การลำเลียงสารของพืช มีความสำคัญต่อพืชอย่างไร และมีโครงสร้างเป็นอย่างไร

โครงสร้างและการทำงานของระบบ การลำเลียงสารของพืช ประกอบด้วยระบบท่อลำเลียง ที่ทำหน้าที่ลำขนส่งน้ำและแร่ธาตุจากรากส่งต่อไปยังส่วนต่าง ๆ ของพืช เพื่อใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

การลำเลียงสารของพืช คือโครงสร้างและการทำงานของระบบลำเลียงน้ำและอาหารของพืช ซึ่งประกอบด้วยระบบท่อลำเลียง (Vascular Tissue System) ที่เป็นเนื้อเยื่อซึ่งเชื่อมต่อกันตลอดในลำต้น

โดยทำหน้าที่ลำเลียงน้ำและแร่ธาตุจากรากส่งต่อไปยังส่วนต่าง ๆ ของพืช เพื่อนำไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photo Synthesis) ผลิตสารต่างๆ และน้ำตาล ส่งต่อไปยังเนื้อเยื่อส่วนต่าง ๆ ของพืช เพื่อนำไปใช้ในกิจกรรมอื่น ๆ ของเซลล์ เช่น การหายใจ การสืบพันธุ์ และการเจริญเติบโตต่อไป

น้ำ สารอาหารและแร่ธาตุต่าง ๆ จะถูกลำเลียงไปในรูปของสารละลาย ตั้งแต่บริเวณปลายรากหรือที่เรียกว่า “ขนราก” (Root Hair) จำนวนมากของพืช

ซึ่งดูดสารต่าง ๆ ขึ้นมาจากพื้นดินและนำส่งต่อไปยังระบบท่อลำเลียงหรือกลุ่มเซลล์ที่เรียกว่า “มัดท่อลำเลียง” (Vascular Bundle) ที่ประกอบด้วยเนื้อเยื่อสำคัญ 2 กลุ่ม คือ

ท่อลำเลียงน้ำและแร่ธาตุ หรือ “ไซเลม” (Xylem) คือ เนื้อเยื่อที่ทำหน้าที่ลำเลียงน้ำและแร่ธาตุจากดิน ผ่านรากขึ้นสู่ลำต้นไปยังใบและปลายยอดของพืช ประกอบด้วยเวสเซล (Vessel) และเทรคีด (Tracheid) ซึ่งเป็นกลุ่มเซลล์ที่ตายแล้วเรียงต่อกัน ซึ่งจะสลายตัวไปเมื่อพืชเจริญเติบโตเต็มที่ ส่งผลให้ท่อลำเลียงหรือไซเลมมีลักษณะกลวงตลอดทั้งแนว

โดยการลำเลียงน้ำและแร่ธาตุจะมีทิศทางการลำเลียงขึ้นสู่ปลายยอดของต้นไม้เท่านั้น ไม่มีการลำเลียงลงกลับด้านล่าง เป็นระบบที่อาศัยการแพร่แบบออสโมซิส (Osmosis) ตั้งแต่ในรากและแรงดึงตามธรรมชาติ เช่น

แรงดันราก (Root Pressure) คือ แรงดันที่ทำให้น้ำเคลื่อนที่ต่อเนื่องกันจากรากเข้าสู่ไซเลมและต่อไปจนถึงปลายยอดของพืช เป็นแรงดันที่เกิดจากการออสโมซิสของน้ำในดิน
แรงคาพิลลารี (Capillary Force) คือ แรงดึงที่เกิดจากการดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำด้วยกันเอง (Cohesion) และแรงยึดติดของโมเลกุลน้ำกับพื้นผิวหรือผนังเซลล์ในท่อลำเลียง (Adhesion)
แรงดึงจากการคายน้ำ (Transpiration Pull) ที่ทำให้น้ำถูกดูดขึ้นไปจากราก เพื่อแทนที่ส่วนของน้ำที่พืชสูญเสียไป

