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지구에 나타난 최초의 생물은 식물이었으며, 지금으로부터 약38억년전에 바다에서였다. 바다동물이 나타난 것은 이보다 훨씬 뒤의 일이었다. 오랫동안 바다에서 살던 식물이 육지로 올라온 것은 약 4억년전 (고생대 데본기 초)이었으며 그로부터 점점 번식하여 지상에 대삼림을 이루게 되기까지는 1억년이란 긴 세월이 소요되었다.

그런데 우리나라에서는 데본기에 해당하는 지층의 발달이 없기 때문에 원시적인 육상식물화석은 찾아볼 수 없으며 훨씬 진화된 석탄기의 식물화석부터나 볼 수 있다.

우리나라 무연탄의 주산지인 강원도 삼척탄전지대에는 석탄기에서 페름기에 해당되는 육성층이 발달되므로 많은 종류의 양치식물화석이 산출, 세계적으로 이름이 나 있다. 고생대 말기인 이와 같은 지질시대때는 세계적으로 크게 4개의 식물지리구로 나뉘워져 있었으며 우리나라는 중국대륙 및 일본 등과 같이 카타이시야 식물지리구에 속한다.

여기서 산출되는 식물화석들을 카타이시야식물군이라고 하며 이 식물군의 대표격으로 '기간토프테리스 니코티나야후오리아'란 화석이 있다. 이는 그 잎의 모양이 오늘의 담배잎새 모양과 같이 생겼다 하여 이름 붙여진 것인데 이 화석은 삼척이나 문경탄광지대에서 흔히 발견되며, 유럽이나 아메리카 또는 남반구지역 어디서나 그 산출을 볼 수 없는 특이한 식물화석이다. 잎이 마치 활엽수와 같이 생겼으나 이는 훌륭한 양치식물인 것이다.

우리나라의 후기고생대 육성층중에는 앞에서 말한 기간토프테리스 외에 그 모양이 마치 국화꽃처럼 생긴 '안뉴라리아'라든가 대나무잎과 같이 생긴 '꼴다이테스'나 대나무 줄기와 같이 생긴 '칼라미테스', 고기비늘 모양의 '레피도덴드론' 기타 '페코프테리스' 등 많은 종류의 양치식물화석이 산출된다.

우리나라의 경상남북도에는 넓은 지역에 걸쳐 중생대 육성층이 분포되어 있으며 이 지층에서는 여러 종류의 중생대 식물화석이 산출된다. 특히 낙동통에 속하는 지층중에서는 낙동식물화석군이 발견되는데 50여종에 달하는 양치식물 목족류 속새류 은행류 송백류 및 기타의 식물화석들이 나타난다.

한편 충청남도 대천부근에 발달하는 중생대 지층중에서도 많은 중생대의 식물화석이 무연탄과 함께 산출된다. 이들 가운데는 고생대 식물의 계통을 받은 칼라미테스의 후손인'네오칼라미테스',페코프테리스의 후손인'클라도후레비스'가 유명하며 은행류와 소철류 등이 있고, 개중에는 나이테가 보이는 규화목화석도 있다. 평양시내에서는 규화목 화석림이 여기저기서 발견되며 천연기념물로 지정되기도 하였다.

경북왜관 근처의 금무봉(2백68m) 남쪽 산기슭에서는 '샤토카울리스 낙동엔시스'란 목본양치식물의 규화목이 발견됐는데 이는 천연기념물 제146호로 지정되어 있다. 이 식물은 우리나라에서는 볼 수 없으나 일본이나 대만에서는 현존하고 있다. 금무봉 식물화석 산지에서는 샤토카울리스의 잎일지도 모르는 '오니끼옵시스'란 식물화석이 층을 이루어 나타나기도 한다.

우리나라는 백악기의 퇴적층을 끝으로 신생대에 이르러서는 오랜동안 건육지 환경이 지속되다가 신제3기(약 2천만년전)에 이르러서야 다시 퇴적층이 호수나 바다에서 쌓이기 시작하였다. 육지의 호수나 하천같은 담수퇴적층중에서는 식물화석이 다수 산출된다.

이와같은 식물들은 고생대나 중생대의 그것과는 달리 거의 모든 종류가 현대적 식물요소를 지니고 있다. 이 당시의 우리나라의 고기후는 현재와 비슷하였거나 약간 더웠을 것으로 식물화석을 분석한 결과 나타났다. 이들 화석중에서 유명한 것으로는 너도밤나무 밤나무 참나무 세코이아 메타세코이아 포플라 플라타나스 단풍나무 목련 자작나무 느릅나무 버들나무 소나무류 오리나무 등으로 거의 모든 현생종 수목이나 풀들이 나타났다.