การลำเลียงสารของพืช มีความสำคัญต่อพืชอย่างไร และมีโครงสร้างเป็นอย่างไร

การลำเลียงสารของพืช

โครงสร้างและการทำงานของระบบ ลำเลียงสารของพืช ประกอบด้วยระบบท่อลำเลียง ที่ทำหน้าที่ลำขนส่งน้ำและแร่ธาตุจากรากส่งต่อไปยังส่วนต่าง ๆ ของพืช เพื่อใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง 

การลำเลียงสารของพืช คือ โครงสร้างและการทำงานของระบบลำเลียงน้ำและอาหารของพืช ซึ่งประกอบด้วยระบบท่อลำเลียง (Vascular Tissue System) ที่เป็นเนื้อเยื่อซึ่งเชื่อมต่อกันตลอดในลำต้น โดยทำหน้าที่ลำเลียงน้ำและแร่ธาตุจากรากส่งต่อไปยังส่วนต่าง ๆ ของพืช เพื่อนำไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photo Synthesis) ก่อนจะนำสารหรือน้ำตาลซึ่งเป็นผลผลิตจากกระบวนการดังกล่าว ส่งต่อไปยังเนื้อเยื่อในส่วนต่าง ๆ ของพืช เพื่อนำไปใช้ในกิจกรรมอื่น ๆ ของเซลล์ เช่น การหายใจ การสืบพันธุ์ และการเคลื่อนไหว 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 ซึ่งจะสลายตัวไป เมื่อพืชเจริญเติบโตเต็มที่ ส่งผลให้ท่อลำเลียงหรือไซเลมมีลักษณะกลวงตลอดทั้งแนว โดยที่การลำเลียงน้ำและแร่ธาตุจะมีทิศทางการลำเลียงขึ้นสู่ปลายยอดของต้นไม้เท่านั้น 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 โดยอาศัย

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

การลำเลียงอาหารในโฟลเอมเกิดจากกลุ่มเซลล์ที่ยังมีชีวิตอยู่ อีกทั้ง ยังทำหน้าที่สร้างความแข็งแรงให้แก่ลำต้นของพืช การลำเลียงสารของพืชมีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่าง ๆ มากมาย เป็นการประสานงานกันระหว่างกลุ่มเนื้อเยื่อในมัดท่อลำเลียง เพื่อนำส่งน้ำ แร่ธาตุ และสารต่าง ๆ ไปยังเนื้อเยื่อเป้าหมายของพืช

โครงสร้างและระบบการเรียงตัวของท่อส่งน้ำและอาหารในพืช

ราก

  • พืชใบเลี้ยงเดี่ยว : ไซเลมเรียงตัวอยู่รอบพิธ (Pitch) 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” หรือไซเลมนั่นเอง

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

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

ทรูปลูกปัญญา – https://www.trueplookpanya.com

โรงเรียนนาเชือกพิทยาสรรค์ – https://np.thai.ac


เรื่องอื่น ๆ ที่นาสนใจ : การตอบสนองของพืช (Plant Responses)

เรื่องแนะนำ

ภารกิจตามหาญาติของมนุษย์ฮอบบิท

บรรดาชนเผ่าปิ๊กมี่ (pygmies) ที่อาศัยอยู่บนหมู่เกาะฟลอเรส พวกเขามีร่างกายเล็กแคระไม่ต่างจากมนุษย์โฮโม ฟลอเรเสียนซิส หรือมนุษย์ฮออบบิทที่เคยมีชีวิตอยู่เมื่อหลายหมื่นปีก่อน และขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ต้องการทราบว่าพวกเขามีสายสัมพันธ์ข้องเกี่ยวกันหรือไม่?

