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개요

밑씨가 씨방에 싸여 있지 않고 밖으로 드러나 있는 식물. 나자식물이라고도 한다. 씨가 성숙한 씨방이나 열매 안에 들어 있는 꽃피는 식물, 즉 속씨식물과는 서로 대조된다. 가장 먼저 생긴 겉씨식물은 데본기 후기(3억 4,500만 년 전)에 자라다가 지금은 없어진 종자고사리식물문[原裸子植物門 Pteridospermophyta]의 종들이다. 이 식물들은 백악기 후기(6,500만 년 전)까지 번성했으나 속씨식물이 자라기 시작함에 따라 그 수가 점점 줄어들게 되면서 4개의 목(目)이 멸종했고 살아남아 있는 무리 중에도 멸종된 속이 많다. 오늘날에는 구과목이 가장 널리 퍼져 있다.

종류

현재 지구상에서 자라고 있는 4개의 독립된 문(門), 즉 구과식물문(毬果植物門 Coniferophyta)·소철문(蘇鐵門 Cycadophyta)·은행문(銀杏門 Ginkgophyta)·마황문(麻黃門 Gnetophyta)을 통틀어 말할 때 흔히 겉씨식물이라 한다.

형태

대부분의 겉씨식물은 거의가 상록수이며 한 번 자란 잎은 대부분 1년 이상 나무에 붙어 있다. 소철류만 겹잎이 나고 나머지는 홑잎이 나는데 잎 모양이 여러 가지이다. 은행나무 잎은 가운데가 갈라지지만, 갈라지지 않는 것도 있고 여러 번 갈라지는 것도 있다. 소철류 잎은 야자수 잎과 닮았다. 네툼의 잎은 잎맥이 속씨식물의 잎맥처럼 그물 모양으로 퍼져 있다.

구과식물의 잎은 바늘 또는 비늘 모양이거나 활엽이다. 마황속과 필로클라두스속(Phyllocladus) 식물들의 경우 잎이 아닌 줄기에서 주로 광합성이 일어난다. 겉씨식물은 독립된 암수 포자수(胞子穗：구과 같은 구조)에 수 생식기관인 소포자낭(小胞子囊)과 암 생식기관인 대포자낭(大胞胞囊)을 만들며, 암수 포자수는 대부분의 구과식물에서처럼 한 나무에 있거나 소철처럼 다른 개체에 있다. 수구과, 즉 꽃밥이 달린 소포자엽(小胞子葉)은 길이가 2㎜가 되는 것부터(노간주나무류) 80㎝에 이르는 것(몇몇 소철류)까지 다양하다.

보통 솔방울이라고 부르는 구과에는 중앙을 축으로 많은 인편들이 나선 모양으로 달려 있으며 인편의 아랫면에 2개 이상의 꽃가루주머니가 있다. 암구과, 즉 대포자엽(大胞子葉)은 크기가 커서 오스트레일리아에서 자라는 소철류인 마크로자미아 데니소니이(Macrozamia denisonii)는 그 길이가 거의 100cm에 이르고 무게가 38㎏이나 된다. 어떤 노간주나무는 암구과가 아주 작아 지름이 0.5cm밖에 되지 않는다. 암구과의 인편은 노간주나무의 장과처럼 육질이고 서로 붙어 있을 수도 있으며, 소나무나 가문비나무처럼 종이질 또는 나무질이고 따로따로 떨어져 있기도 한다.

어떤 겉씨식물의 씨는 서양자두와 비슷하게 돌멩이같이 단단한 구조 안에 들어 있고 그 밖을 육질이 둘러싸고 있는데 이는 은행나무, 주목, 나한송, 비자나무속(Torreya), 개비자나무속(Cephalotaxus) 식물 등에서 볼 수 있다. 겉씨식물의 대포자(大胞子)는 대포자엽의 인편 표면이나 잎자루에 달려 공기중에 드러나 있는 밑씨에 들어 있다. 꽃가루받이가 일어나 꽃가루 알갱이가 밑씨에 닿으면 발아를 시작해 꽃가루관이 밑씨의 조직 안으로 뻗어나간다. 대포자가 분열하고 성숙해 만든 암배우자와 꽃가루관에서 나온 수배우자의 수정이 이루어지고 나면 배(胚)가 발달하며 주피(珠皮)가 단단해져서 씨껍질로 된다.

분포지역

남극을 뺀 모든 대륙, 특히 온대지방에서 자라는데, 가장 널리 퍼져 있는 것은 노간주나무속의 식물로 북반구 전역에 걸쳐 자란다. 그밖에 북반구에서 흔히 볼 수 있는 나무는 젓나무속(Abies)·잎갈나무속(Larix)·가문비나무속(Picea)·소나무속(Pinus) 식물들이다. 나한송속(Podocarpus) 식물은 남반구에 가장 널리 퍼져 있다.

위 식물들과는 달리 많은 종의 겉씨식물들은 제한된 지역에서만 자라고 있다. 예를 들어, 레드우드(Sequoia sempervirens)는 미국 캘리포니아와 오리건에서만 자라며 빅트리(Sequoiadendron gigantum)는 캘리포니아에만, 미크로키카스속(Microcycas)은 쿠바에만, 스탕게리아속(Stangeria)은 아프리카 남부에만, 타이와니아속(Taiwania)은 타이완에만 분포한다. 가문비나무와 잎갈나무는 모든 나무 중 가장 북쪽에까지 퍼져 자란다. 마황속(Ephedra)의 한 식물은 카슈미르 지방의 해발 5,350m 높이에서 자라고 있어 관다발식물 중 가장 높은 곳에서 사는 식물로 알려져 있다.

