한 생물이 지구상에 나타나 숲과 초원에서 살았던 것으로 생각된다. 

 

물의 저장

여러 식물은 오랜 세월에 걸쳐 비가 거의 내리지 않는 사막에서 적응하여 물을 저장하는 특별한 형태로 진화했다. 예를 들어, 선인장은 지표면 바로 아래에 넓게 퍼져 있는 뿌리로 사막에 조금 내린 비나 갑작스럽게 불어난 물을 순식간에 흡수해서 다육질의 줄기에 저장한다. 선인장은 잎이 가시로 진화하여 같은 크기의 다른 식물에 비해 잎 표면이 작아 증산작용으로 나가는 물의 양을 줄이게 되었다. 선인장은 줄기에서 광합성을 하는데, 광합성을 하는 동안 뿌리에서 빨아들일 물이 없으면 주리에 저장된 물을 사용한다.

 

 

흙이 얼어붙고 물이 부족한 툰드라지대의 식물은 잎 표면이 빳빳하고 반들거리거나 잔털로 뒤덮여 있어 물을 쉽게 잃지 않는다.  

 

씨의 전파

만일 씨가 단지 어미 나무 밑으로만 떨어진다면 같은 종의 식물들은 모두 한 지역에서 발견될 것이다. 그러나 씨는 넓은 지역으로 흩어진다. 단풍나무처럼 날개가 있는 씨나 민들레나 버느나무처럼 솜털이 있는 씨는 바람에 의해 운반되며, 코코스야자의 씨는 물에 떠서 다른 먼 곳으로 퍼져간다.

 

 

가시나 끈끈한 물질이 있는 씨는 동물의 털이나 가죽에 달라붙어 다른 지역으로 옮겨가며, 동물이 열매를 먹고 먼 곳으로 이동한 다음 씨를 배설하여 퍼뜨리는 경우도 많다. 사람들이 정착하는 곳마다 농작물 등 여러 식물을 가지고 가서 씨를 퍼뜨린다. 스스로 씨를 퍼뜨리는 식물도 있다. 예를 들면, 봉선화는 꽃을 살짝 건드리기만 해도 씨가 저절로 떨어진다. 

 

식충식물

흙 속에 중요한 무기물, 특히 질소가 부족한 지역에서 자란다. 잎에는 소화액을 내는 특수한 털이 빽빽히 나 있어 이것으로 곤충을 붙잡아 소화시키고 필요한 양분을 흡수한다. 또 엽록소가 있으므로 광합성으로도 양분을 만든다. 식충식물로는 벌레잡이통풀, 끈끈이주걱, 파리지옥 등이 있다.

 

인간에 의한 식물의 진화

약 1만 년 전, 농업을 시작하고 식물을 재배하면서 인간은 식물의 변화에 중요한 역할을 하기 시작했다. 농부들은 다른 종류보다 더 잘 자라는 종류의 씨를 보관해 두었다가 다음 해에 재배했다. 세계의 주요 작물은 이런 방법으로 점점 진화했는데, 미국의 인디언들은 낟알이 작은 옥수수를 낟알이 많이 달리는 큰 옥수수로 개량했다.

 

 

오스트리아의 사제 멘델은 19세기 중반 완두에 대한 실험으로 유전학의 기초를 세웠다. 과학자들은 멘델이 발견한 유전법칙을 이용해 옥수수, 벼, 밀과 같은 농작물의 수확을 크게 증대시켰다. 또한 여러 병충해에 잘 견디는 식물도 개발했다. 미국의 농학자인 노먼 블로그는 수확률이 많고 병에 강한 밀을 개발하여 1970년에 노벨 평화상을 받았다 우리 나라에서도 병충해에 강하고 수확량이 많은 벼, 맛이 좋은 벼를 얻기 위한 품종개량을 계속해오고 있다.