일반식물학

저자 머리말
역자 머리말

제 Ⅰ부 서언

제 1 장 식물학 서언 2
1.1 식물이란 무엇인가? 4
1.2 세균, 균류, 조류는 식물의 생활에 중요하다 5
1.3 식물과 모든 생물은 학명을 가지고 있다 7
1.4 과학적 방법을 이용하여 자연을 밝혀낸다 8
과학은 오차보정 능력이 있다 9
과학적 과정은 귀납적일 수도 있고 연역적일 수도 있다 10
1.5 식물과 이와 관련된 생물은 지구환경을 유지하는데 필수적인 역할을 수행한다 10
식물, 조류, 균류, 원시생물과 세균은 지구 대기의 화학적 조성과 기후를 유지하는데 도움을
준다 10
식물은 다른 생물들과 밀접한 협력관계로 이익을 얻는다 11
먹이망 11
이로운 공생 13
공진화 14
1.6 식물, 원생생물, 균류와 세균은 인간사에서 중요한 것 들이다 15
ESSAY 1.1 지독한 새삼 4
ESSAY 1.2 지구온난화: 좋은 것의 지나침 12
요점 16
문제 17
응용개념 17

제 2 장 식물과 인간 18
2.1 토속식물학과 경제식물학은 인간의 식물 사용에 초점을 맞춘다 20
2.2 농업의 기원은 문명의 발달에 열쇠이다 20
우리는 어떻게 농업의 기원에 대해 알 수 있을까? 20
언제, 왜 농경이 시작되었는가? 22
처음으로 식물이 재배된 곳은 어디일까? 22
곡물과 콩류의 유용한 특징들은 생태적 적응의 결과이다 23
곡물류와 콩류는 어떻게 재배되기 시작하였는가? 25
2.3 식용식물의 유전자원과 전통적인 농경지식은 보존되어야 한다 26
2.4 식물이 생산하는 천연물질은 사람에게 의약품이나 기타의 용도로 유용하다 29
식물은 의약품과 보조식품의 공급원이다 29
식물은 향정신성 의약품의 공급원이다 30
ESSAY 2.1 토속식물학: 종자와 문화 21
ESSAY 2.2 초콜릿: 인체와 환경에 좋은 초콜릿 28
요점 31
문제 31
응용개념 31

제 Ⅱ 부 식물의 구조와 기능

제 3 장 생명의 분자적 기초 32
3.1 모든 물질은 독특한 원자들로 구성된 원소들로 이루어진다 34
식물들은 어떤 원소들을 다른 원소들보다 더 맣이 함유하거나 필요로 한다 34
원자는 양성자, 중성자 및 전자로 이루어진다 34
모든 원소는 독특한 원자번호와 질량수를 가진다 35
3.2 몇 가지 결합형태들은 원자들을 연결시켜 분자형성에 관여한다 36
이온결합은 원자들이 전자를 얻거나 잃을 때 형성된다 36
산과 염기들은 이온결합을 가진다 36
공유결합은 두 개 이상의 원자들이 전자를 공유한다 37
수소결합은 분자들 사이에 약한 이끌림으로 된다 37
3.3 물은 수소결합을 형성하기 때문에 독특한 특성들을 가진다 38
3.4 생명체를 구성하는 4가지 주요 화합물 38
탄수화물에는 당, 전분 및 섬유소가 포함된다 39
지질에는 지방, 기름, 왁스, 인지질 및 스테로이드가 포함된다 41
단백질은 아미노산으로 이루어진 큰 분자이다 43
저장단백질은 인간 영양에 있어서 중요하다 46
효소는 생물학적 촉매 기능을 가진 단백질이다 47
DNA와 RNA 같은 핵산은 뉴클레오티드로 구성된다 49
3.5 식물은 다양한 이차화합물을 생산한다 52
테르펜과 테르페노이드는 곤충을 쫓아버린다 52
페놀화합물들은 방부제의 특성을 가지며 플라보노이드들은 꽃과 열매의 색깔을 만든다 52
많은 알칼로이드가 의약품으로 이용된다 54
ESSAY 3.1 분자들: 외계 생명체를 찾기 위한 열쇠 40
요점 56
문제 56
응용개념 57

제 4 장 세포 58
4.1 생물은 하나 혹은 많은 작은 세포로 되어있다 60
4.2 현미경은 세포 연구에 이용한다 60
광학 현미경은 상을 확대하기 위해 유리 렌즈와 가시광선을 이용한다 60
전자 현미경은 자기렌즈로 전자빔으로 촛점을 맞춘다 61
4.3 세포의 두 가지 형은 원핵세포와 진핵세포이다 63
세포막, 세포질, 리보솜은 모든 세포에 존재한다 63
세포막의 기능은 물질 교환과 수송이다 63
일부 세포막 단백질은 환경정보를 인식한다 64
일부 세포막 단백질은 세포 내외로 물질을 수송한다 64
선택적 막 투과성은 삼투현상의 기초이다 65
일부 식물은 염 환경에 적응되었다 66
엔도시토시스와 엑소시토시스도 세포막을 통해 물질을 수송한다 67
진핵세포는 원핵세포가 없는 구조를 가진다 67
핵은 진핵생물의 유전정보를 가진다 67
내막계는 물질을 합성하고 수송한다 67
소포체 69
골지장치 70
세포골격과 운동 단백질은 세포를 움직인다 70
세포골격의 성분 71
운동 단백질의 유형 71
편모 71
미토콘드리아는 세포내 화학 에너지의 변환 장소이다 72
퍼옥시솜은 방어효소를 가지고 있다 72
4.4 식물 세포는 진핵세포의 일반 구조와 다른 성분도 가진다 73
셀룰로오스가 풍부한 세포벽은 식물체를 지지하고 보호한다 73
셀룰로오스 73
식물 세포벽의 비셀룰로오스 성분 73
일차 세포벽과 이차 세포벽 73
원형질연락사에 의해 식물세포는 연결되어 있다 74
색소체는 광합성 및 기타 기능을 가진 곳이다 75
식물과 녹조류 색소체는 녹말을 형성한다 77
꽃과 과일의 잡색체는 녹색이 아닌 색소체이다 77
액포는 식물세포에서 중요한 역할을 한다 77
ESSAY 4.1 식물의 수분 스트레스 68
ESSAY 4.2 중금속 식물 78
요점 78
문제 79
응용개념 79

