การลำเลียงน้ำของพืช

ความสำคัญของน้ำต่อพืช

1. น้ำเป็นส่วนประกอบที่สำคัญภายในเซลล์พืช ใบพืชล้มลุกจะมีน้ำเป็นส่วนประกอบอยู่มากกว่าพืชยืนต้น คือมีถึงร้อยละ 80-90 ของน้ำหนักสด ส่วนพืชยืนต้นมีประมาณร้อยละ 30-50 นอกจากนี้มีปริมาณน้ำในพืชยังขึ้นอยู่กับชนิดของพืช อายุชนิดของเนื้อเยื่อและอวัยวะของพืชด้วย เนื้อเยื่อที่อ่อนจะมีน้ำมากกว่าเนื้อเยื่อที่แก่ เป็นต้น

2. น้ำช่วยให้เซลล์พืชเต่ง ทำให้เซลล์มีรูปร่างคงตัว เมื่อพืชขาดน้ำทำให้เหี่ยวเฉา น้ำในพืชยังช่วยให้เกิดการเปิดปิดของปากใบและการเคลื่อนไหวของพืชด้วย

3. น้ำเป็นตัวทำละลาย เช่น ละลายแร่ธาตุต่างๆ ทำให้การลำเลียงแร่ธาตุของพืช ละลายสารอาหาร เช่น กลูโคส ซูโครส ทำให้เกิดการลำเลียงสารอาหารในพืช

4. น้ำเป็นตัวร่วมในปฏิกิริยาเคมีในเซลล์ ซึ่งมีความสำคัญในกระบวนการเมแทบอลิซึม เช่น การย่อยแป้งเป็นน้ำตาล การสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งต้องใช้น้ำเป็นวัตถุดิบร่วมกับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

5. น้ำทำหน้าที่ควบคุมอุณหภูมิของเซลล์ และลำต้นพืช พืชโดยทั่วไปอยู่กลางแจ้งตลอดเวลา ดังนั้นจึงได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์เป็นจำนวนมาก การคายน้ำของพืชช่วยในการระบายความร้อนให้พืช เนื่องจากน้ำมีความร้อนจำเพาะสูง การระเหยของน้ำออกจากพืชต้องมีการเปลี่ยนสถานะจากน้ำในรูปของเหลวให้เป็นไอซึ่งต้องใช้ปริมาณความร้อนถึง 540 แคลอรีต่อกรัม จึงทำให้อุณหภูมิภายในต้นพืชไม่เปลี่ยนแปลงมากนักไม่ว่าอุณหภูมิภายนอกจะร้อนหรือเย็น

การลำเลียงน้ำ (WATER CONDUCTION)

การลำเลียงน้ำ รวมทั้งเกลือแร่ อาหาร และสิ่งต่างๆในพืชนั้นอาจจำแนกได้เป็น 4 อย่างตามอัตราความเร็วที่เกิดขึ้น คือ
1.
ลำเลียงไปอย่างช้ามาก โดย การแพร่ ของอณูและไอออนจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง
2.
ลำเลียงไปเรื่อยๆ โดยอาศัย Cytoplasmic ( protoplasmic ) streaming ภายในเซลล์
3.
ลำเลียงไปค่อนข้างเร็ว โดย การไหล (Flow) ไปใน sieve tube ของ phloem
4.
ลำเลียงไปรวดเร็วมาก เป็นการลำเลียงน้ำและเกลือแร่ใน xylem