ท่อลำเลียงอาหาร หรือ “โฟลเอม” (Phloem) คือ เนื้อเยื่อที่ทำหน้าที่ลำเลียงสารอาหาร โดยเฉพาะ “น้ำตาลกลูโคส” (Glucose) ที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในรูปของสารละลาย นำส่งจากใบไปยังส่วนต่าง ๆ ของพืชที่กำลังมีการเจริญเติบโต รวมถึงการนำไปเก็บสะสมไว้ที่ใบ รากและลำต้น การลำเลียงอาหารสามารถเกิดได้ในทุกทิศทาง โดยอาศัยปัจจัยต่างๆ ดังนี้

การแพร่ (Diffusion) คือ การลำเลียงสารผ่านเนื้อเยื่อส่วนต่าง ๆ จากเซลล์ของใบสู่เซลล์ข้างเคียงต่อกันเป็นทอด ๆ เป็นการกระจายอนุภาคของสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ
การลำเลียงแบบใช้พลังงาน (Active Transport) คือ การลำเลียงสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์จากบริเวณที่สารมีความเข้มข้นต่ำไปสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นสูง ซึ่งอาศัยพลังงานที่ได้จากการหายใจระดับเซลล์และโปรตีนตัวพาในการลำเลียง

การลำเลียงอาหารในโฟลเอมเกิดจากกลุ่มเซลล์ที่ยังมีชีวิตอยู่ และยังทำหน้าที่สร้างความแข็งแรงให้แก่ลำต้นของพืช การลำเลียงสารของพืชมีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่าง ๆ มากมาย เป็นการประสานงานกันระหว่างกลุ่มเนื้อเยื่อในมัดท่อลำเลียง เพื่อนำส่งน้ำ แร่ธาตุ และสารต่าง ๆ ไปยังเนื้อเยื่อเป้าหมายของพืช

โครงสร้างและระบบการเรียงตัวของท่อส่งน้ำและอาหารในพืช

ราก

พืชใบเลี้ยงเดี่ยว : ไซเลมเรียงตัวอยู่รอบพิธ (Pit) ซึ่งเป็นเนื้อเยื่ออยู่ตรงส่วนกลางของราก ขณะที่โฟลเอมแทรกตัวอยู่ระหว่างไซเล
พืชใบเลี้ยงคู่ : ไซเลมเรียงตัวคล้ายดวงดาวหลายแฉก (2-5 แฉก) บริเวณกึ่งกลางของราก ส่วนโฟลเอมแทรกอยู่ระหว่างไซเลม

ลำต้น

พืชใบเลี้ยงเดี่ยว : ไซเลมและโฟลเอมอยู่รวมกันอย่างกระจัดกระจายทั่วทั้งลำต้น
พืชใบเลี้ยงคู่ : ไซเลมและโฟลเอมรวมตัวอยู่ด้วยกันอย่างเป็นระเบียบรอบลำต้น โดยมีโฟลเอมเรียงตัวอยู่ด้านนอกและไซเลมเรียงตัวอยู่ด้านใน มีเนื้อเยื่อแคมเบียม (Cambium) แทรกอยู่ตรงกึ่งกลางระหว่างไซเลมและโฟลเอม

สำหรับลำต้นพืชใบเลี้ยงคู่เนื้อแข็งหรือพืชที่มีอายุมาก โดยเฉพาะในกลุ่มของพืชยืนต้น กลุ่มเซลล์ตั้งแต่เนื้อเยื่อแคมเบียมออกไปจนถึงชั้นนอกสุด คือ ส่วนที่เรียกว่า “เปลือกไม้” ขณะที่กลุ่มเซลล์บริเวณถัดจากเนื้อเยื่อแคมเบียมเข้ามาด้านในทั้งหมด คือ ส่วนของ “เนื้อไม้” หรือไซเลม
สืบค้นและเรียบเรียง

คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ และณภัทรดนัย

ข้อมูลอ้างอิง

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี – http://secondsci.ipst.ac.th

ทรูปลูกปัญญา – https://www.trueplookpanya.com

โรงเรียนนาเชือกพิทยาสรรค์ – https://np.thai.ac