제 5 장 광합성과 호흡 80
5.1 광합성과 호흡을 통해 생물은 지상에서 태양에너지를 포획하고 생명을 유지하기 위해
방출한다 82
5.2 대사는 일련의 경로로 많은 종류의 화학반응이 관여한다 82
화학반응은 자유에너지 감소반응과 증가반응이 있다 83
산화환원 반응은 세포대사에서 아주 중요하다 83
대사에서 화학반응은 경로를 가진다 84
5.3 광합성은 지구상 생명을 유지하기 위해 태양에너지를 포획한다 85
광합성은 다세포 생물이 살 수 있도록 원시 지구를 변화시켰다 85
광합성은 생물체에게 식량과 연료를 공급한다 86
태양 에너지의 포획은 빛과 색소의 상호작용이다 86
광합성은 조류와 식물의 엽록체에서 일어난다 87
광합성은 빛 에너지를 당에 저장된 화학 에너지로의 전환한다 89
명반응 89
화학침투와 광인산화는 엽록소에서 ATP를 만든다 92
탄소고정반응은 이산화탄소를 간단한 당으로 환원한다 92
광호흡은 광합성의 비효율적 경로이다 94
C4 식물과 CAM 식물은 광호흡 기작을 감소시킨다 95
C4 식물은 CO2를 이미 농축시켜 광호흡을 감소시킨다 95
CAM 식물은 밤에 CO2를 고정하기에 광호흡을 감소시킨다 95
5.4 호흡과 발효는 세포대사를 위해 에너지를 방출한다 96
호흡은 세포질과 미토콘드리아에서 일어난다 97
해당 과정은 포도당을 두 분자의 피루브산으로 나눈다 97
발효는 산소없이 유기화합물에서 에너지를 뽑아낸다 98
피루브산은 CO2와 조효소A가 결합한 아세틸로 분리된다 98
크렙스 회로에서 아세틸기는 두 분자의 이산화탄소로 파괴된다 99
전자전달 연쇄는 미토콘드리아 내막을 경계로 양성자 기울기가 일어난다 100
화학 삼투와 산화적 인산화는 미토콘드리아에서 ATP를 생성한다 100
ESSAY 5.1 맥주의 식물학 99
요점 102
문제 103
응용개념 103




제 6 장 DNA와 RNA 104
6.1 DNA는 뉴클레오티드라는 소단위로 구성된 긴 분자이다 106
6.2 DNA는 두 개의 뉴클레오티드 가닥이 꼬여 이중나선 구조를 이룬다 106
6.3 DNA는 두 가닥이 분리되어 새로운 두 개의 상보적인 가닥을 합성하여 복제된다

108
6.4 유전정보의 안정성은 효율적인 DNA 복구 기작에 달려있다 109
6.5 유전정보는 DNA 상에 3개의 뉴클레오티드 단위의 암호로 이루어져 있다 110
6.6 세포질에 있는 3종류의 RNA가 단백질 합성에 관여한다 110
DNA에 있는 단백질 합성 정보가 mRNA로 전사된다 111
mRNA의 정보가 리보솜과 tRNA에 의해 단백질로 해독된다 112
6.7 DNA에서의 차이가 생물체 간의 차이와 개체 간의 차이를 만든다 115
ESSAY 6.1 분자 탐정: DNA 지문이 범죄수사를 해결한다 117
요점 118
문제 118
응용개념 119

제 7 장 세포분열 120
7.1 세포분열과 세포주기 122
7.2 원핵생물, 미토콘드리아, 색소체는 이분법으로 분열한다 122
7.3 진핵세포는 핵분열과 세포질 분열을 한다 124
간기 동안에 세포분열을 위한 준비를 한다 125
G1기는 분자와 구조물을 집중적으로 합성하는 시기이다 125
DNA 복제는 S기에 일어난다 125
G2기는 세포분열의 준비를 완성하는 단계이다 126
유사분열은 4단계로 구성된다 126
전기에 염색체는 응축되어 자매염색분체로 된다 126
중기에 염색체는 방추사의 적도면에 배열한다 127
후기에 자매염색분체가 분리된다 128
말기에 염색체의 형태가 불분명하게 된다 128
세포질 분열에 의해 세포질이 딸세포에게 나누어진다 129
ESSAY 7.1 붙어있을 때와 분리될 때 : 염색체간의 응집과 분리 기작 130
요점 132
문제 133
응용개념 133

제 8 장 식물의 구조, 생장과 발달 134
8.1 식물의 구조적 변이는 환경적으로 경제적으로 중요하다 136
8.2 식물체는 기관, 조직, 그리고 다양한 형태의 세포로 구성되어 있다 136
줄기, 뿌리, 잎, 꽃, 열매, 종자는 식물의 기관 또는 기관계이다 136
식물기관은 원형질연락사에 의해 연결된 세포의 조직으로 구성된다 137
식물은 새로운 조직의 생성과 세포 비대에 의해 생장한다 139
1차 정단 분열조직은 일차 조직을 생성한다 139
이차 분열조직은 목부와 수피를 생성한다 140
식물은 세포팽창에 의해 생장한다 140
식물 조직은 하나 또는 여러 세포 형태로 구성된다 141
특수화된 세포는 분화과정에서 생겨난다 142
8.3 식물은 단일세포나 조각으로부터 발달한다 144
식물은 접합자, 포자 또는 절단편에서 발육될 수 있다 144
식물체는 명확한 대칭 구조이며 무한 생장을 한다 148
ESSAY 8.1 슈퍼마켓 생물학 138
요점 149
문제 149
응용개념 149


