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

มีการค้นพบภาพวาดทางวิทยาศาสตร์ที่วิจิตรงดงามที่หายสาบสูญไปกว่า 190 ปี

หางนกยูงไทย (Caesalpinia pulcherrima) เป็นชนิดพันธุ์หนึ่งของไม้ดอกที่เป็นไม้พุ่ม (Flowering Shrub) ซึ่งหาได้ในป่าเขตร้อนหรือกึ่งเขตร้อนในทวีปอเมริกา ภาพวาดที่เห็นได้ในหอจดหมายเหตุหนังสือหายากและหนังสือเขียนด้วยมือ ของห้องสมุดมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ (Rare and Manuscript Collections of Cornell University Library) เป็นงานของแอนน์ โวลล์สโตนคราฟต์ ผู้วาดภาพด้าน พฤกษศาสตร์ ในประเทศคิวบาในช่วงศตวรรษที่ 19 อย่างละเอียดลงในหนังสือหลายเล่ม งานเขียนที่ค้นพบขึ้นใหม่หลังเวลาผ่านไปเกือบ 200 ปีเหล่านี้บันทึกข้อเท็จจริงทางประวัติศาสตร์ ประโยชน์ทางธรรมชาติ บทกวี และการสังเกตุพืชกว่าร้อยชนิดของเธอเอง ภาพถ่ายโดย ROBERT CLARK หนังสือภาพวาดอันสวยงามของ พฤกษศาสตร์ พร้อมคำอธิบายอย่างละเอียดของผู้หญิงอเมริกันคนหนึ่งที่เคยอยู่ในคิวบาถูกค้นพบหลังการค้นหานานหลายทศวรรษ มีการค้นพบชุดหนังสือด้าน พฤกษศาสตร์ ที่เขียนด้วยลายมือจำนวน 3 เล่ม หลังจากพวกมันหายสาบสูญไป 190 ปี  โดย Emilio Cueto ผู้เป็นนักประวัติศาสตร์ได้ค้นพบชุดหนังสือชื่อ Specimens of the Plants & Fruits of […]

นักวิจัยไทยสังเคราะห์สารตั้งต้นยา ‘ฟาวิพิราเวียร์’ สำเร็จ

นักวิจัยไทยสังเคราะห์สารตั้งต้นยา ‘ฟาวิพิราเวียร์’ สำเร็จ ทดแทนวัตถุดิบนำเข้าจากต่างประเทศ เพื่อใช้ผลิตเป็นยาต้านโรคโควิด-19 ตั้งแต่การระบาดของโรคโควิด-19 เริ่มทวีความรุนแรงมากขึ้น นักวิจัยไทยจากสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ต่างก็เร่งพัฒนาและผลิตนวัตกรรมต่างๆ ทั้งด้านสุขภาพ การแพทย์ และสาธารณสุข เพื่อให้ประชาชนได้ใช้รับมือกับโรคระบาดที่กำลังเกิดขึ้น จนถึงตอนนี้มีผลงานจากนักวิจัยไทยจำนวนมากที่ใช้งานจริงอยู่ตามสถานที่ต่างๆ และความสำเร็จล่าสุดคือ การพัฒนาวัตถุดิบสารออกฤทธิ์ทางยา หรือ API (Active Pharmaceutical Ingredients) สำหรับใช้เป็นสารตั้งต้นในการการผลิตยา “ฟาวิพิราเวียร์” (Favipiravir) เพื่อใช้ต้านไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ (SAR-CoV-2) ศาสตราจารย์พิเศษ ดร.เอนก เหล่าธรรมทัศน์ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม กล่าวว่า ผมยินดีกับความสำเร็จการพัฒนาวัตถุดิบสารออกฤทธิ์ทางยา หรือ API สำหรับใช้เป็นสารตั้งต้นการผลิตยาฟาวิพิราเวียร์ (Favipiravir) เพื่อใช้ต้านไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ (SAR-CoV-2) ซึ่งเป็นงานส่วนหนึ่งภายใต้แผนยุทธศาสตร์การขับเคลื่อนประเทศไทยด้วยโมเดลเศรษฐกิจ BCG (Bio-Circular-Green Economy : BCG Model) พ.ศ. 2564-2569 ตามที่นายกรัฐมนตรีประกาศให้ BCG เป็นวาระแห่งชาติ และเป็นต้นแบบการพัฒนาเศรษฐกิจ ซึ่งจะเป็นหนึ่งในวาระที่นำเสนอในการจัดการประชุมผู้นำเขตเศรษฐกิจเอเปค […]

