잎
[ leaf ]
잎은 관속식물에서 광합성을 주로 담당하는 영양기관이다. 잎은 식물에 따라 그 모양과 질감, 두께 등이 다양하지만, 기본적으로 광합성에 특화된 기관이기 때문에 태양 빛이 잎의 모든 세포에 도달할 수 있도록 얇은 것이 일반적이다. 잎은 정단분열조직 바로 아래의 가장자리에 조그맣게 부풀어 오른 돌기인 엽원기(leaf primordium)로부터 발달한다.1)
진달래 잎 (출처: 한국식물학회, 안진흥)
목차
잎의 구조
일반적인 쌍떡잎식물의 잎은 잎몸(엽신), 잎자루(엽병) 및 턱잎(탁엽)으로 구성되어 있으나, 모든 잎이 이 세 가지 구조를 다 가지고 있는 것은 아니다. 잎의 배열이나 유형(단엽, 복엽), 또는 잎몸, 잎자루, 턱잎 등 잎 구성 요소의 외부 형태는 식물의 종, 속 및 과를 동정하거나 분류하는 데 이용되는 중요한 형질이다. 잎몸의 기본 형태로는 선형, 원형, 난형, 도란형, 심장형, 신장형, 피침형, 도피침형, 타원형 및 장타원형 등이 있으며 잎의 정단부(apex), 기저부(base) 및 가장자리(margin) 형태에 따라 다양한 형태의 잎몸이 존재한다.2)
벌노랑이 잎 (출처: 한국식물학회, 안진흥)
대부분의 외떡잎식물은 잎몸이 줄기를 감싸는 잎집에 연결되어 있다.
강아지풀 잎 (출처: 한국식물학회, 안진흥)
잎의 주요 유형
관속식물의 잎은 그 기원에 따라 소엽(microphyll)과 대엽(megaphyll)으로 구분한다.3)
- 소엽(microphyll) : 관속식물을 구성하고 있는 두 개의 주요 그룹 가운데 하나인 석송식물에서 볼 수 있는 잎의 유형이다. 엽극(leaf gap)이 없으며 가지를 치지 않은 단일맥을 지니는 것이 특징이다. 석송엽(lycophyll)이라고도 부른다. 소엽(microphyll)은 겹잎을 구성하고 있는 소엽(leaflet)과 구분하여 사용하여야 한다.
잎은 잎몸의 분할 여부에 따라 홑잎과 겹잎으로 구분하기도 한다.
- 홑잎(단엽, simple leaf) : 잎몸이 나뉘지 않아 하나의 잎몸으로 이루어진 잎의 유형이다.
- 겹잎(복엽, compound leaf) : 잎몸이 두 개 이상의 작은잎(소엽, leaflets)으로 나뉘어진 잎의 유형이다. 잎몸이 나뉘어진 형태에 따라 크게 두 유형, 즉 우상복엽(pinnately compound leaf)과 장상복엽(palmately compound leaf)으로 구분한다.
잎의 배열
줄기의 각 마디에 몇 개의 잎이 어떻게 달려 있느냐에 따라 다음과 같은 잎의 배열 또는 잎차례 유형이 존재한다.
- 어긋나기(호생, alternate) : 한 마디에 하나의 잎이 달려 있는 잎의 배열 형태를 말한다.
- 마주나기(대생, opposite) : 한 마디에 두 장의 잎이 서로 마주보며 달려 있는 잎의 배열 형태이다.
- 돌려나기(윤생, whorled) : 한 마디에 세 장 이상의 잎이 같은 각도를 이루면서 달려 있는 잎의 배열 형태이다.
- 뭉쳐나기(속생, fasciculate) : 마디 사이가 짧아서 마치 한 마디에 여러 장의 잎이 달린 것처럼 보이는 잎의 배열이다.
잎의 내부구조
잎의 내부 구조는 빛의 흡수 및 가스 교환을 도와 광합성에 용이하도록 적응되어 있다. 가장 바깥쪽의 각피는 수분 증발을 막는 역할을 그 아래 상표피는 증산, 이산화탄소 및 산소 등의 가스 교환과 대사 산물의 분비를 관장한다. 상표피 하단에 자리잡은 엽육조직(mesophyll)에서 광합성의 전 과정이 일어나며 이중 상표피에 가깝게 위치한 책상조직(palisade mesophyll)에 많은 양의 엽록체가 있어 실제 광합성이 활발하게 일어나고 해면조직(spongy mesophyll)은 느슨한 조직 배열의 특성으로 공기의 흐름을 촉진하여 광합성과 호흡을 돕는다.1) 해면유조직 내에 위치하며 물관부(xylem)와 체관부(phloem)로 이루어진 관다발(유관속)은 물과 광합성을 통해 얻어진 광합성 산물(sucrose, glucose 등)을 이동시키는 통로 역할을 하는 중요한 조직이다.