제 9 장 줄기와 물질 수송 150
9.1 줄기는 다양한 기능을 가진 기본적인 식물
기관이다 152
9.2 통도조직의 구조는 그들의 기능을 설명하는데 도움을 준다 152
식물의 통도조직은 유관속에서 볼 수 있다 152
살아있는 체관부 조직은 수용액 형태로 유기화합물을 수송한다 152
체관은 공급원에서 수용원까지 당을 수송한다 154
죽은 물관부 조직은 물의 수송을 촉진시키는 구조이다 155
물과 용질은 증산의 결과로 줄기를 통해 이동한다 155
목재와 수피는 2차 분열조직의 활동에 의해 형성된다 157
유관속 형성층은 재와 내수피를 생산한다 157
코르크형성층은 오래된 나무줄기를 보호하는 외피를 생산한다 160
일부 식물은 많은 재가 없이 키가 성장할 수 있다 161
9.3 인간은 나무줄기를 여러 가지 용도로 이용한다 162
종이 162
코르크 163
대나무 164
목재 164
ESSAY 9.1 신비롭고 훌륭한 줄기 156
ESSAY 9.2 나이테: 과거의 거울 165
요점 169
문제 169
응용개념 169


제 10 장 뿌리와 식물의 영양 170
10.1 뿌리는 식물에서 다양한 역할을 한다 172
뿌리는 식물체를 고정하고 물과 무기염류를 흡수한다 172
어떤 뿌리는 탄수화물을 저장하기 때문에 인간의 식량으로서 중요하다 172
뿌리는 식물에서 호르몬과 2차 화합물을 생산하는 중요한 부위이다 172
일부 식물의 뿌리는 줄기의 지지를 도운다 173
통기근은 일부 망그로브의 땅 속 뿌리에 산소 공급을 도운다 175
일부 식물은 다른 형태의 특수한 뿌리를 형성한다 175
10.2 주근, 수근 및 측근은 지하 뿌리계의 중요한 종류이다 176
10.3 뿌리의 구조와 기능은 밀접하게 연관되어 있다 177
측근, 뿌리털 및 근단을 포함한 뿌리 외부 구조 177
뿌리 세포가 어떻게 자라고 특수화 되는지를 나타내는 뿌리 조직의 내부 모습 178
근단 분열조직은 1기 조직을 생성한다 179
뿌리 세포는 신장대에서 신장하고 특수화되기 시작한다 179
특수화된 세포와 조직은 성숙대 위에 나타난다 179
뿌리의 무기염류 흡수는 선택적이고 에너지가 요구된다 182
근모와 내피세포는 선택적 흡수의 장소이다 182
식물뿌리는 유기물과 산소를 요구하고 이산화탄소를 생산한다 184
10.4 식물 뿌리는 유용한 미생물과 관련되어 있다 186
ESSAY 10.1 뿌리의 중요성: 인간은 뿌리를 이용한다 174
ESSAY 10.2 사고를 위한 식량: 식물무기염류 185
요점 187
문제 188
응용개념 189



제 11 장 잎: 광합성과 증산작용 190
11.1 광합성 기관으로서 잎은 다양한 형태를 나타낸다 192
대부분 잎 변이는 엽신의 형태에 있다 192
잎은 줄기에 독특한 형태로 배열한다 192
11.2 잎의 주요 조직은 표피, 엽육, 물관부 그리고 체관부이다 194
표피는 구조적인 지지와 수분 손실 지연을 제공한다 195
엽육조직은 잎의 광합성 조직이다 197
물관부와 체관부는 잎맥의 통도조직이다 198
11.3 식물은 증산을 통해 많은 양의 물을 소실한다 199
기공 운동은 증산을 조절한다 199
환경 요인들은 기공 개폐에 영향을 미친다 199
11.4 식물을 통한 수분의 이동을 설명하는 장력-응집력설 200
11.5 노화와 잎의 탈락은 식물발달의 정상적인 일부 과정이다 202
가을의 잎 탈리는 일정기간의 노화에 의해 진행된다 202
잎 탈리는 이층대의 형성에 의해 진행된다 202
11.6 잎은 광합성 이외에 많은 기능을 수행한다 203
일부 잎은 물과 양분 저장을 위해 특수화된다 203
잎은 일부 식물에서 방어를 위해 변형된다 204
잎은 일부 식물에서 동물 먹이를 잡는다 204
11.7 여러 가지 용도로 잎을 이용한다 205
ESSAY 11.1 식물잎은 대기중의 이산화탄소 수준을 추적한다 201
요점 208
문제 208
응용개념 209



제 12 장 식물의 행동 210
12.1 식물은 내·외부 신호를 감지하고 반응한다 212
12.2 식물생장과 발육은 호르몬에 의해 조절된다 213
식물호르몬의 종류 213
오옥신 213
사이토카이닌 213
에틸렌 215
지베렐린 216
일부 식물호르몬은 보호기능이 있다 217
12.3 식물은 색소분자를 이용하여 빛 환경을 감지한다 218
파이토크롬은 종자 발아와 포자 발아를 조절한다 219
파이토크롬은 개화와 휴면을 조절한다 220
식물 신초는 차광에 감지하며 빛이 있는 쪽으로 자란다 221
12.4 식물은 중력과 접촉에 대해 반응한다 221
12.5 식물은 침수, 열, 건조, 저온스트레스에 반응한다
223
12.6 식물은 공격에 대해 스스로를 방어할 수 있다 223
ESSAY 12.1 버드나무 아스피린 218
요점 224
문제 225
응용개념 225


제 Ⅲ 부 식물의 생식, 유전학과 진화

제 13 장 생식, 감수분열,
생활주기 226
13.1 유성생식과 무성생식은 각각 장점이 있다 228
유성생식은 적응을 빨리한다 228
무성생식은 빠르게 일어날 수 있다 229
무성생식만 하는 많은 생물체는 유성생식을 하는 조상으로부터 진화되었다 229
많은 생물체는 무성적, 유성적 양쪽의 수단으로 번식한다 231
13.2 감수분열은 유성생식에 필수적인 과정이다 232
감수분열은 여러 세대에 걸친 유성번식의 성과인 염색체의 구성을 방해한다 232
감수분열은 유전적 다양성에 기여한다 234
13.3 감수분열은 관점에 따라서 체세포분열(유사분열)과 유사하나, 중요한 방법상의 차이가
있다 234
감수분열은 체세포분열에서와 같이 DNA가 복제된 후 방추장치를 이용한다 234
상동 염색체는 짝을 지은 다음, 감수분열 제1분열 동안 분리한다 234
염색분체는 감수분열 제2분열 중에 분리된다 237
13.4 생활 주기는 세대와 세대를 연결한다 237
배우자형 생활양식는 동물과 일부 조류에서 전형적인 생활사이다 237
접합자형 생활양식은 원핵생물에서 일반적인 양식이다 239
포자형 생활주기는 육상식물과 일부 조류에서 특징적인 과정이다 240
ESSAY 13.1 완벽한 대추 233
ESSAY 13.2 수호신(The guardian spirit) 238
요점 242
문제 243
응용개념 243