แขนจิ๋วของทีเร็กซ์อาจเป็นอาวุธอันตราย

แขนจิ๋วของ ทีเร็กซ์ อาจเป็นอาวุธอันตราย แขนจิ๋วสองข้างของเจ้าไดโนเสาร์ ทีเร็กซ์ เป็นปริศนาคาใจมาช้านาน ตลอดหลายปีที่ผ่านมามีหลายทฤษฎีเกี่ยวกับแขนคู่นี้ ไม่ว่าจะเป็นไว้สำหรับจับเหยื่อที่กำลังดิ้นรนรอความตาย, ช่วยยันตัวไดโนเสาร์เองขึ้นมาจากพื้น หรือใช้จับคู่ของมันขณะผสมพันธุ์ ไม่ว่าแขนของมันจะมีไว้ใช้ทำอะไรก็ตาม ผลการศึกษาที่เป็นเอกฉันท์ในช่วงหลายปีมานี้ลงความเห็นว่าแขนคู่นี้เป็นหลักฐานที่แสดงให้เห็นเศษตกค้างจากวิวัฒนาการของมัน ที่มันได้รับมาจากบรรพบรุษทีเร็กซ์ คล้ายกับปีกในนกที่บินไม่ได้และในขณะเดียวกันนักวิทยาศาสตร์ก็เสนอว่า การที่แขนของมันมีขนาดเล็กลงนั้นมีขึ้นเพื่อจำเป็นให้รับกับศีรษะและลำคอที่ทรงพลังไปด้วยมัดกล้ามเนื้อของมัน แต่ปัจจุบันนักวิจัยชี้ว่าสิ่งที่เราเข้าใจทั้งหมดนี้อาจผิด สตีเฟ่น สแตนลีย์ นักบรรพชีวินวิทยาจากมหาวิทยาลัยฮาวาย เชื่อว่าแขนของไทแรนโนซอรัสวิวัฒนาการขึ้นเพื่อใช้ในการข่วนระยะใกล้ ซึ่งด้วยกรงเล็บแหลมความยาว 4 นิ้ว นั่นจะสร้างบาดแผลฉกรรจ์ให้แก่เหยื่อที่เจอเข้ากับอาวุธร้ายอันตรายนี้เข้าไป “ในระยะใกล้ ขากรรไกรที่แข็งแรงและกรงเล็บขนาดใหญ่ของทีเร็กซ์สามารถจับเหยื่อจากด้านหลังได้อยู่หมัดและยังข่วนเหยื่อให้เป็นแผลลึกยาวเกือบเมตร ภายในเวลาเพียงไม่กี่วินาที” สแตนลี่ย์กล่าว “ซึ่งทั้งหมดนี้มันสามารถทำซ้ำได้อีกหลายครั้งอย่างรวดเร็ว” จากการศึกษาพบว่ามีไดโนเสาร์สายพันธุ์ที่ใกล้เคียงกับทีเร็กซ์ใช้กรงเล็บของมันข่วนเหยื่อเช่นกัน “ฉะนั้นแล้วในแง่ของอาวุธที่น่าเกรงขาม ทำไมทีเร็กซ์จะไม่ใช่ประโยชน์จากอวัยวะนี้?” สแตนลี่ย์ถาม ตัวเขาเสนอรายงานการค้นพบนี้ เมื่อปลายเดือนตุลาคม ในซีแอตเทิล ระหว่างการประชุมที่จัดขึ้นโดยสมาคมธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา ในกรณีนี้นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องโฟกัสไปที่กระดูกแขนของทีเร็กซ์ ซึ่งแรงข่วนจะมีมากน้อยแค่ไหนขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ “กระดูกและข้อต่อที่ไม่ปกติ” มีส่วนช่วยให้แขนของมันเคลื่อนไหวได้หลายทิศทาง ซึ่งสนับสนุนทฤษฎีการข่วน สแตนลี่ย์กล่าว นอกจากนั้นไทแรนโนซอรัสยังเสืยกรงเล็บข้างหนึ่งของมันไปจากวิวัฒนาการอีกด้วย สิ่งที่เกิดขึ้นนี้ช่วยให้แรงกดมากกว่า 50% ถ่ายเทไปที่กรงเล็บที่เหลือทั้ง 2 ข้าง และช่วยให้การข่วนเฉือนเหยื่อมีประสิทธิภาพมากขึ้น (เกราะของไดโนเสาร์สายพันธุ์นี้ก็อาจไม่ได้มีไว้แค่การต่อสู้เช่นกัน)    ข่วนเฉือนเพื่อผสมพันธุ์ อย่างไรก็ตามมีผู้เชี่ยวชาญที่ไม่เห็นด้วย “มันดูไร้เหตุผลที่จะใช้แขนเล็กๆ […]