잎 내부구조 (출처:한국식물학회)
잎의 변형
비록 잎의 주요 기능은 광합성이지만 때때로 잎은 변형된 형태로 광합성 이외의 기능을 수행하기도 한다.1)
- 덩굴손 : 지지작용을 위해 변형된 잎으로 오이, 호박 등에서 관찰된다.
- 탁엽 : 잎자루 아래에 있는 작은 잎모양의 구조인데 식물의 종류마다 광합성을 하기도하고 가시 형태로 방어 기작을 하는 등 각기 다른 기능을 수행한다.
- 눈비늘 : 가장 흔한 잎의 변형 중 하나이다. 다년생식물에서 휴면기 주로 겨울 동안 저온과 건조한 바람으로 부터 정단분열조직 등을 보호하는 기능을 수행한다. 또한 단단하고 질긴 특성으로 병원균이나 가혹한 날씨 변화 등에서 눈(싹)을 보호하기도 한다.
- 포 : 꽃 아래나 꽃자루에 형성되는 잎의 변형으로 작고 꽃을 보호하는 작용을 한다.
- 포충엽 : 식충식물에서 곤충을 잡는 데 유리하게 유인틀 형태로 변형된 잎이다.
다양한 생물과 식물 잎의 관계
잎은 식물의 생장과 존속에 가장 중요한 에너지 공급원으로서 그 가치가 널리 알려져 있다. 식물의 잎은 지구상의 많은 생물의 생존에 중요한 역할을 하는 먹이 공급원으로 역할이 크다. 이에 따라 식물은 자체적으로 다른 생물의 포식에 대항하여 탄닌(tannin)과 같이 소화 장애를 일으키는 물질을 분비하는 등 대응 전략을 진화시켜 왔다.4) 식물의 잎은 먹이 공급원 뿐만 아니라 포식자로부터 몸을 피할 수 있도록 곤충과 같은 일부 동물들에게 은신처를 제공하기도 한다.
낙엽 및 단풍 현상
온대, 아한대 등 계절이 바뀌는 지역에서 자라는 낙엽성 식물의 잎은 가을 추위가 찾아오면 형형색색으로 물이 들고 잎을 떨구는 등 변화를 보인다. 단풍의 원인은 추위와 줄어든 일조량에 반응하여 엽록체 합성량이 줄어들면서 식물의 잎에 존재하는 여타의 색소들(주황 계열: carotenoids 및 노랑 계열: xanthophylls)이 색을 드러내기 때문이다.5) 이와는 달리 빨강 계열(anthocyanin)의 색소는 진딧물과 같은 해충의 피해를 방지하기 위해 앞의 두 계열의 색소를 감추고자 후에 따로 합성되는 것으로 알려져 있다.4) 낙엽 현상은 가을철 추운 날씨를 대비할 때 주로 나타나지만 가뭄이나 병해가 심각한 경우 식물이 그에 따른 피해를 최소화하는 과정에서 취하는 일종의 생존 전략이기도 하다.6)
참고문헌
1. 이규배 (2004) 식물형태학. (주)라이프사이언스,
2. Judd WS, Campbell CS, Kellogg EA 등 (2002) Plant systematics: A phylogenetic approach 2nd edition. Sunderland, MA, USA: Sinauer,
3. 김영동, 신현철 역 (2011) 식물계통학(2판). (주)월드사이언스, 607
4. Rice EL (1979) Allelopathy—an update. The Botanical Review, 45: 15-109
5. Feild TS, Lee DW, Holbrook NM (2001) Why leaves turn red in autumn. The role of anthocyanins in senescing leaves of red-osier dogwood. Plant physiology, 127: 566-74
6. Lim PO, Kim HJ, Gil Nam H (2007) Leaf senescence. Annu. Rev. Plant Biol, 58: 115-36