제 14 장 유전학과 유전법칙 244
14.1 멘델의 완두를 이용한 실험은 유전형질의 유전양상을 알아냈다 246
초기의 유전가설은 유전물질이 자손에게 혼합된다고 가정했다 246
멘델이 사용한 완두는 많은 장점을 가졌다 246
완두의 7가지 형질에 멘델은 실험하였다 247
F1 세대는 우성과 열성 형질을 보인다 248
F2 세대는 3:1의 비율로 각각의 특성에 대하여 우성과 열성형질을 가지고 있다 249
유전형태에 대한 멘델의 모델 249
검정교배는 우성형질의 실제 종류를 나타낸다 250
14.2 멘델의 모델에서 유전자, 대립유전자, 염색체 250
14.3 멘델 유전학의 변이 253
불완전 우성은 이형접합자가 중간 표현형을 가진다 253
다면발현은 하나의 유전자가 여러가지 형질에 관여한다 253
다원유전자 형질은 여러 유전자가 하나의 형질에 관여한다 253
환경은 표현형의 발현을 바꿀 수 있다 254
14.4 유전자와 염색체 255
스위트피에서 꽃 색과 꽃가루 모양을 결정하는 유전자는 동일염색체 상에 있다 255
유전자지도는 염색체상의 유전자 순서와 위치를 나타낸다 255
양성잡종교배에서 두 개의 유전자가 다른 염색체상에 있으면 독립분리 된다 256
두 개 이상의 유전자가 상호작용하여 하나의 형질을 만든다 257
몇몇 식물의 성염색체 상의 유전자는 웅성과 자성 생물체를 결정한다 258
ESSAY 14.1 의사과학과 뤼센코사건 252
ESSAY 14.2 잡종 옥수수와 난초 260
요점 261
문제 262
응용개념 262

제 15 장 유전공학 264
15.1 유전공학이란 무엇인가? 266
유전공학자는 자연에 흔히있는 도구를 이용한다 266
몇몇 유전공학의 도구는 세균과 바이러스에서 유래하였다 266
식물은 다른 분자적 도구로 이용된다 267
15.2 식물 유전공학은 육종과 유사하지만 빠르고 더 다양하다 267
인간은 재배 식물과 가축의 유전학을 계속 변화시켰 왔다 267
유전공학과 전통육종의 결점을 극복한다 269
15.3 미생물은 유용물질을 생산하도록 유전적으로 조작될 수 있다 270
제한효소는 클로닝을 위해 DNA와 벡터를 준비하는데 이용된다 270
외부 DNA와 벡터에 결합된다 270
변형된 벡터는 큰 개체군으로 증식되는 세균에 삽입된다 272
15.4 식물은 유전적으로 조작될 수 있다 273
15.5 유전공학과 새로운 형태의 작물을 생산한다 273
일부 GM작물의 뿌리는 토양의 인을 효과적으로 흡수할 수 있다 273
식물은 새로운 형의 전분을 만들 수 있도록 유전적으로 변형시킬 수 있다 274
GM작물은 의료용 항체와 백신단백질을 생산할 수 있다 274
15.6 GM작물에 대한 우려도 있다 274
세계의 식량 문제는 유전공학이 해결할 것인가? 274
유전자 변형 산물을 가진 식품은 표시하여야 하는가? 275
GM작물은 환경에 유해한 영향을 미칠까? 275
해충 내성을 위한 GM작물은 해충 내성의 진화로 그 가치가 소멸될 수 있다 275
GM작물은 해충 이외의 종에 유해할 수 있다 275
GM작물은 병해충의 천적에 해로울 수도 있다 275
GM작물은 야생근연종과 교잡하여 초강력 잡초를 만들 수 있다 275
GM작물은 또 다른 환경적인 우려에 노출되고 있다 276
ESSAY 15.1 PCR: 유전자 복사기 268
요점 276
문제 277
응용개념 277


제 16 장 생물학적 진화 278
16.1 다윈 이전의 과학은 종은 변하지 않는다는 것이다 280
16.2 일부 초기 생물학자들은 종은 진화한다고 제안하였다 280
16.3 비글호로 항해하는 동안 다윈은 생물학의 일대변혁을 일으킨 관찰을 하였다 280
16.4 20년 후 다윈은 자연선택에 의한 진화론을 탄생시켰다 281
16.5 자연선택에 의한 진화론은 일련의 관찰과 결론들로 요약될 수 있다 283
16.6 통합진화론은 다윈학설과 유전학 및 분자생물학을 결합한 것이다 283
16.7 과학의 많은 분야가 진화의 증거를 제공하고 있다 284
인위적 선택은 종이 변할 수 있음을 입증한다 284
비교해부학은 많은 진화적 유연관계를 나타낸다 284
단백질과 DNA의 변화는 진화적 변화를 추적한다 285
화석은 대규모 진화적 변화의 기록을 제공한다 286
16.8 진화는 집단의 유전자 풀에서 대립인자 빈도의 변화를 일으키는 힘이 작용할 때 일
어난다 287
돌연변이는 유전자 풀의 새로운 변이를 제공한다 288
임의적 짝짓기는 대립인자의 빈도를 바꾼다 289
작은 개체군에서 유전적 부동은 대립인자의 소실을 야기할 수 있다 289
이주는 개체군의 내 ·외로 대립인자 이동을 일으킨다 289
자연선택을 통해 대립인자의 빈도는 개체군이 그들의 환경에 보다 잘 적응하는 쪽으로 변한
다 290
방향성 선택 290
안정성 선택 290
분산성 선택 290
16.9 신종은 생식적 격리의 결과로 생겨난다 291
종의 개념은 유전적 격리에 근거하고 있다 291
이소적 종 분화는 지리적 격리를 요구한다 292
동소적 종 분화는 식물에서 배수체가 형성될 때 나타난다 293
미생물의 종은 실험실에서 진화할 수 있다 293
ESSAY 16.1 중요하고 유익한 유전자 변이는 종을 분리시킬 수 있다 296
요점 296
문제 297
응용개념 297