번식

대부분의 겉씨식물은 꽃가루받이가 바람을 통해 일어나지만, 몇몇은 곤충을 통해서도 일어난다. 씨는 바람과 동물이 퍼뜨리고, 낙우송속(Taxodium) 식물들은 물을 따라 흐르면서 씨가 퍼져나간다.

활용

연한 목재 중 경제적 가치가 큰 재목은 대부분 겉씨식물에서 나온다. 여기에는 북반구에만 자라는 소나무속, 미송속(Pseudotsuga), 개잎갈나무속(Cedrus), 레드우드 등과 남반구의 카우리소나무(Agathis australis)와 나한송, 다크리디움속(Dacrydium), 남양삼나무속(Araucaria) 등이 있다.

제지용 펄프는 솔송나무속(Tsuga)·가문비나무·잣나무·소나무 종류들에서 얻는다. 목재로 쓰거나 종이를 만드는 나무들을 관상용으로 심기도 하는데, 노간주나무·잎갈나무·소철·측백나무속(Thuja)·주목속(Taxus)·은행나무(Ginkgo biloba) 등을 흔히 심으며 일본인들은 소나무 종류와 분재(盆栽)로 노간주나무 종류를 많이 심고 있다.

겉씨식물 중 먹을 수 있는 것은 적다. 소나무 열매 중 피년소나무라 부르는 피누스 에둘리스(Pinus edulis), 피누스 모노필라(P. monophylla), 피누스 쿠아드리폴리아(P. quadrifolia)의 씨는 활발하게 거래되며 남양삼나무속, 은행나무, 네툼의 씨는 지역에 따라 사람들이 먹기도 한다. 소철류 특히 소철속(Cycas) 가시잎 소철속(Encephalartos)·마크로자미아속(Macrozamia)·자미아속(Zamia)의 씨와 줄기를 날것으로 먹으면 해롭지만, 가공해서 만든 녹말은 가뭄이 들었을 때 중요한 식량이 될 수 있다.

노간주나무에 열리는 육질(肉質)의 구과(毬果：장과라고도 함)에 들어 있는 정유(精油)는 알코올성 음료 중 특히 진(gin)의 맛을 내는 데 쓰인다. 또 가문비나무·소나무·향나무·젓나무·솔송나무·측백나무에서 얻는 정유로는 비누·공기정화제·소독제·약품·화장품·향수 등을 만든다. 어떤 정유는 정유 자체가 가진 기분좋은 향기 때문에 가치가 있고, 또 어떤 것은 방향제나 방부제를 만드는 데 쓰인다. 타닌산은 가죽을 가공할 때 쓰이는데 솔송나무와 가문비나무에서 얻는다.

뉴질랜드 코팔(kauri copal)은 뉴질랜드에서 자라는 카우리소나무에서 나오는 천연송진이며 발트 해 부근에서 발견되는 호박(琥珀)은 소나무 수지(樹脂)가 화석으로 된 것이다. 터펜틴은 소나무에서 추출한 수지이며 이것을 가공하여 터펜틴유(油)와 로진(송진에서 터펜틴유를 증류하고 남은 수지)을 만든다. 또 발삼전나무(Abies balsamea), 가문비나무, 라릭스 데키두아(Larix decidua) 등에서도 터펜틴유를 얻는다.

몇몇 마황속으로는 알칼로이드 계통의 약품인 에페드린(ephedrine)을 만드는데, 이 약은 특정한 호흡기 질환을 치료하는 데 쓰인다. 수백만 년간 압축되어 석탄으로 된 식물들의 대부분은 겉씨식물이다. 겉씨식물이 방목지나 잠시 묵히는 땅에서 자란다면 귀찮은 존재가 되겠지만 이들은 토양의 침식을 막는 데 큰 몫을 차지하며 특히 구과식물은 재조림하거나 보안림, 방품림을 만들 때 많이 심는다.

한국의 겉씨식물

한국에는 6과 19속에 속하는 약 50종류의 겉씨식물들이 있다. 이중 소나무과의 소나무·잣나무·곰솔 등을 포함하는 소나무속 식물들이 약 12종으로 가장 많으며, 그 다음으로 측백나무과의 노간주나무·향나무를 포함하는 노간주나무속 식물들이 7종으로 많다. 그 밖에 소철과의 소철, 은행나무과의 은행, 낙우송과의 삼나무·금송·낙우송·메타세쿼이야, 소나무과 전나무속에 속하는 전나무·분비나무·구상나무, 가문비나무속의 독일가문비·가문비나무, 솔송나무속의 솔송, 잎갈나무속의 잎갈나무, 개잎갈나무속의 개잎갈나무, 측백나무과 측백나무속의 측백나무, 편백나무속(Chamaecyparis)의 편백·화백, 개비자나무과의 개비자나무, 주목과 주목속의 주목·비자나무속의 비자나무 등이 자라고 있다. 최근 외국에서 들여온 나한송과 남양삼나무들을 온실이나 남쪽 지방에서도 심고 있으며 미송은 목재로 쓰기 위해 수입하고 있다.