2. ความสำคัญของน้ำต่อพืช 1. น้ำเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในเซลล์พืช ใบพืชล้มลุกจะมีน้ำประกอบอยู่มากกว่าพืชยืนต้น 2. น้ำช่วยให้เซลล์พืชเต่ง ทำให้เซลล์มีรูปร่างคงตัว เมื่อพืชขาดน้ำทำให้เหี่ยวเฉาในพืชยังช่วยให้เกิดการเปิดปิดของปากใบ และการเคลื่อนไหวของพืชด้วย 3. น้ำเป็นตัวทำละลาย เช่น ละลายแร่ธาตุต่าง ๆ เกิดการลำเลียงแร่ธาตุของพืช 4. น้ำเป็นตัวร่วมในปฏิกิริยาเคมีในเซลล์ ซึ่งมีความสำคัญในกระบวนการเมแทบอลิซึม เช่น การย่อยแป้งเป็นน้ำตาล การสังเคราะห์ด้วยแสง 5. น้ำทำหน้าที่ควบคุมอุณหภูมิของเซลล์ และลำต้นพืช โดยทั่วไปพืชอยู่กลางแจ้งตลอดเวลา ดังนั้นจึงได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์จำนวนมาก การคายน้ำของพืชช่วยในการระบายความร้อนให้พืช

3. 1. การดูดน้ำของราก น้ำและแร่ธาตุที่รากดูดซึมจากดินที่บริเวณส่วนปลายของรากที่เรียกว่า บริเวณขนราก (Root hair zone) จะมีขนรากจำนวนมาก ทำให้เพิ่มพื้นที่ผิวที่สัมผัสกับน้ำซึ่งแทรกตัวอยู่ในช่องว่างภายในดินได้เป็นจำนวนมาก ขนรากดูดน้ำโดยกระบวนการ ออสโมซิส (Osmosis)

4. 2. โครงสร้างที่ทำหน้าที่ในการลำเลียงน้ำ การที่น้ำและแร่ธาตุที่รากดูดซึมจากดินจะผ่านเซลล์ชั้นนอกคือ เอพิเดอร์มิส เข้าสู่เซลล์ชั้นใน คือ คอร์เทกซ์ เอนโดเดอร์มิส และ ไซเลมของราก โดยอาศัย การลำเลียงทางด้านข้าง (Lateral transport) โดย มี 2 วิธี 2.1 อะโพพลาสต์ (Apoplast) 2.2 ซิมพลาสต์ (Simplast)

5. 2.1 อะโพพลาสต์ (Apoplast) คือ การที่น้ำและแร่ธาตุผ่านจาก เซลล์หนึ่งไปยังเซลล์หนึ่ง โดย ผ่านช่องว่างระหว่างผนังเซลล์ในชั้นคอร์เทกซ์ และผ่าน เซลล์ที่ไม่มีชีวิต ( ยกเว้นเอนโดเดอร์มิส ) คือ เทรคีด และเวสเซล 2.2 ซิมพลาสต์ (Simplast) คือ การที่น้ำและแร่ธาตุผ่านจาก เซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง โดย ผ่านทางไซโทพลาซึมที่เชื่อมต่อกันและทะลุไปอีกเซลล์หนึ่งโดยผ่านทางพลาสโมเดสมาตา (Plasmodesmata) ดังนั้นการที่น้ำและแร่ธาตุสามารถผ่านไปจึงเป็นการผ่านชั้นเยื่อหุ้มเซลล์เท่านั้น เมื่อน้ำและแร่ธาตุเคลื่อนมาถึง เอนโดเดอร์มิสซึ่งมี แคสพาเรียนสตริป (Casparian strip) กั้นอยู่ที่ผนังเซลล์ น้ำและแร่ธาตุจะผ่านไปตามผนังเซลล์ไม่ได้ จึงต้องใช้ วิ ธีซิมพลาสต์ ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ของเอนโดเดอร์มิส เข้าสู่ไซโทพลาซึม แล้วจึงเข้าสู่ สตีล จนถึง ไซเลม แร่ธาตุที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์จึงถูก คัดเลือก (Select) โดย เยื่อหุ้มเซลล์