제 Ⅳ 부 식물의 다양성, 원핵생물, 원생생물과 균류

제 17 장 식물과 미생물의 명명 및 분류 298
17.1 학명은 생물분류학과 계통분류학의 아버지인 린네로부터 비롯되었다 300
생물의 각 종류는 독특한 학명을 갖는다 300
학명은 유익한 정보를 제공한다 300
학명을 올바르게 쓰는 방법 300
아종, 변종 또는 재배종의 학명 302
잡종은 특수한 학명을 갖는다 302
새로운 식물의 명명은 공인된 절차에 따라야 한다 303
17.2 식물표본의 동정과 보관 303
채집한 식물은 표본관에 보관될 수 있다 303
검색표를 이용한 식물의 동정 306
17.3 식물과 다른 생물들은 그들의 유연관계에 따라 분류된다 307
종들은 상위계급으로 묶을 수 있다 310
식물과 미생물 분류는 새로운 발견으로 분류가 변한다 311
ESSAY 17.1 바이러스 - 극단적인 미니멀리스트 301
ESSAY 17.2 과학과 예술이 합쳐진 식물원 306
요점 312
문제 312
응용개념 313


제 18 장 원핵생물과 지구 생명의 기원 314
18.1 생명이란 무엇이며 왜 지구에서 나타나게 되었는가? 316
우주에서의 지구의 위치는 생명체에 중요하다 318
초기 생명체는 지구 대기 성분을 변화시키고 현대의 생명체가 나타나게 한다 318
18.2 언제 지구가 생겼으며 최초의 생명체가 나타났는가? 319
생명체가 나타나기 전에 충돌의 시기가 있었다 319
18.3 어떻게 생명체가 나타났을까? 320
화학적-생물학적 이론은 생물체가 여러 단계를 통해 형성되었을 보여준다 320
무기분자로부터 유기화합물을 형성할 수 있다 320
간단한 유기분자들로부터 거대분자를 형성할 수 있다 321
거대분자들은 물속에서 세포와 유사한 구조들을 형성한다 321
18.4 세균과 고세균은 지구에서 가장 작고 간단한 생물형태이다 322
원핵생물의 몸체는 진핵생물들의 것들보다 더욱 작고 간단하다 322
원핵세포는 비교적 구조가 간단하다 322
원핵세포의 DNA 322
원핵생물의 효소 323
다른 세포 구성원들 323
어떤 원핵생물들은 수영 또는 미끄러져 이동할 수 있다 324
어떤 원핵생물의 표면은 점질의 다당류로 덮여있다 324
원핵생물의 세포벽은 구조와 화학에서 차이가 있다 325
펩티도 글리칸은 세균 세포벽의 구성분이다 325
그람염색은 세균의 구분과 항생제에 대한 반응을 예측하는데 유용하다 325
원핵생물은 주로 이분법으로 증식한다 326
많은 원핵생물은 단단한 포자로서 가혹한 조건을 견딘다 326
원핵생물은 유성생식이 없어도 DNA를 교환할 수 있다 327
18.5 원핵생물의 다양성은 자연과 인간 활동에 중요하다 328
Proteobacteria는 진핵생물의 미토콘드리아와 관련이 있다 329
남세균은 진핵생물의 엽록체와 관련이 있다 329
그람양성세균들은 중요한 질병을 일으키고 항생제를 생산한다 329
원핵생물의 영양은 생태적으로 중요하다 329
원핵생물은 인간 활동에 유용하게 이용된다 330
농업적 이용 330
산업적 이용 331
환경정화와 감시 331
ESSAY 18.1 생명체가 화성에서 생겨났을까? 317
요점 331
문제 332
응용개념 333


제 19 장 원생생물과 진핵세포의 기원 334
19.1 원생생물은 어떤 생물이며 어디에서 나타나나? 336
원생생물은 식물과 동물 및 곰팡이와 어떻게 구별되나? 336
대부분의 원생생물을 관찰할 때 현미경을 사용해야 한다 337
원생생물은 수중이나 습한 서식지에서 흔하고 풍부하다 337
현미경적 원생생물은 다양하게 운동한다 337
19.2 원생생물은 유연관계가 확실하지 않은 다양한 집단으로 구성한다 338
19.3 조류의 다양성은 중요한 진화적 사건을 반영한다 345
미토콘드리아는 세포 내에서 공생하는 원생세균에서 비롯되었다 346
1차 색소체는 세포내 공생을 하는 남세균에서 기원하였다 347
19.4 원생생물 영양 방식의 변이는 다양한 생태적 역할을 설명한다 348
19.5 구조적 및 생식적 적응은 원생생물의 생존을 도와준다 349
세포외피 349
저정산물 350
무성생식 350
유성생식 351
19.6 조류는 생명공학적으로 유용하게 이용된다 354
산업적 이용과 식품 354
수질 개선 354
실험 모델계 355
ESSAY 19.1 기생 조류 340
ESSAY 19.2 킬러 조류 343
요점 356
문제 356
응용개념 357


제 20 장 균류와 지의류 358
20.1 균류는 진핵생물로써 뚜렷한 세포벽과 체형을 가지고 있다 360
20.2 균류의 영양은 흡수할 수 있게 되어있다 360
20.3 균류의 주 분류군은 생식에서 차이가 있다 362
유성포자는 새로운 서식지에 균류의 집합체를 만들게 한다 364
무성포자는 잘 적응된 유전자형을 산포하게 되어있다 364
20.4 균류는 대부분의 식물과 관계하여 이익을 보며 살고있다 364
내생균류 파트너는 식물에게 이익을 준다 364
균근계와 파트너 관계는 균류와 식물의 뿌리이다 366
몇몇 종속영양식물은 균류로부터 유기영양분을 얻는다 366
20.5 균류는 여러가지 방법에서 사람과 관련이 있다 367
균류는 분해자로써 작용한다 367
균류는 식품으로써 공업용 생산에 유용하다 368
어떤 균류는 독성이 있거나 환각작용이 있다 370
20.6 지의류는 광합성을 하는 미생물과 균류로 되어있다 372
지의류의 진화와 다양성 372
지의류의 생식과 발생 372
지의류의 생태 373
인간의 지의류의 이용 373
ESSAY 20.1 황금균류: 송로버섯 캐기 369
요점 374
문제 374
응용개념 375


