น้ำเป็นสารที่มีความสำคัญต่อการลำเลียงในพืช
การลำเลียงน้ำเป็นการลำเลียงหลักในพืชบก
สารต่าง ๆ
ที่จะลำเลียงไปยังเซลล์ของพืชต้องละลายน้ำ
ดังนั้นน้ำจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดการแพร่ของสาร
(Diffusion)
พืชแต่ละชนิดจะมีท่อลำเลียงต่างกันไป
เช่นพืชบกขนาดเล็กที่ไม่มีท่อลำเลียง
จะเจริญได้เฉพาะบริเวณที่มีความชื้นสูงและมีร่มเงา
พืชที่มีขนาดใหญ่มีท่อลำเลียงเจริญได้ดีในที่ที่มีความชื้นน้อยกว่า
เนื่องจากพืชเหล่านี้มีรากที่สามารถไชชอนลงไปหาน้ำในดินในระดับที่ลึกลงไป
ทำให้มีขนาดใหญ่และสูงมาก
บางต้นอาจสูงนับร้อยเมตรหากเทียบกับตึกสูงในระดับเดียวกัน
คนที่อยู่บนตึกต้องใช้เครื่องสูบน้ำจึงสามารถส่งน้ำไปใช้ได้
แต่สำหรับพืชแล้วไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องสูบน้ำ
แต่พืชมีความสามารถส่งน้ำจากรากขึ้นไปจนถึงใบที่อยู่บนยอดนั้นได้การลำเลียงน้ำของพืชมีปัจจัยสำคัญที่เกี่ยวข้องอยู่
2 ประการ คือ การดูดน้ำ และการคายน้ำ
ความสำคัญของน้ำต่อพืช
1.
น้ำเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในเซลล์พืช
ใบพืชล้มลุกจะมีน้ำประกอบอยู่มากกว่าพืชยืนต้น
นอกจากนี้ปริมาณน้ำในพืชขึ้นอยู่กับชนิดของพืช
อายุ ชนิดของเนื้อเยื่อ
และอวัยวะของพืช
(เนื้อเยื่ออ่อนจะมีน้ำมากกว่าเนื้อเยื่อแก่)
2. น้ำช่วยให้เซลล์พืชเต่ง
ทำให้เซลล์มีรูปร่างคงตัว
เมื่อพืชขาดน้ำทำให้เหี่ยวเฉาในพืชยังช่วยให้เกิดการเปิดปิดของปากใบ
และการเคลื่อนไหวของ
พืชด้วย
3. น้ำเป็นตัวทำละลาย เช่น
ละลายแร่ธาตุต่าง ๆ
เกิดการลำเลียงแร่ธาตุของพืช
น้ำละลายสารอาหารเช่นกลูโคส ซูโครส
ทำให้เกิดการลำเลียงสา
รอาหารในพืช
4.
น้ำเป็นตัวร่วมในปฏิกิริยาเคมีในเซลล์
ซึ่งมีความสำคัญในกระบวนการเมแทบอลิซึม
เช่น การย่อยแป้งเป็นน้ำตาล
การสังเคราะห์ด้วยแสง
ซึ่งต้องใช้น้ำเป็นวัตถุดิบร่วมกับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์
5.
น้ำทำหน้าที่ควบคุมอุณหภูมิของเซลล์
และลำต้นพืช
โดยทั่วไปพืชอยู่กลางแจ้งตลอดเวลา
ดังนั้นจึงได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์จำนวนมาก
การคายน้ำของพืช
ช่วยในการระบายความร้อนให้พืช
เนื่องจากน้ำมีความร้อนจำเพาะสูง
การระเหยของน้ำออกจากพืชต้องมีการเปลี่ยนสถานะจากน้ำในรูปของเหลวให้เป็นไอน้ำ
ซึ่งต้องใช้ปริมาณความร้อนถึง 540
แคลอรี่ต่อกรัม
จึงทำให้อุณหภูมิภายในต้นพืชไม่เปลี่ยนแปลงมากนักไม่ว่าอุณหภูมิภายนอกจะร้อนหรือเย็น
1. การดูดน้ำของราก
สำหรับพืชทั่ว ๆ
ไปที่เจริญเติบโตอยู่บนบกนั้นได้น้ำจากดิน
โดยใช้รากดูดน้ำและแร่ธาตุจากดิน
รากมีการแตกแขนงชอนไชไปในอนุภาคของดินได้มาก
การที่น้ำและแร่ธาตุที่รากดูดซึมจากดินที่บริเวณส่วนปลายของรากที่เรียกว่า
บริเวณขนราก(Root hair zone)
จะมีขนรากจำนวนมาก
ทำให้เพิ่มพื้นที่ผิวที่สัมผัสกับน้ำซึ่งแทรกตัวอยู่ในช่องว่างภายในดินได้เป็นจำนวนมาก
ขนรากดูดน้ำโดยกระบวนการ
ออสโมซิส(Osmosis)
ขนรากเป็นส่วนของเซลล์ เอพิเดอร์มิส
ที่ยื่นออกมาและเป็นส่วนของเซลล์ที่ติดต่อกันตลอดเพราะเป็นเซลล์เดียวกัน
