식물 구조의 관찰

줄기의 관찰

식물의 선택과 준비물

줄기를 얇게 잘라서 현미경으로 관찰한다. 관찰에 필요한 재료는 어떤 식물이든 줄기만 있으면 되지만, 가능하면 쌍떡잎식물과 외떡잎식물을 함께 채집해서 관찰하는 것이 좋다. 관찰할 식물은 특이한 것을 택하기보다는 모양이 전형적인 것을 선택한다. 그리고 프레파라트를 만들 때도 조작이 간편한 것으로 선택한다. 쌍떡잎식물은 봉선화·달리아·부용 등의 어린줄기, 외떡잎식물은 옥수수·튤립·참억새 등의 어린줄기가 좋은데 모두 어리고 부드러운 줄기를 택해야 자르기 쉽다. 식물을 관찰하기 위한 준비물로는 현미경, 슬라이드 글라스, 커버 글라스, 핀셋, 가느다란 붓, 안전 면도날, 작은 샬레, 사프라닌 또는 빨간 잉크, 파라핀, 금속제 주걱, 글리세롤 등이 필요하다.

프레파라트 만들기와 염색

프레파라트 만들기

프레파라트란 생물체의 전부 또는 그 몸의 일부 조직이나 세포 또는 암석·광물 등의 미세구조를 현미경으로 관찰하기 위하여 준비한 것으로 현미경 표본이라고도 한다. 소형의 생물은 1개체의 전부를 그대로, 또는 조직의 작은 조각을 슬라이드 글라스 위에 얹고 커버 글라스를 덮은 것을 전체 프레파라트라고 한다. 대형의 것은 광선 투과가 어렵기 때문에 미크로톰으로 10-15㎛ 두께의 박편(薄片)으로 잘라 프레파라트를 만든다. 프레파라트는 자르는 방법에 따라 옆으로 자르는 횡단 프레파라트, 줄기 방향으로 자르는 종단 프레파라트가 있다. 또 종단 프레파라트 중에서 줄기의 중심선을 지나도록 자르는 것을 방사 종단 프레파라트, 중심선과 직각이 되게 자르는 것을 접선 종단 프레파라트라고 한다. 줄기 내부의 구조를 완전하게 관찰하기 위해서는 이 세 가지 프레파라트를 모두 이용하는 것이 좋지만, 그 중에서도 가장 중요한 것은 횡단 프레파라트이다. 그 다음으로 관찰을 하려면 프레파라트를 염색해야 한다.

횡단 프레파라트 만들기

식물의 줄기를 3cm 정도의 길이로 잘라서 왼손에 잡는다. 이 때 엄지손가락과 둘째손가락 및 가운뎃손가락을 사용해서 쥐는데, 움직이지 않도록 꼭 잡아야 한다. 면도칼의 날은 오른손 둘째손가락과 엄지손가락으로 쥐고, 칼날을 자기 쪽으로 향하게 한다. 면도칼의 날에는 여러 가지가 있으므로, 자르고자 하는 재료에 따라 적당한 것을 가려서 사용한다. 연하고 부드러운 재료를 자를 때에는 면도칼의 날이 얇은 것이 좋지만, 나뭇가지처럼 굳은 재료는 날이 두꺼운 것이 좋다. 굳은 재료를 자를 때에는 면도칼의 날을 약간 비스듬하게 밀어서 자른다.

종단 프레파라트 만들기

종단 프레파라트를 만들 때에는 줄기를 손으로 잡기가 어려우므로 적당한 크기의 나무 판자 위에 녹인 파라핀을 몇 방울 떨어뜨리고 이것이 마르기 전에 짧게 자른 줄기를 올려놓는다. 파라핀이 굳어지면서 줄기가 나무 판자에 달라붙으면, 붙은 줄기를 왼손으로 꼭 잡고 횡단 프레파라트를 만들 때와 같은 방법으로 프레파라트를 만든다.

프레파라트의 염색과 보존

프레파라트를 관찰하기 위해서는 먼저 슬라이드 글라스에 물을 한 방울 떨어뜨린 뒤 여기에 프레파라트를 놓고, 핀셋으로 커버 글라스를 씌워 완성한다. 이렇게 함으로써 기포가 들어가서 관찰을 방해하는 일을 방지한다. 커버 글라스에서 물이 새어 나오면 흡수지로 빨아 낸 다음 프레파라트를 관찰한다. 프레파라트를 관찰하기 위해서 옮길 때에는 핀셋을 이용하면 조직이 상하기 쉬우므로, 가느다란 붓을 사용한다. 붓의 끝을 적셔서 프레파라트에 대면, 프레파라트가 붓에 달라붙기 때문에 상하지 않게 옮길 수 있다. 줄기의 조직은 대개 빛깔이 없기 때문에 염색을 하면 관찰하기가 좋다.