제 21 장 무종자식물 376
21.1 식물이란 무엇인가? 378
식물은 육상에서 살 수 있도록 적응된 다세포성 독립영양체이다 378
식물다양성은 지구생태와 인간 활동에 영향을 미친다 378
21.2 DNA와 화석은 식물의 역사를 추적할 수 있게 해 준다 381
DNA 정보는 현존하는 식물들의 유연관계를 밝혀준다 381
육상식물은 차축조 녹조류로부터 진화하였다 381
DNA 증거는 현존하는 식물군들이 출현한 순서도 밝혀낼 수 있다 382
화석은 식물의 초기 진화 과정에서 중요한 사건들을 밝혀준다 383
육상 적응 식물의 기원 383

유관속식물의 출현 383
21.3 초기 식물 진화는 변형이라는 다윈의 개념을 잘 증명해 준다 384
식물의 포자체는 아마도 접합자 감수분열을 지연함으로서 기원하였을 것이다 384
양치식물의 잎은 분지된 줄기에서 유래하였다 384
21.4 현대의 무종자식물은 선태식물, 석송식물, 양치식물을 포함된다 386
선태식물은 초기에 분화된 현대의 육상식물이다 386
선태식물은 유관속식물에 비해 단순하다 387
선태식물은 바람에 의해 포자, 잘린 조각, 무성생식 구조로 증식한다 387
이끼는 다양하고 생태적으로 중요하며 경제적으로 유용하다 390
석송과 양치식물은 현대의 무종자 유관속식물들이다 391
석송은 단순한 잎을 갖는다 391
대부분의 양치식물 잎은 분지된 엽맥을 가지고 있다 392
석송과 양치식물의 생식은 종자의 진화를 향한 초기과정을 설명한다 395
ESSAY 21.1 세상을 바꾼 식물들 380
요점 398
문제 399
응용개념 399

제 22 장 나자식물문,
최초의 종자식물 400
22.1 나자식물은 멸종한 다양한 종자식물들과 현존하는 4개의 그룹으로 이루어져 있다

402
현존하는 나자식물들은 크게 4개의 그룹으로 나뉜다 402
다양한 종류의 멸종된 나자식물들이 과거의 생태적으로 매우 중요하였다 402
22.2 나자식물은 열매에서보다 구과에서 씨와 배주를 생산한다 402
배주는 외피로 둘러싸인 대포자낭이다 403
난세포가 수정되면 종자는 배주로부터 발달한다 405
배주의 진화는 후대에 가면서 변형된다는 다윈의 개념을 나타낸다 405
22.3 종자는 과거와 현재 식물에게 생태적 이점을 제공한다 407
22.4 현존하는 나자식물문의 다양성과 유용성 409
소철은 전 세계적으로 존재하지만, 야생 소철은 위험하다 409
Ginko biloba는 은행나무이다 410
침엽수들은 가장 다양한 살아있는 나자식물들이다 412
소나무는 침엽수의 대표적인 특성을 나타낸다 414
Gnetophytes는 진화적으로 중요한 의미를 가진다 415
ESSAY 22.1 살아남은 식물 411
요점 416
문제 417
응용개념 417


제 23 장 피자식물의 다양성과 생식 418
23.1 꽃식물은 수도 많고 다양한 종으로 이루어진다 420
23.2 꽃을 구성하는 부분들은 나선상으로 배열되어 있다 421
꽃의 수, 위치, 꽃 기관의 배열에 따라 크게 다르다 423
꽃들은 수분을 위해 다양한 화서로 발달하였다 423
23.3 피자식물은 세대교번이 있는 생활환을 지닌다 427
중복수정은 접합자와 배유를 생성한다 427
무수정생식은 수정을 하지 않고 종자를 생성한다 428
23.4 중복수정 후에는 배와 종자의 발달이 진행된다 429
식물의 배는 많은 발달 단계를 거친다 429
성숙한 종자는 모 식물체에 양분을 의존하지 않는다 432
23.5 열매는 종자를 갖는 성숙한 자방이다 433
단과는 가장 흔한 열매 유형이다 433
복합열매는 다심피 또는 여러 꽃으로부터 발달한다 435
23.6 종자발아와 성숙한 식물로의 발달 435
발아에 필수적인 요건은 환경과 밀접한 관계가 있다 435
종자발아 후 식물은 다양한 형태로 발달한다 436
ESSAY 23.1 꽃 기관 발달에 관한 ABC 설 424
요점 438
문제 438
응용개념 439

제 24 장 꽃식물과
동물의 공진화 440
24.1 꽃식물과 동물사이의 공진화적인 상호작용은 자연계와 인류에서 흔한 일이며 중요하
다 442
꽃식물-동물의 공진화적 상호작용은 농업에서 중요하다 442
공진화는 지구생태계에서 중요하다 443
24.2 교차수분은 같은 종의 식물 간에 꽃가루가 옮겨지는 것이다 443
이계교배는 동계교배에 비해 훨씬 더 큰 유전적 다양성을 이룬다 444
동물 수분매개자들은 정확하고 충실도가 높은 수분수송을 한다 405
식물은 수분을 매개하는 동물에게 보답으로 화밀과 꽃가루, 유지를 먹이로 제공한다 446
식물은 꽃의 향기, 색깔, 모양과 꽃의 배치로 수분매개자를 유혹한다 446
꽃들은 꽃의 모양과 위치로 수분 매개자들의 접근을 제어한다 448
동물 수분 매개자들은 선호하는 꽃의 특징들을 인지한다 449
꽃과 수분 매개자들은 ‘수분 양식’으로 알려진 조화로운 특성을 가진다 449
딱정벌레와 이들이 수분시키는 꽃들 449
벌과 이들이 수분시키는 꽃들 449
화밀을 먹는 파리와 오물 파리, 그리고 파리가 수분시키는 꽃들 451
나비와 나방 그리고 공진화한 꽃들 453
새와 새가 수분시키는 꽃들 454
박쥐와 박쥐가 수분시키는 꽃들 456
24.3 식물 또한 종자 산포를 위해 동물과 공진화 해 왔다 456
ESSAY 24.1 바람과 물에 의한 수분 445
요점 458
문제 459
응용개념 459


