การตอบสนองต่อสิ่งเร้าของพืช
สิ่งมีชีวิตจะดำรงชีพได้เป็นปกติปกติในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม แต่เนื่องจากสภาพแวดล้อมมีการเปลี่ยนแปลง เช่น มีการเปลี่ยนแปลงความชื้น และอุณหภูมิ หรือการเกิดมลภาวะ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้นับเป็นสิ่งเร้าที่มีอิทธิพลต่อการดำรงชีวิต ทำให้สิ่งมีชีวิตมีการรับรู้และตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในลักษณะต่างๆ เพื่อเป็นการหลีกหนีสิ่งเร้า เมื่อสิ่งเร้านั้นเป็นโทษหรือเป็นอันตราย หรืออาจเข้าหาสิ่งเร้าที่เป็นประโยชน์
- 1. การเคลื่อนไหวเพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก
สิ่งเร้าภายนอกที่พืชได้รับจะไปกระตุ้นให้ฮอร์โมนที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตกระจายไปในส่วนต่างๆของพืชในปริมาณที่ไม่
เท่ากัน มีผลทำให้เกิดการเคลื่อนไหว
1.1 การเคลื่อนไหวแบบนาสติก
การเคลื่อนไหวแบบนาสติก เป็นการเคลื่อนไหวที่ไม่สัมพันธ์กับทิศทางของสิ่งเร้า ได้แก่ การหุบการบานของดอกไม้ ซึ่ง
เป็นการตอบสนองต่อการได้รับหรือไม่ได้รับแสง ดอกบัวจะบานในเวลากลางวันและหุบในเวลากลางคืน ส่วนดอกกระบองเพชรจะหุบในเวลากลางวันและบานในเวลากลางคืน
การหุบของดอกไม้ เกิดจากกลุ่มเซลล์ที่อยู่ด้านนอกของกลีบดอกมีการเจริญเติบโตเร็วกว่ากลุ่มเซลล์ที่อยู่ด้านใน
การบานของดอกไม้ เกิดจากกลุ่มเซลล์ที่อยู่ด้านในของกลีบดอกมีการเจริญเติบโตเร็วกว่ากลุ่มเซลล์ที่อยู่ด้านนอก
แสงเป็นสิ่งเร้า มากระตุ้นให้กลุ่มเซลล์ด้านนอกและด้านในมีอัตราการเจริญเติบโตแตกต่างกัน ซึ่งจะทำเกิดการหุบการบานของดอกไม้นอกจากแสงแล้วยังพบว่าการหุบการบานของดอกไม้สามารถถูกกระต้นให้เกิดการบานโดยสิ่งเร้าชนิดอื่นๆ ได้แก่ อุณหภูมิ สารเคมี และการสัมผัส เช่น อุณหภูมิกระตุ้นการหุบการบานของดอกบัวสวรรค์ คือ ดอกบัวสวรรค์จะบานเมื่ออุณหภูมิสูงและจะหุบเมื่ออุณหภูมิต่ำลง
1.2 การเคลื่อนไหวแบบทรอปิก
การเคลื่อนไหวแบบทรอปิก เป็นการเคลื่อนไหวที่มีความสัมพันธ์กับทิศทางของสิ่งเร้าที่มากระตุ้นใน 2 ลักษณะ คือ
การเคลื่อนไหวเข้าหาสิ่งเร้าและหนีจากสิ่งเร้า
- แสงเป็นสิ่งเร้า เช่น ยอดพืชเจริญเข้าแสง รากพืชจะเจริญในทิศทางหนีแสง
- แรงโน้มถ่วงของโลกเป็นสิ่งเร้า เช่น ลำต้นจะเจริญในทิศทางหนีแรงโน้มถ่วงของโลก การงอก
ของรากเกิดในทิศทางเข้าหาแรงโน้มถ่วงของโลก
- สารเคมีเป็นสิ่งเร้า เช่น การงอกหลอดเรณูเข้าไปในออวุลเข้าหาสารละลายน้ำตาลที่อยู่ภายในออวุล
- น้ำเป็นสิ่งเร้า เช่น รากของพืชจะเจริญในทิศทางเข้าหาน้ำหรือความชื้น
- 2. การตอบสนองสิ่งเร้าที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์แสง
2.1 การตอบสนองความยาวคลื่นของแสง
แสงสีขาวที่เรามองเห็นสามารถแยกเป็นแถบสีต่างๆ 7 สี เมื่อผ่านปริซึม ได้แก่ สีแดง แสด เหลือง เขียว น้ำเงิน คราม
และม่วง ทั้งนี้สีแดงมีความยาวคลื่นมากที่สุด และสีม่วงมีความยาวคลื่นน้อยสุด แสงที่รงควัตถุของพืชสามารถดูดได้ดีที่สุดคือแสงสีม่วงและสีน้ำเงิน ดั้งนั้นพืชจึงมีอัตราการสังเคราะห์แสงสูงในช่วงแสงสีม่วงและแสงสีน้ำเงิน
2.2 การตอบสนองความเข้มของแสง
ปกติความเข้มของแสงสูงจะทำให้อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงเพิ่มขึ้น แต่ถ้าพืชรับแสงที่มีความเข้มของแสงมากเกินไปจะ
ไปกระตุ้นให้คลอโรฟีลล์เกิดปฏิกิริยาเคมี ทำให้สีจางลงและยับยั้งการทำงานของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง สำหรับพืชซึ่งขึ้นอยู่ในที่ร่มเงาหรือพืชขนาดเล็กซึ่งขึ้นอยู่ในป่าใหญ่จะถูกต้นพืชซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าบังแสง พืชพวกนี้จึงปรับตัวให้สามารถใช้ความเข้มแสงต่ำได้
