계 | 식물계 Plantae |
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문 | 속씨식물문 Angiospermae |
강 | 쌍떡잎식물강 Eudicots |
목 | 범의귀목 Saxifragales |
과 | 돌나물과 Crassulaceae |
돌나물과(---科, 학명: Crassulaceae 크라술라씨애이)는 범의귀목의 과이다. 대부분이 다육성인 초본이며 활엽수도 있다. 이 과의 식물은 두꺼운 잎에 물을 저장할 수 있어 건조한 곳에서 생존할 수 있는 다육식물에 속하고 CAM식물이다. 많은 종들이 관상용, 조경용 지피식물로 쓰이고, 약용, 식용하는 종도 있다. 잎은 어긋나거나 마주나며 보통 홑잎이고 턱잎이 없다. 꽃은 취산꽃차례에 달리며 씨방은 꽃부리나 수술 옆이나 위에 있다. 열매는 대개 골돌과이며 드물게 삭과가 달린다. Navelwort(Umbilicus rupestris)는 잎을 날것으로 먹거나 요리할 수 있는데, 의학적 효과가 조사되었다. Dudleya 종의 잎은 날것으로 먹을 수 있으며, 일부 로디올라Rhodiola 종의 잎과 전초를 날것으로 먹을 수 있고 요리에 이용된다. 공원, 정원 및 공간장식용, 식용으로 많은 역할을 하며 전 세계에 퍼져 있으나, 대부분 북반구와 남아프리카에 서식한다. 33속 1400여 종이 이 과에 포함된다. 한국에는 꿩의비름속(Hylotelephium), 난쟁이바위솔속(Meterostachys), 대구돌나물속 (Crassula), 돌꽃속(Rhodiola), 돌나물속(Sedum), 바위솔속(Orostachys) 등이 서식한다.
[CAM식물]
크래슐산 대사(Crassulacean acid metabolism, CAM)를 하는 식물.
밤에 이산화탄소(CO2)를 받아들여 말산 형태로 저장했다가 낮에 말산을 탈탄산 반응으로 탄산이온을 얻어 당을 합성하는 광합성 형태를 가진 식물. 낮 시간에 기공을 닫음으로써 수분의 손실을 최소로 줄이면서 CO2 농도를 높여 광호흡도 저해해 준다. 주로 건조한 기후에서 진화한 생물들이 선택한 방법으로, 부피에 비해 표면적이 적고 낮은 증산율을 갖는 두터운 잎을 가지거나 세포질이 얇은데 비해 특이하게 큰 액포를 가진 식물들이 속한다. 예를 들어, 사막에서 볼 수 있는 선인장류(cactus)나 다육질 식물(즙이 많은 식물들), 돌나물과(Crassulaceae)의 식물이 속한다. 사막에서 나타나는 높은 광수준 이외에도 차가운 밤 기후 및 건조 토양을 갖는 더운 날씨일 때도 CAM이 발생한다.
밤에 유기산이 액포에 축적되어 산성화되고, 낮에는 유기산이 소모되므로 산도가 올라간다. 이처럼 액포에서 유기산 농도 변화에 따른 산도 변화를 크래슐산 대사(Crassulacean acid metabolism, CAM)라고 한다. 광합성을 위해 낮에 기공을 열지 않고 닫고 있어도 된다는 잇점이 있다. CAM 식물은 거의 대부분이 건조한 사막 지역에서 발견된다. 한 낮의 뜨거운 공기와 건조한 수분 환경에서 기공을 닫고 있으면 증산을 통한 수분 손실을 최소화시킬 수 있다.
크래슐산 대사를 수행하는 CAM 식물로는 300 속, 40 과에 걸쳐서 16,000여 종이 알려졌는데 이는 전체 식물의 7%에 해당한다. 이끼나 고사리류에서도 발견되지만 거의 대부분이 속씨식물에 속한다. 돌나물과에 속하는 칼랑코에(Kalanchoe)는 절대적 CAM 식물에 해당한다. 그러나 사인나무라 불리는 클루시아(Clusia)는 서로 마주 보는 잎에서 C3 광합성과 CAM이 동시에 일어난다. 용설란이나 아이스플랜트 같은 식물은 물이 충분할 때는 C3 광합성을 하지만 건조해지면 CAM 대사를 수행하는 유도성 식물로 알려져 있다. 물 이외에 염분, 온도, 빛과 같은 다른 요인도 CAM 유도에 관여하는 것으로 알려졌다. 전형적인 CAM과 달리 밤에 기공을 열지 않고 호흡에서 발생한 CO2를 고정해서 말산으로 저장하는 변형된 작동 모드를 CAM 사이클링(cycling)이라 한다. 탈리눔(Talinum)과의 CAM 식물의 경우, 기공개폐가 C3 식물처럼 밤에 닫히고 낮에 열리기 때문에 다른 CAM 식물처럼 물 이용 효율 측면에서의 이점은 없다. 그러나 기공이 닫힌 상태에서 CO2 공급이 제한될 때 호흡에서 발생한 CO2를 광합성에 재이용한다. 이러한 탄소고정은 빛 조건에서 생성된 ATP와 NADPH를 소모하게 하며, 그 결과 광합성 기구의 광억제를 완화시킬 수 있다는 측면에서 중요하다.
육상뿐만 아니라 수생식물인 Isoetes, Crassula, Lottorella, Sagittaria도 CAM 대사를 수행한다. 수생환경에서는 육상환경과 달리, 물이 부족하지 않기 때문에 기공개폐를 통한 CO2 농도의 제한보다는 액체상태에서의 확산 속도가 일차적인 제한요인으로 작용한다. 물에서 CO2 확산 속도는 대기 중에서보다 10,000배 정도 느리다. 특히 중탄산염이나 탄산염이 거의 존재하지 않는 산성 수생환경 조건에서는 식물이 CO2 확산에만 의존할 경우 느린 확산 속도가 커다란 제한요인이 된다. 수생 CAM 식물은 다른 광합성 생물과 CO2 경쟁이 없는 밤 시간에 이산화탄소를 고정한다. 특히 겨울보다 온도가 높은 여름에 CO2의 용해도가 감소하기 때문에, 수생 CAM 대사는 중요하다.
그룹(비공식) | 식물 문(Phylum/Division) | |
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녹조류 (Green algae) |
녹조식물문 (Chlorophyta) | 3,800 |
윤조식물문 (Charophyta) | 4,000 - 6,000 | |
선태식물 (Bryophytes) |
우산이끼문 (Marchantiophyta) | 6,000 - 8,000 |
각태식물문 (Anthocerotophyta) | 100 - 200 | |
선태식물문 (Bryophyta) | 12,000 | |
양치식물 (Pteridophytes) |
석송문 (Lycopodiophyta) | 1,200 |
양치식물문 (Pteridophyta) | 11,000 | |
종자식물 (Spermatophyta) |
소철문 (Cycadophyta) | 160 |
은행나무문 (Ginkgophyta) | 1 | |
구과식물문 (Pinophyta) | 630 | |
마황문 (Gnetophyta) | 70 | |
속씨식물문 (Angiospermae, Magnoliophyta) | 258,650 |