เซลล์ เอพิเดอร์มิส
ที่มีขนรากยังอ่อนอยู่ จะมีแวคิวโอ
ขนาดเล็ก ๆ หลายอัน
แต่เมื่อเซลล์มีอายุมากขึ้น
แวคิวโอขนาดเล็กหลาย ๆ
อันจะรวมกันเป็น
แวคิวโอขนาดใหญ่เกือบเต็มเซลล์
เอพิเดอร์มิส
ภายในมีสารละลายบรรจุอยู่เต็ม
สารละลายนี้มีความเข้มข้นค่อนข้างสูงเพราะมีแร่ธาตุต่าง
ๆ ละลายอยู่มาก
ในสภาวะปกติสารละลายที่อยู่รอบ ๆ
รากที่แทรกอยู่ในช่องว่างของดินจะมีความเข้มข้นน้อยกว่าสารละลายภายในราก
น้ำจากดินจึงแพร่เข้าสู่ขนรากของเซลล์
เอพิเดอร์มิสได้ตลอดเวลาความแตกต่างของความเข้มข้นของสารละลายภายในรากและภายในดินจะเป็นปัจจัยสำคัญในการดูดน้ำของพืช
ถ้าหากความเข้มข้นของสารละลายในดินสูง
พืชจะดูดน้ำได้ยาก
และยิ่งสารละลายมีความเข้มข้นสูงมาก ๆ
พืชยิ่งดูดน้ำไม่ได้
และเป็นอันตรายต่อพืชมาก
การใส่ปุ๋ยอินทรีย์ให้แก่ดินในปริมาณที่มากจะมีผลต่อความเข้มข้น
ของสารลายในดินไม่มากนัก
เนื่องจากสารอินทรีย์มีการสลายตัวทีละน้อย
ๆ และพืชก็นำไปใช้ได้เรื่อย
ๆความเข้มข้นของสารละลายภายในดิน
จึงไม่เปลี่ยนแปลง
แต่ถ้าหากใส่ปุ๋ยอนินทรีย์หรือปุ๋ยวิทยาศาสตร์ในปริมาณที่มาก
จะทำให้สารละลายรอบ ๆ ราก
มีความเข้มข้นมาก
เพราะปุ๋ยวิทยาศาสตร์ละลายน้ำได้ดีจะไหลซึมไปบริเวณอื่น
ๆ
ทำให้สูญเสียปุ๋ยและค่าใช้จ่ายไปมากแต่ได้ประโยชน์น้อยและยังอาจเป็นโทษอีกด้วย
ดังนั้นการใส่ปุ๋ย
วิทยาศาสตร์แต่น้อย ๆ
แต่บ่อยครั้งจึงดีกว่า
2.
โครงสร้างที่ทำหน้าที่ในการลำเลียงน้ำ
การที่น้ำและแร่ธาตุที่รากดูดซึมจากดินจะผ่านเซลล์ชั้นนอกคือ
เอพิเดอร์มิสเข้าสู่เซลล์ชั้นใน
คือคอร์เทกซ์ เอนโดเดอร์มิส
และไซเลมของราก
โดยอาศัยการลำเลียงทางด้านข้าง
(Lateral transport)
ซึ่งอยู่ในแนวรัศมีของต้นพืช
และเป็นระยะทางสั้น ๆ
น้ำและแร่ธาตุจากดินจะถูกดูดซึม
โดยขนรากผ่านชั้น คอร์เทกซ์ จนถึง
เอนโดเดอร์มิสโดย มี 2 วิธี
2.1 อะโพพลาสต์ (Apoplast)
คือการที่น้ำและแร่ธาตุผ่านจากเซลล์หนึ่งไปยังเซลล์หนึ่ง
โดยผ่านช่องว่างระหว่างผนังเซลล์ในชั้น
คอร์เทกซ์และผ่านเซลล์ที่ไม่มีชีวิต
(ยกเว้นเอนโดเดอร์มิส) คือเทรคีด
และเวสเซล
2.2 ซิมพลาสต์ (Simplast)
คือการที่น้ำและแร่ธาตุผ่านจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง
โดยผ่านทางไซโทพลาซึมที่เชื่อมต่อกันและทะลุไปอีกเซลล์หนึ่งโดยผ่านทางพลาสโมเดสมาตา
(Plasmodesmata)
ดังนั้นการที่น้ำและแร่ธาตุสามารถผ่านไปจึงเป็นการผ่านชั้นเยื่อหุ้มเซลล์เท่านั้น
เมื่อน้ำและแร่ธาตุเคลื่อนมาถึง
เอนโดเดอร์มิสซึ่งมีแคสพาเรียนสตริป
(Casparian strip)
กั้นอยู่ที่ผนังเซลล์
น้ำและแร่ธาตุจะผ่านไปตามผนังเซลล์ไม่ได้
ดังนั้นน้ำและแร่ธาตุจึงต้องผ่านไปทางไซโทพลาซึม
ของเซลล์เอนโดเดอร์มิส นั่นคือ วิธี
อะโพพลาสต์
น้ำและแร่ธาตุจะผ่านชั้นเอนโดเดอร์มิสไปไม่ได้
จึงต้องใช้วิธีซิมพลาสต์ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ของ
เอนโดเดอร์มิส
เข้าสู่ไซโทพลาซึมของเอนโดเดอร์มิส
แล้วจึงเข้าสู่ สตีล จนถึงไซเลม
แร่ธาตุที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์จึงถูก
คัดเลือก (Select) โดยเยื่อหุ้มเซลล์ |