7. สรุปขั้นตอนการลำเลียงน้ำและแร่ธาตุผ่านทางด้านข้างของราก 1. เมื่อน้ำและแร่ธาตุผ่านขนรากของชั้น เอพิเดอร์มิสของราก ซึ่งเข้าได้ทั้ง 2 วิธี คือ วิธีอะโพพลาสต์ ผ่านผนังเซลล์ของแต่ละเซลล์ และ วิธีซิมพลาสต์ ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าสู่ไซโทพลาซึม 2. ถ้าการลำเลียงนั้นเข้าทาง อะโพพลาสต์ น้ำและแร่ธาตุบางส่วนจะลำเลียงเข้าเซลล์ของ เอพิเดอร์มิส และ คอร์เทกซ์ โดยวิธี ซิมพลาสต์ 3. น้ำและแร่ธาตุที่เข้าสู่ เอนโดเดอร์มิสทางผนังเซลล์ ( วิธีอะโพพลาสต์ ) จะไม่สามารถผ่าน แคสพาเรียนสตริป ของเอนโดเดอร์มิสไปได้โดยวิธีอะโพพลาสต์ จึงใช้วิธีซิมพลาสต์ เพื่อผ่าน เยื่อหุ้มเซลล์ของ เอนโดเดอร์มิส 4. เซลล์ของเอนโดเดอร์มิส และเซลล์ในชั้นสตีล ส่งน้ำและแร่ธาตุเข้าสู่ไซเลม ไซเลมประกอบด้วย เทรคีดและเวสเซล ซึ่งเป็นเซลล์ที่ตายแล้ว ไม่มีโพรโทพลาซึมเหลือแต่ผนังเซลล์และช่องว่าง ลูเมน (Lumen) เมื่อน้ำและแร่ธาตุเข้าสู่ ไซเลมจึงเปลี่ยนจาก วิธีซิมพลาสต์ เป็นอะโพพลาสต์ หลังจากนั้นจะลำเลียงขึ้นสู่ลำต้นเข้าสู่ท่อลำเลียงคือ ไซเลม แล้วพืชจะลำเลียงน้ำต่อไปยังส่วนต่าง ๆ ทั้งยอด ลำต้น กิ่ง และใบ เพื่อส่งน้ำไปให้ทุก ๆ เซลล์ของต้นพืช

8. 3. ปัจจัยควบคุมการลำเลียงน้ำ 3.1 ปริมาณน้ำในดิน เมื่อน้ำในดินมีปริมาณมากพอ อัตราการดูดน้ำของรากจะมีมากตามไปด้วย แต่ถ้ามีปริมาณน้ำในดินมากเกินไปจนเกิดการท่วมขังอยู่ที่โคนต้นพืชมากจนเกินไป อัตราการดูดน้ำก็จะลดน้อยลง เพราะ 3.2 อุณหภูมิในดิน อุณหภูมิในดินมีส่วนเกี่ยวข้องกับการลำเลียงน้ำด้วยอุณหภูมิในดินต้องไม่สูงหรือต่ำเกินไป 3.3 สารละลายในดิน การที่สารละลายในดินมีความเข้มข้นสูงมากไปทำให้พืชต้องสูญเสียน้ำให้กับดิน 3.4 อากาศในดิน เพราะรากต้องการออกซิเจนไปใช้ในกระบวนการเมแทบอลิซึม

9. 4. กลไกการลำเลียงน้ำของพืช กลไกที่พืชใช้ในการลำเลียงน้ำจากรากไปยังส่วนต่าง ๆ เช่น แรงดันราก (Root pressure) แรงดึงจากการคายน้ำ (Transpiration pull) เป็นต้น