식물 줄기의 관다발

프레파라트를 만들어서 식물의 줄기를 관찰해 보면, 어떤 줄기를 막론하고 그 속에 세로로 통하는 가늘고 긴 세포의 다발이 몇 개씩 있음을 알 수 있다. 이것을 관다발이라고 하는데, 외떡잎식물은 줄기 전체에 걸쳐 불규칙하게 흩어져 있고, 쌍떡잎식물은 거의 모든 관다발이 동심원상으로 규칙적인 배열이다. 또 어느 경우에나 관다발 안에는 벽이 두꺼운 굵은 세포가 몇 개 있다. 이 세포는 거의 원기둥 모양으로, 아래위에 구멍이 뚫려 있으며, 세로로 이어진 몇 개의 기다란 관으로 되어 있다. 이 관이 식물체에서 물이 전달되는 물관이다. 물관의 위치는 관다발 중에서 줄기의 중심에 가까운 쪽이고,줄기의 중심에서 먼 쪽에는 좀더 가느다란 관이 몇 개 있는데, 이것이 체관이다. 이와 같이 각 관다발은 두 종류의 부분이 모여서 이루어져 있는데 물관이 포함되어 있는 안쪽 부분을 물관부라 하고, 가느다란 관이 모여 있는 바깥쪽 부분을 체관부라 한다. 쌍떡잎식물의 경우에는 프레파라트를 만들 때 물관부와 체관부의 경계에서 프레파라트가 찢어지기 쉬운데, 이것은 이 부분이 여리고 약한 세포층으로 이루어져 있기 때문이다. 이러한 층을 형성층이라 하는데, 외떡잎식물에는 이 형성층이 없다.

물관부의 관찰

풀이나 나뭇잎을 장시간 강한 햇빛을 쬐면 시드는데, 이 때 뿌리 쪽에 물을 주면 시들었던 잎이 다시 싱싱해진다. 이것은 뿌리에서 흡수된 물이 줄기를 통해 잎으로 전해지기 때문이다. 물이 잎에 전해지는 과정은 간단한 실험을 해 보면 알 수가 있다. 먼저 흰 꽃이 피어 있는 가지나, 어린 잎이 달린 가지를 물감을 푼 물에 담가 둔다. 여기에서 사용하는 물감의 색소는 물에 녹는 것이라면 무엇이든지 좋다. 이렇게 해서 몇 시간이 지나면 잎맥이 빨갛게 물들기 시작한다. 흰 꽃의 경우에는 꽃잎의 줄이 빨갛게 된다. 이것은 빨간 물이 잎과 꽃잎에까지 올라왔다는 증거이다. 그리고 잎맥과 꽃잎의 줄이 물의 통로가 된다는 증거이다. 줄기에서 물이 통하는 길을 알아보려면, 빨간 물을 빨아들인 줄기로 프레파라트를 만들어 현미경으로 관찰해 보면 된다.

체관부의 관찰

위의 실험으로 물관부가 물의 통로가 되고, 체관부는 물의 통로가 아니라는 것을 알 수 있다. 체관부의 역할을 알기 위해서는 체관부를 제거할 경우에 어떤 현상이 일어나는지 관찰해 보면 된다. 실험 재료로는 밤나무·버드나무 등에서 잎이 많이 달린 가지를 택한다. 앞의 실험과는 달리 이번에는 나무에 달린 가지를 자르지 않은 채 사용한다. 도구는 칼만 있으면 된다. 쌍떡잎식물의 줄기에는 물관부와 체관부 사이에 형성층이라는 약한 세포층이 있는데, 위에서 예로 든 식물은 특히 이 층이 약하기 때문에 물관부만 줄기에 남긴 채 체관부를 나무 껍질과 같이 벗겨낼 수 있다. 이러한 조직을 환상 박피라고 한다. 이 실험의 결과는 몇 주일 후에 나타나므로 몇 주일이 지난 후에 나무를 살펴보면 환상 박피를 한 부분의 바로 위가 굵어진 것을 알 수 있다. 이것은 잎에서 만들어진 탄수화물 등의 양분이 체관부를 통해 밑으로 운반되는 도중에 그 통로가 차단되어 여기에 모였기 때문이다. 이 실험을 통해 체관부가 양분의 통로라는 것을 알 수 있다.

꽃의 관찰

식물의 선택과 준비물

꽃은 씨앗을 만드는 기관이다. 꽃은 종류에 따라 여러 가지 모양을 이루지만, 대개 바깥쪽에 꽃받침이 있고, 그 안쪽에 꽃잎이 있다. 그리고 꽃잎의 안쪽에는 수술이 있고, 한가운데에 암술이 있다. 꽃 중에는 암술과 수술을 모두 가지고 있는 꽃이 있는데, 이러한 꽃을 양성화라고 한다. 암술과 수술 중 어느 한 쪽만 가지고 있는 꽃을 단성화라고 한다. 또 꽃잎이 붙어 있는 형태에 따라 통꽃과 갈래꽃으로 나눈다. 통꽃은 꽃잎이 서로 붙어 있는 것으로, 호박꽃·진달래꽃 등이 있으며, 꽃잎이 따로 떨어져 있는 갈래꽃으로는 함박꽃·복숭아꽃 등이 있다. 꽃을 관찰할 때에는 먼저 눈에 잘 띄는 부분에서 세부적인 부분으로 들어간다. 꽃은 비교적 간단한 도구로 관찰할 수 있다. 꽃을 자르기 위한 면도날, 꽃잎과 꽃받침을 떼어 낼 때 사용하는 핀셋, 자세히 살펴보기 위한 돋보기, 꽃의 전체나 부분을 스케치할 때 필요한 그림 도구 등을 준비한다.

꽃잎과 꽃받침의 관찰

관찰에 들어가기 전에 꽃 전체의 모양과 꽃이 달린 형태, 꽃받침이 붙은 모양 등을 그려 둔다. 그림은 되도록이면 크고 정확하게 그리고, 또 빛깔이 있는 것은 빛깔이 변하기 전에 그림 물감으로 색을 칠해 둔다. 꽃잎이나 꽃받침은 핀셋으로 조심스럽게 떼어 낸다. 꽃잎의 밑부분이 서로 붙어 있는 통꽃의 경우에는 한곳을 면도칼로 잘라 판판하게 편 다음 관찰을 시작한다. 꽃잎을 관찰해 보면 한 장 한 장 따로 떨어져 있는 것과 전체가 함께 붙어 있는 것이 있다. 또 국화·민들레처럼 많은 꽃이 모여서 하나의 꽃처럼 보이는 식물도 있다. 꽃잎을 지탱하는 꽃받침은 꽃받침잎의 집합체로, 그 수나 형태가 다양한데, 크게 꽃받침잎이 각각 떨어져 있는 것과 서로 붙어 있는 것으로 나눌 수 있다. 또 꽃받침은 보통 녹색으로 엽록체를 간직하고 있으나, 튤립이나 백합류 등과 같이 꽃받침과 꽃잎이 같은 빛깔이나 모양을 띠고 있어서 구별하기 어려운 것도 있다. 꽃받침이나 꽃잎의 수, 꽃의 모양은 같은 종류의 식물에서는 같게 나타난다. 보통 외떡잎식물에서는 꽃잎이나 꽃받침의 수가 3장이거나 그의 배수인데, 쌍떡잎식물에서는 4장이거나 5장, 또는 그 배수이다.

암술과 수술의 관찰

꽃에서 수술과 암술은 씨앗을 만들기 위해 없어서는 안 되는 매우 중요한 부분이다. 암술과 수술을 관찰하려면 꽃의 한쪽 면의 꽃받침과 꽃잎을 떼어 내고, 꽃의 단면 전체를 그려두는 것이 좋다. 우선 암술과 수술이 같은 꽃에 있는 식물인가, 별개의 꽃에 있는 식물인가를 먼저 파악한다. 암술을 관찰할 때에는 암술을 면도날로 잘라서 살펴본다. 또 수술은 붙은 형태 및 모양과 수를 관찰하되, 수술 끝에 달려 있는 화분낭의 모양까지 관찰한다. 암술은 암술머리·암술대·씨방으로 이루어져 있다. 씨방을 잘라 속을 살펴보면 씨앗이 될 밑씨가 있고, 또 이 밑씨 속에는 수정을 하는 난세포가 있다. 수술은 화분이 들어 있는 화분낭과 이것을 지탱하는 수술대로 이루어져 있다. 수술대는 벚꽃과 같이 하나씩 떨어져 있는 것이 많으나, 무궁화·동백꽃처럼 수술대의 밑부분이 하나로 되어 있는 것도 있다. 수술에 달린 화분낭의 모양이나 수, 그리고 달려 있는 형태는 식물의 종류에 따라 제각기 다르다. 또 암술 밑의 씨방과 꽃잎의 위치도 다른 것이 많이 있다. 보통 수술은 암술을 둘러싸듯이 달려 있지만, 암수딴그루인 경우 수술과 암술이 제각기 다른 꽃에 있는 것도 있다.