การดูดน้ำของราก

รากพืชโดยทั่วไปจะแตกออกเป็นรากแขนงเล็ก ๆ ที่บริเวณส่วนปลายของรากเรียกว่า บริเวณขนราก จะมีขนรากมากทำให้เพิ่มพื้นที่สัมผัสกับน้ำ ขนรากดูดน้ำโดยกระบวนการออสโมซิส ที่ยื่นออกมาและเป็นส่วนของเซลล์ที่ติดต่อกันตลอดเพราะเป็นเซลล์เดียวกัน เซลล์เอพิเดอร์มิสที่มีขนรากที่ยังอ่อนอยู่จะมีแวคิวโอลขนาดเล็กหลาย ๆ อัน เมื่อเซลล์มีอายุมากขึ้นแวคิวโอลจะรวมกันเป็นแวคิวโอลขนาดใหญ่ ภายในแวคิวโอลมีสารละลายบรรจุอยู่เต็ม สารละลายนี้มีความเข้มข้นค่อนข้างสูงเพราะมีสารต่างละลายอยู่มากในสภาวะปกติสารละลายที่อยู่รอบรากโดยแทรกอยู่ในช่องอากาศของดินจะมีความเข้มข้นน้อยกว่าสารละลายภายในราก น้ำแพร่เข้าสู่ขนรากได้ตลอดเวลา จะเห็นได้ว่าปัจจัยสำคัญที่ทำให้น้ำจากดินเข้าสู่รากหรือออกจากรากสู่ดินได้แก่ ความแตกต่างระหว่างความเข้มข้นของสารละลายในดินกับในราก

จากการศึกษาโครงสร้างภายในของรากทิศทางการเคลื่อนที่ของน้ำภายในรากเริ่มตั้งแต่ขนรากของเซลล์เอพิเดอร์มิส ผ่านเข้าสู่ชั้นคอร์เทกซ์ซึ่งมีชั้นเอนโดเดอร์มิสเป็นชั้นในสุด ผ่านเพริไซเคิลและเข้าสู่ไซเลมตามลำดับการเคลื่อนที่ของน้ำเป็นไปในแนวรัศมีรอบส่วนของรากจากภายนอกเข้าสู่ภายใน น้ำเคลื่อนเข้าสู่รากได้ 2 วิถีคือ
1. วิถีอโพพลาส (apoplasmic pathway) เป็นการเคลื่อนที่ของน้ำที่ผ่านช่องระหว่างผนังเซลล์ในชั้นคอร์เทกซ์และผ่านเซลล์ที่ไม่มีชีวิต (ยกเว้นเอนโดเดอร์มิส) คือเทรคีด และเวสเซล ระบบอะโพพลาสต์ จะแบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ ส่วนที่อยู่ในคอร์เทกซ์และในไซเล็มโดยมีชั้นเอนโดเดอร์มิสของคอร์เทกซ์เป็นตัวกั้น

สรุป วิถีอโพพลาส น้ำในดินจะเข้าสู่รากผ่านชั้นคอร์เทกซ์ของรากไปจนถึงชั้นเอนโดเดอร์มิสโดยน้ำจะผ่านจากเซลล์หนึ่งทางผนังเซลล์หรือผ่านทางช่องว่างระหว่างเซลล์

2. วิถีซิมพลาส(symplasmic pathway) เป็นระบบที่ผ่านไซโทพลาซึมของเซลล์โดยไซโทพลาซึมของเซลล์แต่ละเซลล์จะเชื่อมต่อกันด้วยท่อเล็ก ๆ เรียกว่าพลาสโมเดส น้ำเมื่อผ่านเยื่อหุ้มเซลล์แล้วผ่านจากไซโทพลาซึมไปยังคอร์เทกซ์ น้ำส่วนใหญ่ผ่านไปตามผนังเซลล์เมื่อถึงเอนโดเดอร์มิสไม่สามารถผ่านไปได้ เนื่องจากมีสารซูเบอร์รินเคลือบอยู่เรียกว่าแคสพาเรียนสติพ โมเลกุลของน้ำจึงต้องผ่านไซโทพลาซึมแล้วจึงเข้าสู่เพริไซเคิลและไซเล็มต่อไป