제 Ⅴ 부 생태학과 환경에 대한 식물의 적응

제 25 장 생태학의
원리와 생물권 460
25.1 생태학의 정의 및 체계 462
25.2 개체군의 특성 462
개체군내의 식물은 무작위, 균일 또는 집중 양상으로 분포한다 462
연령분포와 생존곡선은 개체군의 연령구조를 보여준다 462
개체군은 뚜렷한 생장양상을 보여준다 463
생태학적 지위는 개체군이 차지하는 면적을 결정하는 무생물적 요인을 포함한다 465
생태학적 지위는 다른 종 개체군 간의 상호작용을 포함한다 465
상리공생은 두 개체군이 서로 이익을 주고 받는다 465
기생,초식 그리고 포식에서 한 종은 이익을 얻지만 다른 종은 해를 입는다 465

경쟁(competition)에서 개개 생물은 서로에게 부정적인 영향을 미친다 466
25.3 군집은 많은 상이한 종의 개체들로 구성되어 있다 467
군집은 종 다양성의 특징을 갖는다 467
생태학적 천이는 시간의 흐름에 따른 군집 조성의 변화이다 468
1차 천이는 전에 생물체들이 살지 않았던 지역에서 시작된다 469
2차 천이는 군집이 한 번 제거된 지역에서 발생한다 471
25.4 생태계의 연구는 영양 구조와 에너지 흐름에 초점을 두고 있다 471
생물체는 기능적 범주로 분류되어 질 수 있다 471
먹이사슬을 통한 에너지 흐름은 선형이다 471
영양 단계 간에는 작은 양의 에너지만이 통과한다 472
25.5 지구의 기후 양상이 생물군계의 분포를 결정한다 473
생물군계의 분포는 일차적으로 지구의 대개 순환양상에 의해 결정된다 473
대륙도, 해류 그리고 산맥 또한 생물군계의 분포에 영향을 미친다 476
25.6 물질은 생물지화학적 순환을 통해 생물군계와 물리적 환경 사이를 이동한다 476
물은 대양, 대기권, 육지와 생물체를 통해 순환한다 476
미생물은 주로 질소순환을 조절한다 477
이산화탄소는 대기권과 생물권 사이에서 순환한다 479
ESSAY 25.1 화분 데이타로부터 과거 기후와 식생의 결정 470
요점 480
문제 481
응용개념 481

제 26 장 건조한 육상 생태계 482
26.1 건조한 육상생태계는 다양하다 484
26.2 극지 사막은 지상에서 가장 혹독한 기후이다 484
북극의 풀-황무지에는 소수의 식물종이 있다 484
남극 대륙에는 드문드문 나타나는 이끼류, 지의류 그리고 조류 개체군이 있다 485
남극 해안에는 선태류와 지의류가 우점하고 있다 486
26.3 온대와 아열대 사막은 낮은 강우량의 특징을 갖는다 486
4가지 물리적 요인이 온대 및 아열대 사막의 위치를 결정한다 487
사막식물은 수분 획득하는데 적응되어 있다 488
깊은 지하수면을 이용하는 식물은 긴 뿌리를 내려야만 한다 488
많은 사막식물은 지표수를 이용한다 489
사막의 조류, 이끼류, 지의류는 고온에 대한 내성을 가지고 있다 489
사막의 일년생과 다년생 초본은 이용가능한 수분이 있을 때 생장한다 490
낙엽성의 다년생은 상당한 지상부 생체량을 유지한다 490
사막의 다육식물은 생존을 위한 다양한 적응 양상을 갖는다 492
다육식물은 체적에 대한 낮은 표면적의 비와 CAM 대사로 수분을 보전한다 492
다육식물의 넓은 체적은 수분저장에 유용하다 492
선인장은 고온에 대한 극단적인 내성을 갖는다 493
사막의 다육식물들의 수분섭취는 매우 빠르게 일어난다 493
줄기 다육식물에는 여러 형태가 있다 493
잎 다육식물에는 용설란, 알로에 등이 있다 493
인간은 다양한 형태로 사막에 영향을 미친다 495
26.4 초지는 화본과 식물이 우점하는 온화한 지역이다 496
초지는 생태적, 진화적 그리고 경제적으로 중요하다 496
초지는 대륙표면의 대부분을 차지하고 있으며 많은
동물 군집을 부양한다 496
초지의 토양에는 거대한 유기 탄소가 저장되어 있다 496
초지는 세계에서 농업생산성이 가장 높다 496
초지는 방목동물과 인간의 진화에 큰 영향을 미쳐왔다 497
기후, 화재 및 초식동물이 초지환경을 형성한다 497
초지의 기후는 대부분의 삼림보다 더 건조하고 극단적이다 498
초지를 유지하는데 화재가 중요한 역할을 한다 498
대형 초식동물 또한 초지 환경에 영향을 미친다 498
초지식물은 환경스트레스에 잘 적응되어 있다 499
우점하는 화본과 종류는 지역과 시기에 따라 다양하다 499
초본은 빠른 성장과 높은 생산성, 화재, 방목에 대해 적응 해 왔다 500
화본과 식물이 꽃과 열매는 효과적인 생식에 적응되어 있다 501
광엽초본은 화본과식물, 목본, 관목이 아닌 아주 다양한 초지식물이다 502
초지의 목본과 관목은 화재에 적응되어 있으며, 일부 초식 동물의 중요한 자원이 된다

502
초지 향상, 회복 그리고 보전은 인류에게 이익을 제공한다 503
건조한 초지는 파괴되어 사막으로 된다 504
중생 초지는 대부분 농토로 변형되었다 504
습한 초지는 귀중한 생태학적 서비스를 제공한다 506
26.5 채퍼럴 생태계는 덥고 건조한 여름과 차갑고 습한 겨울을 갖는다 506
경엽성의 잎을 갖는 상록 관목이 채퍼럴에 우점하고 있다 507
화재는 채퍼럴의 주요한 생태적 원동력이다 508
몇몇 관목은 새로운 실생(seedling)을 만들기 위해 화재로 요구한다 508
다른 관목들은 실생을 형성하기 위해 화재를 요구하지 않는다 508
채퍼럴에서 목본은 화재에 생존하는데 적응해 있다 508
인간은 지중해성 관목 생태계에 혹독한 영향을 미치고 있다 509
ESSAY 26.1 화성에서 생물군계의 형성 486
ESSAY 26.2 초원 복원(Restoring Prairies) 499
요점 509
문제 510
응용개념 511