ซ่อมแซมโพรงรังหวังเพิ่มประชากรนกเงือก

สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) หนุนซ่อมโพรงรังหวังเพิ่มประชากร นกเงือก ในเดือนมีนาคมถึงเมษายนของทุกปี ถือเป็นช่วงเวลาที่ นกเงือก เข้าสู่ฤดูผสมพันธุ์ โดยนกเงือกเริ่มจับคู่และเสาะหาโพรงรังที่เหมาะสมเพื่อให้ตัวเมียวางไข่และฟักไข่ แม้ในป่าฮาลา–บาลา ที่ขึ้นชื่อว่าเป็นผืนป่าที่อุดมสมบูรณ์มาก สัตว์โบราณอย่างนกเงือกยังต้องเผชิญภาวะ ‘การขาดแคลนโพรงรัง’ ซึ่งหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่ส่งผลให้จำนวนประชากรนกเงือกลดลง สุเนตร การพันธ์ หัวหน้าสถานีวิจัยสัตว์ป่าป่าพรุ–ป่าฮาลา บาลา กล่าวว่า นกเงือกมีพฤติกรรมโดดเด่นเฉพาะตัวอย่างมากในเรื่องการสร้างโพรงรัง เมื่อนกเงือกหาโพรงรังที่เหมาะสมได้แล้ว นกเงือกตัวเมียจะปิดปากโพรงให้แคบลง โดยใช้มูล เศษไม้ และเศษดิน ค่อยๆ ปิดจนเหลือเพียงช่องแคบๆ เพื่อให้ตัวผู้ส่งอาหารให้เท่านั้น ตลอดช่วงระยะเวลาที่นกเงือกตัวเมียทำรัง นกเงือกตัวผู้มีหน้าที่หาอาหารมาป้อนให้ตัวเมีย เมื่อถึงช่วงลูกนกฟักออกจากไข่ นกเงือกตัวผู้ยังคอยหาอาหารมาให้ทั้งนกเงือกตัวเมียและลูกนก โดยช่วงเวลาการอยู่ในโพรงของแม่นกและลูกนกของนกเงือกแต่ละชนิดไม่เท่ากัน แต่เฉลี่ยแล้วประมาณ 4 – 6 เดือน ซึ่งเมื่อลูกนกออกจากรัง พ่อและแม่นกจะคอยเลี้ยงลูกนกต่อไปอีกระยะหนึ่ง โพรงรังที่มีสภาพเหมาะสมคือปัจจัยสำคัญต่อการขยายพันธุ์ของนกเงือกตามธรรมชาติ แต่ปัจจุบันโพรงรังของนกเงือกเริ่มขาดแคลน ปัญหาคือนกเงือกไม่สามารถเจาะโพรงสร้างรังเองได้เช่นเดียวกับนกทั่วไป ต้องหาโพรงรังที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น โพรงไม้ที่เกิดจากการเจาะของนกหัวขวาน รอยแผลบนต้นไม้ที่เกิดจากหมีล้วงเอาน้ำผึ้ง หรือรอยจากการที่กิ่งไม้หักจนทำให้เกิดแผลและมีขนาดกว้างพอที่นกเงือกจะเข้าไปอยู่อาศัยได้ อีกทั้งโพรงที่จะใช้ทำรังได้ต้องมีสภาพที่เหมาะสม คือไม่ใหญ่และไม่เล็กจนเกินไป ถ้ามีขนาดใหญ่จนเกินไป เวลาปิดปากโพรงจะปิดได้ยาก หรือปิดไม่ได้ แต่ถ้าแคบเกินไปนกเงือกก็อยู่อาศัยไม่ได้ ที่สำคัญคือระดับพื้นในโพรงยังต้องมีความสูงพอดีที่นกเงือกนั่งแล้วจะสามารถยื่นปากออกมาจากโพรงเพื่อรับลูกไม้จากตัวผู้ได้ […]