สรุป วิถีซิมพลาสน้ำจะเคลื่อนผ่านเซลล์หนึ่งไปอีกเซลล์หนึ่งทางไซโทพลาซึมที่ เรียกว่า พลาสโมเดส เข้าไปในเซลล์เอนโดเดอร์มิสก่อนเข้าสู่ไซเล็ม เพราะน้ำจะเคลื่อนถึงผนังชั้นเอนโดเดอร์มิสที่มีแคสพาเรียนสติพกั้นอยู่ แคสพาเรียนสติพจะป้องกันไม่ให้น้ำผ่านผนังเซลล์เข้าไปในไซเล็ม ดังนั้นน้ำจึงต้องผ่านทางไซโทพลาสซึมจึงจะเข้าไปในไวเล็มได้

กลไกการลำเลียงน้ำของพืช

ขนรากของพืชดูดน้ำจากในดินผ่านเข้าสู่ไซเล็มของรากต่อจากนั้นจะเคลื่อนเข้าสู่ไซเล็มภายในลำต้นซึ่งเชื่อมต่อกับไซเล็มของรากโดยวิธีบัคโฟล หรือแมสโฟล คือเคลื่อนที่เป็นกลุ่มก้อนหรือเป็นสายน้ำเพราะไซเล็มไม่มีเยื่อหุ้ม การเคลื่อนที่จะเป็นแบบออสโมซิส แรงต้านการไหลของน้ำมีน้อยเพราะไม่มีไซโทพลาสซึมกั้นน้ำเหล่านี้จะเคลื่อนจากรากไปสู่ลำต้นและส่วนต่างของต้นพืช พืชที่มีลำต้นสูงๆ ต้องอาศัยแรงจำนวนมากในการลำเลียงน้ำทั้งแรงดันจากรากและรากดึงจากใบ

การลำเลียงน้ำอาศัยปัจจัย ที่ทำให้เกิดแรงดันและแรงดึง

1.แรงดันราก (Root pressure) เมื่อเราตัดต้นพืชบางชนิดที่ปลูกในที่มีน้ำชุ่มให้ติดโคนต้นจะพบว่ามีน้ำใสๆไหลซึมออกมาตรงบริเวณที่ตัด ซึ่งเกิดจากความเข้มข้นของน้ำในดินกับน้ำในท่อไซเล็ม โดยน้ำในท่อไซเล็มมีความเข้มข้นสูงกว่าน้ำในดินเพราะมีพวกแร่ธาตุและสารต่างๆอยู่มากจึงเกิดกระบวนการออสโมซิสของน้ำในดินสู่รากได้เรื่อยๆจึงเกิดแรงดันในท่อไซเล็มจึงดันให้น้ำเข้าไปในท่อไซเล็มได้

2. แรงแคพิลลารี (Capillary force) เมื่อเราเอาหลอดแก้วเล็กๆ หลายๆหลอดที่มีขนาดของรูต่างๆกันจุ่มลงในอ่างน้ำ การที่น้ำผ่านขึ้นไปในหลอดแก้วได้เพราะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำกับผนังด้านข้างของหลอดแก้วนั้น เรียกว่า แรงแอดฮีชัน (Adhesion) นอกจากนี้น้ำยังมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำด้วยกันเอง เรียกว่า แรงโคฮีชัน (Cohesion) ทำให้น้ำขึ้นไปได้สูงและต่อเนื่องกันตลอด

3. แรงดึงจากการคายน้ำหรือทรานสพิเรชันพูล (Transpiration pull) หมายถึง แรงดึงที่เกิดขึ้นจากการคายน้ำของพืช ใบจะคายน้ำออกไปเรื่อยๆทำให้เซลล์ของใบขาดน้ำไป จึงเกิดแรงดึงน้ำทำให้น้ำเคลื่อนที่ต่อเนื่อง คือแรงโคฮีชัน ซึ่งยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำด้วยกันเอง และแรงแอดฮีชัน ซึ่งยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำกับผนังเซลล์ของไซเล็ม


โดย ครู วัชวัลย์ ครุฑไชยันต์
ครู คศ.3 โรงเรียนสวนกุหลาบวิทยาลัย รังสิต

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น