ต้นไม้ดูดน้ำและอาหารได้อย่างไร?(2) : คอลัมน์ฟิสิกส์ธรรมดาสาระมันส์

พืชจะลำเลียงน้ำไปพร้อมๆ กับแร่ธาตุต่างๆ ที่ละลายอยู่ในน้ำ (ในรูปไอออน) ผ่านเนื้อเยื่อที่เรียกว่า ไซเลม (Xylem) เนื้อเยื่อไซเลมประกอบไปด้วยเซลล์ 4 ประเภทได้แก่

1.เทรคีด (Tracheid) เป็นเซลล์ยาวเรียว ปลายปิด บริเวณผนังของเทรคีดมีรูเล็กๆ กระจายอยู่

2.เวสเซลเมมเบอร์ (Vessel member) เป็นเซลล์ที่มีลักษณะเป็นท่อสั้นและกว้างกว่าเทรคีด ผนังมีรูกระจายรอบๆเหมือนเทรคีด แต่ที่บริเวณปลายมีรูทำให้น้ำไหลผ่านได้ เวสเซลจะเรียงซ้อนกันจนมีลักษณะเป็นท่อส่งน้ำยาวๆ

3.ไซเลมไฟเบอร์ (Xylem fibre) เป็นเซลล์บางๆ ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างค้ำจุน

ทั้งสามประเภทแรกนี้เป็นเซลล์ที่ตายแล้ว

4.Xylem parenchyma เป็นเซลล์ที่ยังมีชีวิตอยู่ ทำหน้าที่สะสมอาหารจำพวกแป้ง และคอยดึงน้ำออกจากท่อลำเลียงมาใช้งาน

เทรคีดและเวสเซลทำหน้าที่ในการลำเลียงน้ำ ผนังของพวกมันมีสารพวกลิกนิน ซึ่งมีความแข็งแรงและไม่ละลายน้ำเป็นองค์ประกอบ ดังนั้น เทรคีดและเวสเซลจึงเหมือนท่อส่งน้ำเปล่าๆ ที่ไม่ได้มีพลังงานอะไรมาดึงน้ำให้ขึ้นไปสู่ยอดได้

แล้วน้ำถูกดึงขึ้นสู่ยอดต้นไม้ได้อย่างไร?

การดูดน้ำของพืชเป็นปรากฏการณ์ที่ดูเรียบง่าย แต่ในการทำความเข้าใจกลไกของมันไม่ใช่เรื่องง่ายนัก นักวิทยาศาสตร์สร้างทฤษฎีไว้มากมายสำหรับอธิบายว่าพืชลำเลียงน้ำได้อย่างไร แต่ทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดในการอธิบายการลำเลียงน้ำในพืช คือ Cohesion-Tension Theory ซึ่งเกิดขึ้นในปี ค.ศ.1894 โดย Henry Dixon และ John Joly

เราสามารถทำความเข้าใจตามขั้นตอนดังนี้

1.การระเหยของน้ำออกจากใบทำให้น้ำที่อยู่ในเนื้อเยื่อไซเลมถูกแรงดึงขึ้น โดยแรงดึงดังกล่าวเกิดขึ้นภายในท่อลำเลียงเริ่มจากใบ สู่ลำต้น และลงไปถึงราก

2.แรง Cohesion เป็นแรงที่เชื่อมและยึดเกาะระหว่างโมเลกุลชนิดเดียวกัน ในที่นี้เกิดขึ้นระหว่างน้ำที่อยู่ในท่อลำเลียงทำให้น้ำในท่อลำเลียงถูกดึงขึ้นพร้อมๆ กันเป็นขบวน (หากปราศจากซึ่งแรงนี้ น้ำที่ถูกดึงจะแตกเป็นหยดเล็กๆ และไม่มีการไหลที่ต่อเนื่อง)

3.เมื่อโมเลกุลน้ำระเหยออกจากใบอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดแรงดึงน้ำอย่างต่อเนื่อง โมเลกุลของน้ำจะไหลมาแทนที่กันเรื่อยๆ ไม่ขาดสาย

อย่างไรก็ตาม หลายๆ ครั้งนักวิทยาศาสตร์อาจใช้คำอธิบายเหล่านี้ร่วมกับคำอธิบายจากทฤษฎีอื่นๆ บ้าง

ส่วนการลำเลียงอาหารในพืชนั้นแตกต่างไปจากการลำเลียงน้ำอย่างมาก

ก่อนอื่นต้องเข้าใจก่อนว่า อาหาร ในที่นี้หมายถึงสารอินทรีย์ อย่างน้ำตาลหรือแป้ง ที่จะถูกลำเลียงออกจากใบซึ่งเป็นสถานที่สังเคราะห์แสง (สร้างอาหาร) ออกสู่ส่วนต่างๆ ของพืช
อาทิตย์หน้าจะมาเล่าให้ฟังต่อนะครับ

บทความก่อนหน้านี้น้ำท่วมอีสานข้าวเสียหาย 1 ล้านตัน ชาวนาแห่จำนำยุ้งฉาง รอทำกำไร
บทความถัดไปสะเลเต สมุนไพรพื้นบ้าน ใช้เป็นยาภายนอกในการแก้อักเสบ ฟกช้ำดำเขียว