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개요

종자가 없는 관속식물의 일종. 한때는 양치류보다 더 하등한 쇠뜨기나 석송 등과 함께 하나의 무리로 묶이기도 하였다. 하지만 이들 하등한 식물에 달리는 비늘잎과 양치류에 달리는 잎과는 분명한 차이가 있다고 지적되었다. 양치류의 잎은 씨를 만드는 고등한 관다발식물의 잎에 더 가깝다고 보아야한다. 양치류는 2억 6,000만 년 전에 시작된 석탄기 때 육지에서 가장 번성했던 식물이다. 석탄기 초기 약 2,500만 년 동안을 과학자들은 '양치류의 시대'라고 부르는데, 지금 지구에 있는 석탄층은 이 시기에 번성했던 양치류의 유물이 남아 있는 것이다.

형태

양치류는 대부분 해마다 한 장의 잎을 만드는 고사리삼목(─目 Ophioglossales) 식물처럼 작고 부러지기 쉬운 식물들이지만, 해고속(―屬 Cyathea) 식물들은 줄기가 24m까지 자라 교목상이며 무성한 잎들이 왕관처럼 달린다.

생식

양치류의 생활사는 포자체세대(胞子體世代)와 배우체세대(配偶體世代)로 구분된다. 포자체세대는 성숙한 잎이 난 형태로 온실이나 정원에서 흔히 볼 수 있으나, 배우체세대는 이끼와 겉모습이 거의 비슷하다. 배우체세대는 포자가 싹이 트면서 시작되는데, 포자는 성숙한 포자체에서 만들어진 하나의 조그만 세포이다. 포자는 바람에 의해 널리 흩어지며, 마른 상태에서도 오랫동안 살 수 있으나 온도와 습도가 적당하고 그늘진 곳에서는 싹이 나와 너비가 3cm 정도 되며 심장이나 리본 모양을 한 잎 같은 조직을 만든다.

이러한 배우체는 반수체(半數體), 즉 상동염색체 중 하나씩만 지닌다. 밝은 초록색을 띠는 배우체는 엽록소가 있어 자기 자신에게 필요한 영양분을 만들어 쓰고 땅 표면에 편평한 상태로 붙어서 자라는데, 헛뿌리라고 하는 털 같은 세포들이 있어 땅속으로 뚫고 들어가 물과 무기염류를 흡수한다. 배우체의 아랫면에 이끼나 우산이끼에서 볼 수 있는 아주 작은 생식기관, 즉 장정기(藏精器 : 정자를 만듦)와 장란기(藏卵器 : 난자를 만듦)가 생긴다.

장정기는 편모가 달리고 단세포로 된 정자를 만든다. 이 정자는 물이 있을 때만 밖으로 빠져나오는데 축축한 땅에 있는 모세관수(毛細管水) 정도면 충분하다. 장정기에서 빠져나온 정자는 배우체의 조직 속에 파묻혀 있는 난자와 결합하기 위해 장란기의 좁은 홈으로 들어간다. 반수체인 난자와 정자가 합쳐져 이배체(二倍體), 즉 상동염색체 쌍으로 된 세포가 되면 이때부터 포자체세대가 시작된다. 수정된 난자가 발생하기 시작하면서 배우체는 시들기 시작하여 결국 죽는다.

생태

포자체가 처음으로 '발'이라는 흡수기관을 만들면서 세포분화가 시작되고 발은 흙 속에 있는 무기염류나 물을 흡수한다. 이어서 성장축이 2개 나오는데 하나는 원뿌리가 되며 다른 하나는 위로 자라 첫번째 잎이 된다. 다음으로 이 첫번째 잎의 밑부분에서 더 크고 복잡하게 생긴 잎이 자라고 잎의 밑부분은 줄기가 된다. 일단 줄기가 만들어지면 새로운 고사리잎이 뚤뚤 말린 소용돌이 꼴로 나오고 이것이 조금씩 풀리면서 완전한 잎이 된다(구형돌기).

식물체에서 물이 빠져나가는 것을 막기 위해 고사리식물의 표피 전부를 아주 얇은 방수층인 큐티클층이 덮고 있다. 특히 잎의 큐티클층에는 기공(氣孔)이라고 하는 아주 작은 구멍들이 많이 있다. 각 기공은 공변세포(孔邊細胞)에 둘러싸여 있으며, 공변세포는 줄어들거나 늘어날 수 있어 공변세포의 움직임에 따라 기공이 열리고 닫힌다. 식물체에 빛과 물을 충분히 주면 기공이 열려서 이산화탄소를 식물체 안으로 끌어들여 영양분을 만든다. 그러나 물과 빛이 부족하면 안이 마르는 것을 막기 위해 기공이 닫힌다.

성숙한 양치류의 포자들은 잎 표면에 있는 포자낭 안에 들어 있다. 포자를 만드는 이배체 세포들은 포자낭 안에 들어 있고 이 세포들이 감수분열을 하여 각각 4개씩의 반수체 포자를 만든다. 포자낭의 바깥쪽은 세포들이 모여서 환대(環帶)를 이루며 이 세포들의 벽은 부분적으로 두껍다. 기공의 공변세포처럼 환대도 주위환경에 반응하는데 건조한 공기와 접촉하면 환대세포들이 수축하여 포자낭이 찢어진다. 포자들은 공기 중으로 빠져나가 환대세포들은 스프링처럼 다시 원래의 모습으로 되돌아간다. 이 식물들은 대부분 모든 잎에 포자낭이 있어 이들의 잎을 포자엽이라고 하지만 어떤 양치류들은 포자엽이 작아서 다른 성숙한 잎과 뚜렷이 구분되기도 한다.

활용

양치류는 매력적인 잎을 갖고 있고 손쉽게 관리할 수 있기 때문에 실내화분용 식물로 인기가 높다. 열대의 일부 지역에서는 잎과 땅속줄기를 먹기도 하며, 헛뿌리에서 아스피디움(aspidium)이라는 물질을 뽑아 기생벌레들을 쫓는 데 쓰기도 한다. 한국에서는 어린 고사리를 꺾어 말렸다가 나물로 먹는다. 중국에서는 백이와 숙제가 주나라 백성이 되는 것을 부끄럽게 여겨서 수양산에 숨어 고사리를 먹으면서 여생을 보냈다는 고사가 전한다. 일본에서는 고사리 뿌리에서 전분을 추출하여 떡을 만들고 콩가루를 묻혀 먹는데, 이를 ‘와라비모찌’라고 한다.