10. 4.1 แรงดันราก (Root pressure) เมื่อพืชดูดน้ำทางรากตลอดเวลา ทำให้ปริมาณน้ำในรากมีจำนวนมากขึ้น จนเกิดแรงดัน ถ้าตัดลำต้นในระดับสูงกว่าดินในกระถาง 1-2 เซนติเมตร ที่บริเวณรอยตัดจะเห็นของเหลวซึมออกมา นำมาต่อกับเครื่องมือ มาโนมิเตอร์ (Manometer) ซึ่งเป็นเครื่องมือวัดความดันทำให้สามารถคำนวณหาแรงดันรากได้ 4.2 แรงดึงเนื่องจากการคายน้ำ (Ttranspiration pull) โจเซฟ โบห์ม (Josef Bohm) ได้ทดลองต้มน้ำในบีกเกอร์ให้ร้อน เพื่อทำให้น้ำในหม้อดินเผาซึ่งเป็น หม้อพรุนร้อนขึ้น ทำให้ ฟองอากาศในหลอดคะปิลลารีถูกไล่ออก ไป เมื่อเอาบีกเกอร์ที่มีน้ำร้อนออก ทำให้น้ำมีอยู่เต็มหลอดคะปิลลารี เมื่อตั้งทิ้งไว้สักระยะหนึ่งน้ำจะระเหยออกไปจากหม้อพรุน ทำให้ระดับปรอทขึ้นไปได้สูงถึง 100 เซนติเมตร

12. เนื่องจากน้ำมีแรงดึงดูด ระหว่างโมเลกุลของน้ำด้วยกันเอง ที่เรียกว่า โคฮีชัน (Cohesion) จึงสามารถที่จะดึงน้ำให้ไหลไปตามท่อได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ขาดตอน เมื่อน้ำในหม้อพรุนระเหยออกไป น้ำในโมเลกุลถัดไปจึงถูกดูดตามไปอย่างต่อเนื่อง

13. ไซเลมเป็นท่อลำเลียงของพืชที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเล็ก เปรียบเหมือนหลอดคะปิลารี ซึ่งมีแรงดึงดูดระหว่าง โมเลกุลของน้ำ กับ ผนังด้านข้างของหลอด เรียกว่า แอดฮีชัน (Adhesion) ทำให้น้ำเคลื่อนที่ขึ้นไปในหลอดเล็ก ๆ นี้ได้สูงกว่าหลอดที่มีรูใหญ่กว่า กระบวนการนี้เรียกว่า คะปิลลารีแอคชัน (Capillary action) คะปิลลารีแอคชัน จึงเป็นกระบวนการหนึ่งของการลำเลียงน้ำในท่อไซเลมรวมทั้งเมื่อพืชคายน้ำออกทางปากใบ ทำให้เกิด 1. แรงดึงในท่อไซเลม ดึงน้ำขึ้นสู่ลำต้นและใบได้ รากจึงเกิดแรงดึงน้ำจากดินเข้ามาในท่อไซเลมได้ เมื่อพืชคายน้ำออกทางใบทำให้เกิดแรงดึงน้ำขึ้นตามท่อไซเลม แรงดึงนี้เรียกว่า แรงดึงเนื่องจากการคายน้ำ (Transpiration pull) และโมเลกุลของน้ำมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่เรียกว่า โคฮีชัน (Cohesion) ทำให้การไหลของน้ำในท่อไซเลมจึงต่อเนื่องกันได้ 2. หากไซเลมเกิดมีฟองอากาศเข้าไปแทรกอยู่ด้วยเหตุใดก็ตามจะทำให้ การลำเลียงน้ำในท่อไซเลมช้ากว่าเดิม หรือหยุดชะงักได้ ดังนั้นการตัดดอกไม้เพื่อปักในแจกัน เพื่อไม่ให้ดอกไม้เหี่ยวเฉาเร็วมักนิยมตัดโคนกิ่งดอกไม้ออกอีกเล็กน้อย ก่อนจะไปปักแจกัน โดยการนำไป ตัดใต้ผิวน้ำ แล้วรีบจุ่มกิ่งไม้นั้นลงในแจกันที่มีน้ำ

16. กิจกรรมที่ ...... การลำเลียงนำของพืช ความแตกต่างของการลำเลียงแบบซิมพลาสต์และอะโพพลาสต์คืออะไร จงลำดับทิศทางการลำเลียงน้ำจากขนรากสู่ไซเลม รากพืชทำหน้าที่ดูดน้ำ แต่ถ้าน้ำมากเกินไปอาจทำให้พืชตายได้ เป็นเพราะเหตุใด พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลน้ำเรียกว่าแรง ....... ปัจจัยใดบ้างที่ทำให้เกิดคะปิลลารีแอคชัน เพราะเหตุใดน้ำจารากจึงสามารถเคลื่อนที่ขึ้นสู่ยอดได้