การค้นพบทางดาราศาสตร์: ดวงดาวบนฟ้ากำเนิดมาพร้อมกับกาแล็กซี

(ภาพปก) ภาพแสดงจากข้อมูลที่รวบรวมจากยานอวกาศไกอาแสดงให้เห็นการกระจายตัวของดวงดาว 150 ล้านดวงใน กาแล็กซี ทางช้างเผือก โดยดาวสีส้มและสีเหลืองแสดงถึงความหนาแน่นของดวงดาว ขณะนี้ ทีมนักดาราศาสตร์กำลังใช้ยานอวกาศไกอาเพื่อประมาณอายุที่ชัดเจนของดวงดาวบางส่วน และปักหมุดแหล่งที่อยู่ของดาวที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่เคยรู้จัก ภาพถ่ายโดย ESA/GAIA/DPAC, A. KHALATYAN(AIP) & STARHORSE TEAM; GALAXY MAP: NASA/JPL-CALTECH/R. HURT (SSC/CALTECH)  พวกมันมีอายุพอๆ กับดาวที่เก่าที่สุดในจักรวาล – รายงานจากนักดาราศาสตร์ นักดาราศาสตร์ค้นพบว่า บางส่วนของดวงดาวที่ส่องประกายอยู่บนท้องฟ้าระยิบระยับในค่ำคืนนั้นเป็นวัตถุที่หลงเหลือจาก กาแล็กซี ทางช้างเผือกยุคเริ่มต้นที่เก่าแก่ที่สุด หลังจากที่ได้ก่อรูปร่างมาในช่วงเวลา 2-3 พันล้านปีของช่วงการระเบิดครั้งใหญ่ (บิ๊กแบง) โดยดวงดาวเหล่านี้ได้รวมตัวเป็นกลุ่มก้อน และในระหว่างช่วงเวลาที่ยาวนานนี้ พวกมันก็ได้เติบโตและขัดเกลาตัวเองมาเป็นกาแล็กซีทรงกังหัน อันเป็นพื้นที่ที่มนุษย์เราอาศัยอยู่ในทุกวันนี้ “ดวงดาวเหล่านี้มีอายุพอๆ กับดาวที่เก่าที่สุดในจักรวาล” Carme Gallart แห่งสถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งเกาะคานารี กล่าว โดยรายงานของเขาได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสาร Nature Astronomy ซึ่งเผยว่าเป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ได้ปักหมุดอายุของบรรดาดวงดาวโบราณซึ่งมีอายุราวหนึ่งหมื่นถึงหนึ่งหมื่นสามพันล้านปีแล้ว “การกำหนดประชากรของดาว (populations of stars) ที่เก่าแก่ที่สุดซึ่งได้ก่อร่างของกาแล็กซีทางช้างเผือกนั้นค่อนข้างน่าสนใจ เพราะมันจะให้แนวทางเราไปสู่อดีตของกาแล็กซีของเรา” Chris Hayes […]

การค้นพบครั้งสำคัญของวงการวิทยาศาสตร์ปี 2019

สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กระทรวงการอุดมศึกษาวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) ร่วมกับ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล สำรวจความคิดเห็นออนไลน์ของบุคลากร ประกอบด้วยนักวิจัย อาจารย์และผู้เกี่ยวข้องเกี่ยวกับ การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรมระดับโลก ที่เกิดขึ้นในปี 20189 โดยมีผู้ตอบแบบสำรวจในแวดวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทั้งหมดรวม 269 คน โดยสรุปผลการสำรวจข่าววิทยาศาสตร์แห่งปี 2019 10 อันดับแรก เรียงตามลำดับดังนี้คือ ภาพถ่ายแรกของหลุมดำ เมื่อเดือนเมษายน 2019 ผู้อำนวยการ EHT (Event Horizon Telescope) ประกาศผลสำเร็จของคณะนักวิจัยใน 7 ประเทศและผลงานวิชาการหลายฉบับที่ตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal Letters รวมทั้งภาพถ่ายหลุมดำมวลมหาศาลเป็นพิเศษ (เท่ากับ 6.5 พันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ของเรา) ที่อยู่ใกล้กับกาแล็กซี M87 โดยหลุมดำที่ค้นพบอยู่ห่างจากโลก 5.5 ล้านปีแสง วิธีการถ่ายภาพวัตถุที่อยู่ไกลและมองไม่เห็น ต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่เท่ากับโลก แต่ EHT แก้ปัญหาโดยใช้ชุดกล้องนับสิบตัวที่กระจายอยู่ทั่วโลก และใช้เวลาราวสองปีในการถ่ายภาพ วิเคราะห์ และประมวลผล […]