อนาคตคือยนตกรรมไฟฟ้า

การปฏิวัติเขียวด้านการสัญจรเริ่มขึ้นแล้ว  รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่รุ่นใหม่ๆขายดิบขายดี และเครื่องบินที่ปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์ก็กำลังมา ที่โรงงานประกอบรถยนต์โฟล์คสวาเกนในเมืองแชตทานูกา รัฐเทนเนสซี ตัวถังรถที่ยึดติดกับสายพานลอยสูงเหนือพื้นคอนกรีตจะถูกหย่อนลงมาทุก 73 วินาที เพื่อนำมาวางบนชุดส่งกำลังรถยนต์ และไม่ช้าทั้งตัวถังกับแชสซี จะประกอบเข้าด้วยกัน   ขณะที่ผมยืนดู คนงานบนเก้าอี้ล้อเลื่อนซึ่งถือสว่านไฟฟ้ารูปร่างคล้ายปืนพก ก็ไถเก้าอี้เข้าไปใต้รถยนต์รุ่นพาสสาตที่ยกสูงระดับอก ไขน็อตตรึงซุ้มล้อบังโคลนและแผ่นกันกระแทกให้แน่น ก่อนเก็บอุปกรณ์ใส่ซอง รอรถคันต่อไปเคลื่อนเข้ามา บนพื้นที่ 320,000 ตารางเมตร คนงานประมาณ 3,800 คนและหุ่นยนต์ 1,500 ตัวขยับตัวเป็นจังหวะตลอดวันเพื่อผลิตรถยนต์ใช้น้ำมันบางรุ่นที่คนรู้จักดีที่สุดบนท้องถนน  ในอัตรา 45 คันต่อชั่วโมง 337 คันต่อกะ และกว่า 1.1 ล้านคัน นับตั้งแต่โฟล์คสวาเกนสร้างโรงงานแห่งนี้เสร็จเมื่อปี 2011  ทุกวันนี้ บริษัทรถยนต์ที่มีประวัติอื้อฉาว เรื่องเลี่ยงกฎหมายควบคุมการปล่อยมลพิษมายาวนานถึงเจ็ดปี กำลังพยายามทำให้ระบบคมนาคมขนส่งของสหรัฐฯ เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ในไม่ช้า โรงงานแห่งนี้จะประกอบยานยนต์ไฟฟ้าคันแรกของโฟล์คสวาเกนที่ผลิตในสหรัฐฯ โดยในปี 2022 จะเริ่มสายการผลิตรถเอสยูวีไฟฟ้าขนาดกะทัดรัดรุ่นไอดี.4 จากสายพานการผลิตที่มีอยู่ ควบคู่กับรถใช้น้ำมัน เพื่อตอบสนองความต้องการของตลาดที่เปลี่ยนไปอย่างรวดเร็ว ยานยนต์ไฟฟ้าเต็มรูปแบบมีโครงสร้างเรียบง่ายกว่ารถยนต์ใช้น้ำมัน ในทางกลับกัน รถยนต์ไฟฟ้ามีแบตเตอรี่ขนาดมหึมา ที่โฟล์คสวาเกน ชุดแบตเตอรี่ที่มีน้ำหนักเกือบ 500 กิโลกรัม การที่โฟลก์สวาเกนและบริษัทอื่นๆ อีกหลายแห่งกำลังพยายามปรับเปลี่ยนมาสู่กระบวนการอันซับซ้อนเหล่านี้บ่งชี้ว่า เรามาถึงช่วงเวลาหัวเลี้ยวหัวต่อแล้ว    บริษัทรถยนต์รายนี้และอุตสาหกรรมยานยนต์กำลังหันเหจากเครื่องยนต์สันดาปภายในที่พ่นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา […]