| |
 |
| |
สรุปขั้นตอนการลำเลียงน้ำและแร่ธาตุผ่านทางด้านข้างของราก
1.
เมื่อน้ำและแร่ธาตุผ่านขนรากของชั้น
เอพิเดอร์มิสของราก ซึ่งเข้าได้ทั้ง
2วิธี คือ วิธี อะโพพลาสต์
ผ่านผนังเซลล์ของแต่ละเซลล์
และวิธีซิมพลาสต์
ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าสู่ไซโทพลาซึม
2. ถ้าการลำเลียงนั้นเข้าทาง
อะโพพลาสต์
น้ำและแร่ธาตุบางส่วนจะลำเลียงเข้าเซลล์ของ
เอพิเดอร์มิส และคอร์เทกซ์โดยวิธี
ซิมพลาสต์
3. น้ำและแร่ธาตุที่เข้าสู่
เอนโดเดอร์มิสทางผนังเซลล์
(วิธีอะโพพลาสต์) จะไม่สามารถผ่าน
แคสพาเรียนสตริป
ของเอนโดเดอร์มิสไปได้โดยวิธีอะโพพลาสต์
จึงใช้วิธีซิมพลาสต์
เพื่อผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ของ
เอนโดเดอร์มิส
4. เซลล์ของเอนโดเดอร์มิส
และเซลล์ในชั้นสตีล
ส่งน้ำและแร่ธาตุเข้าสู่ไซเลมไซเลมประกอบด้วย
เทรคีดและเวสเซล
ซึ่งเป็นเซลล์ที่ตายแล้ว
ไม่มีโพรโทพลาซึมเหลือแต่ผนังเซลล์และช่องว่าง
ลูเมน (Lumen)
เมื่อน้ำและแร่ธาตุเข้าสู่
ไซเลมจึงเปลี่ยนจากวิธีซิมพลาสต์
เป็นอะโพพลาสต์
หลังจากนั้นจะลำเลียงขึ้นสู่ลำต้นเข้าสู่ท่อลำเลียงคือ
ไซเลม
แล้วพืชจะลำเลียงน้ำต่อไปยังส่วนต่าง
ๆ ทั้งยอด ลำต้น กิ่ง และใบ
เพื่อส่งน้ำไปให้ทุก ๆ เซลล์ของต้นพืช
3.
ปัจจัยควบคุมการลำเลียงน้ำ
ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการดูดและลำเลียงน้ำ
มีอยู่หลายประการ ได้แก่
3.1 ปริมาณน้ำในดิน
เมื่อน้ำในดินมีปริมาณมากพอ
อัตราการดูดน้ำของรากจะมีมากตามไปด้วย
แต่ถ้ามีปริมาณน้ำในดินมากเกินไปจนเกิดการท่วมขัง
อยู่ที่โคนต้นพืชมากจนเกินไป
อัตราการดูดน้ำก็จะลดน้อยลง
และช้าลงกว่าปกติ
เนื่องจากสภาพนํ้าท่วมขังราก
ทำให้ปริมาณแก๊สออกซิเจนที่เซลล์ของ
รากได้รับจะลดน้อยลง
เพราะปริมาณแก๊สออกซิเจนในน้ำย่อมน้อยกว่าที่มีอยู่ในอากาศ
จึงเกิดผลกระทบทำให้กระบวนการ
เมแทบอลิซึมของเซลล์ที่รากเกิดขึ้นน้อยกว่าอัตราปกติ
มีผลทำให้รากขาดน้ำได้ทั้ง ๆ
ที่รากแช่อยู่ในน้ำ
3.2 อุณหภูมิในดิน
อุณหภูมิในดินมีส่วนเกี่ยวข้องกับการลำเลียงน้ำด้วยอุณหภูมิในดินต้องไม่สูงหรือต่ำเกินไป
รากจึงจะดูดน้ำได้ดีและรวดเร็วในกรณีที่
อุณหภูมิสูงเกินไป หรือต่ำมาก ๆ
จนน้ำกลายเป็นน้ำแข็งแล้วรากพืชจะไม่สามารถดูดน้ำได้
ทำให้รากขาดน้ำ3.3 สารละลายในดิน
การที่สารละลายในดินมีความเข้มข้นสูงมากไปทำให้พืชต้องสูญเสียน้ำให้กับดิน
น้ำจากใบและรากจึงแพร่ออกสู่ดิน
จนทำให้พืชสูญเสียน้ำไปมากจนอาจทำให้พืชถึงตายได้
3.4 อากาศในดิน
อากาศในดินและการถ่ายเทอากาศในดินมีความสำคัญต่อการดูดน้ำเช่นเดียวกัน
เพราะรากต้องการออกซิเจนไปใช้ในกระบวนการเมแทบอลิซึมถ้าดินอัดตัวกันแน่นเกินไป
จนไม่มีช่องว่างของอากาศ
หรือมีน้ำขังอยู่ อากาศในดินจะน้อยลง
ทำให้รากขาดแก๊สออกซิเจน
ส่งผลให้การดูดน้ำของพืชก็น้อยลงด้วย
4.
กลไกการลำเลียงน้ำของพืช
กลไกที่พืชใช้ในการลำเลียงน้ำจากรากไปยังส่วนต่าง
ๆ ของพืชนั้นมีอยู่หลายประการ เช่น
แรงดันราก (Root pressure)
แรงดึงจากการคายน้ำ (Transpiration
pull)เป็นต้น
4.1 แรงดันราก (Root pressure)
เมื่อพืชดูดน้ำทางรากตลอดเวลา
ทำให้ปริมาณน้ำในรากมีจำนวนมากขึ้นจนเกิดแรงดันในรากสูงมากขึ้นจนสามารถดันให้ของเหลวไหลขึ้นไปตามท่อไซเลม
แรงดันนี้เรียกว่า แรงดันราก (Root
pressure)
หากปากใบเปิดจะดันต่อเนื่องจนออกมาเป็นไอน้ำทางปากใบ
แต่เมื่อปากใบปิดน้ำจึงออกมาเป็นหยดน้ำที่ปลายของเส้นใบซึ่งมีรูเล็ก
ๆ
แรงดันรากนี้ทดลองได้จากการใช้ต้นไม้ขนาดเล็ก
ๆ เช่น ต้นหงอนไก่ ดาวกระจาย ดาวเรือง
รดน้ำในกระถางให้ชุ่ม
ตัดลำต้นในระดับสูงกว่าดินในกระถาง
1-2 เซนติเมตร ทิ้งไว้ประมาณ 4-5
ชั่วโมง
ที่บริเวณรอยตัดจะเห็นของเหลวซึมออกมา
นำมาต่อกับเครื่องมือ มาโนมิเตอร์
(Manometer)
ซึ่งเป็นเครื่องมือวัดความดันทำให้สามารถคำนวณหาแรงดันรากได้ในต้นไม้บางชนิด
เช่น พืชตระกูลสนมีแรงดันรากน้อยมาก
บางครั้งในขณะที่พืชต้องการน้ำมาก
พืชกลับมีแรงดันรากน้อย เช่น
ในฤดูแล้ง พืชจะต้องใช้วิธีต่าง ๆ
เพื่อลำเลียงน้ำขึ้นไปสู่ลำต้นที่อยู่สูง
ๆ ได้
4.2 แรงดึงเนื่องจากการคายน้ำ
(Ttranspiration pull) โจเซฟ
โบห์ม(Josef Bohm)
ได้ทดลองต้มน้ำในบีกเกอร์ให้ร้อน
เพื่อทำให้น้ำในหม้อดินเผาซึ่งเป็นหม้อพรุนร้อนขึ้น
ทำให้ฟองอากาศในหลอดคะปิลลารีถูกไล่ออกไปเมื่อเอา
บีกเกอร์ที่มีน้ำร้อนออก
ทำให้น้ำมีอยู่เต็มหลอดคะปิลลารี
เมื่อตั้งทิ้งไว้สักระยะหนึ่งน้ำจะระเหยออกไปจากหม้อพรุน
ทำให้ระดับปรอทขึ้นไปได้สูงถึง 100
เซนติเมตร |
| |
 |
| |
ถ้าใส่น้ำแทนปรอท น้ำจะขึ้นสูงได้ถึง
1,300 เซนติเมตร
ในขณะที่ปรอทขึ้นได้สูงเพียง 100
เซนติเมตร เพราะปรอทหนักกว่าน้ำถึง 13
เท่า
เมื่อน้ำระเหยออกจากหม้อพรุนแล้ว
ระดับปรอทในหลอดคะปิลลารี จะเข้าไปแทน
ทำให้ระดับปรอทสูงขึ้น
เนื่องจากมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำ
เมื่อโมเลกุลที่อยู่บริเวณผิวด้านนอกของหม้อพรุนหลุดออกไปจะฉุดโมเลกุลของน้ำที่อยู่ถัดไปออกมาแทนที่
โมเลกุลสุดท้ายของน้ำที่อยู่ติดกับปรอทจะดูดโมเลกุลของปรอทให้เคลื่อนที่ตามไปด้วย
ทำให้ระดับปรอทในหลอดคะปิลลารีสูงขึ้นเนื่องจากน้ำมีแรงดึงดูด
ระหว่างโมเลกุลของน้ำด้วยกันเอง
ที่เรียกว่าโคฮีชัน(Cohesion)
จึงสามารถที่จะดึงน้ำให้ไหลไปตามท่อได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ขาดตอนเมื่อน้ำในหม้อพรุนระเหยออกไป
น้ำในโมเลกุลถัดไปจึงถูกดูดตามไปอย่างต่อเนื่อง
แสดงแรงโคฮีชันและแรงแอดฮีชัน
ไซเลมเป็นท่อลำเลียงของพืชที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเล็ก
เปรียบเหมือนหลอดคะปิลารี
ซึ่งมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำกับผนังด้านข้างของหลอด
เรียกว่าแอดฮีชัน (Adhesion)
ทำให้น้ำเคลื่อนที่ขึ้นไปในหลอดเล็ก ๆ
นี้ได้สูงกว่าหลอดที่มีรูใหญ่กว่า
กระบวนการนี้เรียกว่า คะปิลลารีแอคชัน
(Capillary
action)คะปิลลารีแอคชันจึงเป็นกระบวนการหนึ่งของการลำเลียงน้ำในท่อไซเลมรวมทั้งเมื่อพืชคายน้ำออกทางปากใบ
ทำให้เกิดแรงดึงในท่อไซเลม
ดึงน้ำขึ้นสู่ลำต้นและใบได้
รากจึงเกิดแรงดึงน้ำจากดินเข้ามาในท่อไซเลมได้
แรงดึงเนื่องจากการสูญเสียน้ำนี้เรียกว่า
แรงดึงเนื่องจากการคายน้ำ
(Transpiration
pull)เมื่อพืชคายน้ำออกทางใบทำให้เกิดแรงดึงน้ำขึ้นตามท่อ
ไซเลม แรงดึงนี้เรียกว่า
ทรานสไปเรชันพูล
(Transpiration pull)
หรือแรงดึงเนื่องจากการคายน้ำ
และโมเลกุลของน้ำมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล
ที่เรียกว่าโคฮีชัน (Cohesion)
ทำให้การไหลของน้ำในท่อไซเลมจึงต่อเนื่องกันได้
เมื่อใบคายน้ำได้มาก
รากจะต้องดูดน้ำเข้าไปให้มากพอ
พืชจึงจะไม่เหี่ยว
เพราะอัตราการคายน้ำกับการดูดน้ำของรากสมดุลกันหากไซเลมเกิดมีฟองอากาศเข้าไปแทรกอยู่ด้วยเหตุใดก็ตามจะทำให้การลำเลียงน้ำในท่อไซเลม
ช้ากว่าเดิม หรือหยุดชะงักได้
ดังนั้นการตัดดอกไม้เพื่อปักในแจกัน
เพื่อไม่ให้ดอกไม้เหี่ยวเฉาเร็วมักนิยมตัดโคนกิ่งดอกไม้ออกอีกเล็กน้อย
ก่อนจะไปปักแจกัน
โดยการนำไปตัดใต้ผิวน้ำแล้วรีบจุ่มกิ่งไม้นั้นลงในแจกันที่มีน้ำชาวสวนจึงใช้ประโยชน์จากความรู้เรื่องการลำเลียงน้ำและการคายน้ำนี้
โดยการตัดดอกไม้ตอนเช้ามืดมากกว่าตอนกลางวัน
เพราะตอนเช้ามืดแสงสว่างยังไม่มีหรือมีก็ไม่มาก
ปากใบจึงปิด
การคายน้ำจึงน้อยจึงไม่เหี่ยวง่ายเหมือนการตัดดอกในตอนกลางวันในปัจจุบันนิยมขายผักในซุปเปอร์มาเก็ตของห้างสรรพสินค้าใหญ่
ๆ หลายแห่งผักจะเหี่ยวเร็วกว่าปกติ
เพราะอยู่ในห้องปรับอากาศซึ่งมีความชื้นน้อยและมีลมโกรกอยู่ตลอดเวลา
ผู้ขายจึงจำเป็นต้องฉีดละอองน้ำพรมอยู่ที่พืชผักบ่อย
ๆเชื่อกันว่าการคายน้ำให้โทษกับพืชมากกว่าให้ประโยชน์
เพราะมีผู้ศึกษาว่าข้าวโพดต้นหนึ่งตั้งแต่งอกจนโตให้ฝักแล้วตายนั้น
ใช้น้ำถึง 54 แกลลอน
แต่น้ำที่พืชนำไปใช้ประโยชน์จริง ๆ
นั้นไม่มากเท่าใด
ส่วนใหญ่ถูกกำจัดออกโดยการคายน้ำ
หากรากดูดเข้ามาทดแทนไม่พอ
ทำให้พืชอาจถึงตายได้
หรือมิฉะนั้นอาจเจริญเติบโตช้ากว่าปกติ
พืชแต่ละชนิดมีอัตราการลำเลียงน้ำและการคายน้ำไม่เท่ากัน
ปริมาณปากใบเป็นตัวบอกได้ถึงอัตราการลำเลียงน้ำและการคายน้ำว่ามากน้อยต่างกัน
หากปากใบมีจำนวน
มากการคายน้ำจะมากกว่าด้วย
ในพืชทะเลทรายมีลักษณะต่าง ๆ
ช่วยลดการคายน้ำได้มากเช่น มีชั้น
คิวทิเคิลหนา
ลำต้นกิ่งก้านและใบล้วนอวบน้ำ
พืชบางชนิดอาจลดการคายน้ำในช่วงเวลากลางวันเนื่องจากอากาศร้อนจัด
จึงปิดปากใบในเวลากลางวันและเปิดปากใบในตอนกลางคืนในปัจจุบันมีการทดลองปลูกพืชอย่างประหยัดโดยใช้น้ำหยด
ด้วยการต่อท่อส่งน้ำให้พืชแต่ละต้นโดยตรง
พร้อมกับการควบคุมปริมาณน้ำในพืชทีละน้อย
ๆ แต่สม่ำเสมอ
โดยกำหนดให้น้ำที่ออกมานั้นพอเพียงกับการใช้น้ำของพืช
โดยลดการสูญเสียน้ำที่ระเหยออกทางผิวดิน
และการคายน้ำของพืช
นอกนั้นยังสามารถให้ปุ๋ยอย่าง
เหมาะสมได้โดยใช้ระบบนี้ด้วย |
| |
|
| |
|
| |
ก่อนหน้า
|
หน้าหลัก
|
ถัดไป |
| |
|