2.3 การตอบสนองต่ออุณหภูมิ
โดยทั่วไปพืชจะมีการสังเคราะห์ด้วยแสงที่อุณหภูมิประมาณ 10 – 15 องศาเซลเซียส เพราะเป็นช่วงที่
เอนไซม์ทำงานได้ดี แต่ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไป พืชจะไม่สามารถสังเคราะห์แสงได้เพราะเอนไซม์ถูกทำลาย และถ้าอุณหภูมิต่ำเกินไปก็มีผลให้พืชสังเคราะห์ได้น้อยลงเพราะประสิทธิภาพการทำงานของเอนไซม์ลดลง
การตอบสนองก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
ปกติในบรรยากาศจะมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ประมาณ 0.03 – 0.04 % ซึ่งมากเพียงพอกับความต้องการของพืช แต่จะ
พบว่าอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชจะเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น แต่ต้องไม่เกิน 0.10 % พืชที่ปลูกในทุ่งกว้างจึงมีอัตราการสังเคราะหด้วยแสงที่ค่อนข้างจะต่ำกว่าพืชที่ปลูกในที่มีการจราจรคับคั่ง ถ้าใบพืชไม่ถูกปกคลุมด้วยเขม่าและฝุ่นละอองเสียก่อน
- 3. การเคลื่อนไหวของพืชเนื่องจากความเต่ง
3.1 การหุบและการกางของใบพืชตระกูลถั่ว
การบุบและการกางของใบพืชตระกูลถั่ว เช่น มะขาม จามจุรี พืชกลุ่มนี้มีกลุ่มเซลล์ลักษณะพิเศษอยู่ตรงก้านใบเรียกว่า
พัลไวนัส ทำให้ก้านใบมีลักษณะพองออก ภายในประกอบด้วยเซลล์ที่มีขนาดใหญ่ ผนังบางเมื่อรับน้ำเข้าไปจะทำให้เซลล์เต่ง ใบจะกางออก ถ้าเซลล์เหล่านี้สูญเสียน้ำเซลล์ก็จะแฟบลง ทำให้ก้านใบหุบ ทั้งนี้จะมีแสงเป็นสิ่งเร้ามากระตุ้น เมื่อไม่มีแสงหรือเวลากลางคืน เซลล์ที่เต่งจะสูญเสียน้ำให้กับเซลล์ข้างเคียงและทำให้ใบหุบ เมื่อได้รับแสงในเวลากลางวัน เซลล์จะได้รับน้ำกลับคืนมาจนเซลล์เต่งเต็มที่และทำให้ใบกางออก
3.2 การหุบและกางใบของพืชที่มีความที่มีความไวต่อสิ่งเร้าสูง
การหุบและกางใบของพืชที่มีความที่มีความไวต่อสิ่งเร้าสูง เช่น ไมยราบ กาบหอยแครง การเคลื่อนไหวนี้จะเกิดขึ้นทันทีที่
มีสิ่งเร้าจากภายนอกมาสัมผัส โดยการกระทำของกลุ่มเซลล์พัลไวนัส
ไมยราบ มีกลุ่มเซลล์พัลไวนัสทีโคนก้านใบ เมื่อมีสิ่งเรามาสัมผัสโดนใบ จะทำให้เซลล์ของกลุ่มเซลล์พัลไวนัสเสียน้ำให้กับเซลล์ข้างเคียง ทำให้ก้านใบหุบลงพร้อมๆกับชักนำให้ใบย่อยอื่นๆหุบลงด้วย
กาบหอยแครง มีลักษณะของการตอบสนองต่อสิ่งเร้าได้รวดเร็ว เช่น เมื่อมีแมลงมาสัมผัสส่วนของใบที่มีลักษณะคล้ายฝา ฝานั้นจะถูกปิดเข้าหากันทันที
3.3 การเคลื่อนไหวของเซลล์คุม
จะเกิดขึ้นโดยเมื่อมีแสงสิ่งเร้าภายนอกมากระตุ้น ทำให้พืชเกิดการสังเคราะห์ด้วยแสงและมีน้ำตาลสะสม
อยู่ภายในเซลล์คุมมาก ทำให้ความเข้มข้นของสารละลายน้ำตาลในเซลล์สูงกว่าความเข้มข้นของสารในเซลล์ที่อยู่ข้างเคียง น้ำจากเซลล์ข้างเคียงจึงแพร่เข้ามาสู่เซลล์คุมจนเซลล์คุมเต่งเต็มที่ แต่เนื่องจากผนังของเซลล์คุมมีความหนาไม่เท่ากัน คือผนังด้านที่ติดอยู่กับปากใบจะหนากว่าด้านอื่น ทำให้ผนังเซลล์โก่งตัวออกไปด้านข้าง ส่งผลให้ปากใบที่อยู่ระหว่างเซลล์คุมเปิด เรียกว่า ปากใบเปิด ในทางกลับกันเมื่อพืชไม่ได้รับแสง จึงไม่เกิดกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง น้ำตาลในเซลล์คุมลดน้อยลง ทำให้ความเข้มข้นของสารละลายน้ำตาลในเซลล์คุมกว่าความเข้มข้นของสารละลายในเซลล์ที่อยู่ข้างเคียง เซลล์คุมจะสูญเสียน้ำออกไปให้เซลล์ข้างเคียง เซลล์คุมจึงเหี่ยวทำให้ปากใบที่อยู่ระหว่างเซลล์คุมปิด เรียกว่า ปากใบปิด