제 27 장 습지 생태계 512
27.1 습지생태계는 넓은 범위의 기후를 포함한다 514
27.2 극지와 고산 생태계는 빙하가 사라짐으로 인해 나타났다 514
27.3 툰드라는 나무가 없다는 것으로 특징 지어질 수 있다 514
툰드라 식물들은 형태와 기능에 있어 많은 적응력을 보인다 516
툰드라 식물은 다양한 생식 적응을 보여준다 516
27.4 침엽수가 우점하고 있는 타이가 517
27.5 고산 툰드라와 저산대 침엽수림은 극지 툰드라와
타이가의 남쪽의 확장이다 518
고산 툰드라와 북극 툰드라는 많은 종의 유사성을 가진다 518
우점하는 침엽수 종은 산맥에 따라 다르다 518
채광, 벌목, 방목, 그리고 휴양지 개발은 국부적이고
지역적인 규모로 극지와 고산 생물군계에 영향을 끼친다 519
27.6 온대 낙엽수림은 계절성과 많은 강수량을 가지는 생물군계이다 520
8가지 속의 나무들이 동쪽의 온대성 낙엽수림의 특징이다 521
온대성 낙엽수림의 식물들은 추운 겨울과 빛 경쟁에 적응한다 522
인간은 동쪽의 온대성 낙엽수림의 많은 특색에 주된 영향을 끼치고 있다 524
많은 대중적인 종들은 온대성 낙엽수림을 침입하였다 525
국유림으로부터 활동중인 식물들은 매우 문제가 되고 있다 526
허바드 브룩산맥(Hubbard Brook) 연구는 온대림 생태계가 어떻게 기능 하는지를 알기 위해
시작되었다 527
산성비는 동쪽의 온대성 낙엽수림을 위협하고 있다 528
27.6 열대우림은 비 계절적 기후와 풍부한 강수량을 가진다 529
열대우림은 높은 생물 다양성과 중요한 전 지구적 기후 효과를 가진다 529
많은 나이, 빠른 진화, 그리고 복잡한 구조가 높은 생물다양성을 촉진했을지도 모른다 530
열대우림은 많은 양의 지구의 탄소를 저장한다 531
열대우림은 지구상의 물 순환에서 중요한 역할을 한다 531
열대림 수목은 특이하다 531
열대림은 키가 크고, 항상 푸르고, 층을 이루고 있다 531
열대림은 다른 산림보다 나무의 종류가 많다 531
열대림은 어떤 곳에도 거의 없는 식물형태를 포함한다 531
열대우림은 지구상에서 가장 생산적인 생태계 중의 하나이다 532
따뜻하고, 습한 열대기후가 무성한 식물 성장을 가능하게 한다 534
열대림은 빛과 경쟁한다 534
몇몇의 열대성 식물은 건조에 적응하였다 534
많은 강우와 센 바람은 열대의 식물에게 피해를 줄 수 있다 534
역설적으로, 무성한 열대 우림은 영양이 부족한 토양에서 자란다 534
열대림의 토양은 영양성분과 유기물질이 적다 535
열대림의 무기영양은 살아있는 개체의 조직안에 보유되어진다 535
질소고정세균과 곰팡이는 열대우림식물이 척박한 토양에 잘 대처하는 것을 돕는다 535
초기 열대림의 농부는 척박한 토양에 잘 대처하는 것을 배웠다 536
온난한 방식의 농업재배는 종종 열대에서 수행하기 어렵다 536
열대림 식물은 많은 환경적 스트레스에 적응했다 537
숲지붕나무(Canopy tree)는 빛을 차단하는데 잘 적응했지만 불이나 숲의 붕괴에 피해 입기
쉽다 537
열대의 나무 줄기의 구조는 놀랄만큼 다양하다 537
버팀벽 모양의 뿌리의 구조적인 지지를 제공한다 537
열대의 나무의 잎은 모양에서 놀라우리 만큼 동일하다 538
나무의 생식은 숲 환경에 적응하였다 539
덩굴성의 성장과 생식은 그들의 부착성의 생활양식을 반영한다 540
ESSAY 27.1 아메리카 원주민은 온대림 식물들을 이용한다 525
ESSAY 27.2 매혹적인 난초류 533
ESSAY 27.3 잃어버린 숲을 복원하는 것 538
요점 541
문제 542
응용개념 543

제 28 장 수 생태계 544
28.1 수 생태계는 인간에게 필수적이다 546
28.2 인간과 야생동물은 담수와 습지에 의존하고 있다 546
28.3 호수 생태계: 계절 변화, 서식지 그리고 일차 생산자 546
호수의 세 가지 중요한 유형의 서식지와 군집이 있다 546
온대 호수의 무기영양소 이용가능성은 계절적 온도 변화와 함께 변한다 547
봄 547
여름 547
가을 547
겨울 547
수중 서식처에서 조류와 식물의 적응 548
조류 548
부수식물 548
뿌리를 내는 대형식물 548
인간의 활동에 의해 담수가 나빠진다 549
빈영양의 담수는 영양소와 생산력은 낮지만 종 다양성이 높다 550
부영양의 담수는 영양소와 생산력은 높지만 종 다양성이 낮다 550
인의 이용가능성은 담수의 식물, 조류 그리고 남세균의 생장을 조절한다 550
호수와 하천의 부영양화는 예방과 역전이 가능하다 551
28.4 습지 생태계 552
하천습지, 수심이 깊은 소택지, 늪지, 산성습지, 사초습지 등 보편적인 습지들이다 552
지구의 탄소순환에서 습지는 중요한 역할을 한다 552
습지식물은 서식지 스트레스에 극복하도록 적응되었다 553
인간은 많은 세계의 습지를 파괴하였다 555
습지의 보호와 복원을 위한 문제들이 있다 555
요점 557
문제 557
응용개념 558

Appendix Ⅰ 559
Appendix Ⅱ 561
Answers 563
Glossary 591
Credits 607
Index 609