โครงสร้างและหน้าที่ของพืชดอก vichakarn โครงสร้างและหน้าที่ของพืช ม.1 แผนจัดการการเรียนรู้เรื่องส่วนประกอบและหน้าที่ของพืช
โครงสร้างของลำต้นเหมาะสมต่อการทำหน้าที่อย่างไร
12.2 โครงสร้างและหน้าที่ของลำต้น
ลำต้นเป็นโครงสร้างของพืชที่เจริญถัดขึ้นมาจากราก ลำต้นมีข้อปล้อง บริเวณข้อจะมีใบ ที่ซอกใบมีตา ลำต้นทำหน้าที่ชูกิ่ง ใบ ดอก ผล และทำหน้าที่ลำเลียงอาหาร ธาตุอาหาร และน้ำ โครงสร้างภายในลำต้นมีความเหมาะสมต่อการทำหน้าที่อย่างไร นั้นจะได้ศึกษาจากกิจกรรมต่อไปนี้
12.2.1 เนื้อเยื่อบริเวณปลายยอด
เมื่อตัดตามยาวผ่านกลางส่วนปลายยอด แล้วนำไปศึกษาลักษณะเนื้อเยื่อโดยใช้กล้องจุลทรรศน์กำลังขยายต่างๆ จะเห็นเซลล์ลักษณะขนาด รูปร่าง และการเรียงตัวเป็นบริเวณต่างๆ ดังภาพ 12-7
1. เนื้อเยื่อเจริญปลายยอด (apical meristem) เป็นบริเวณปลายสุดของลำต้น เซลล์บริเวณนี้จะแบ่งตัวอยู่ตลอดเวลา
2. ใบเริ่มเกิด (leaf primordium) อยู่ตรงด้านข้างของปลายยอดส่วนที่เป็นขอบของความโค้ง ถ้าพืชตัวอย่างที่ศึกษามีใบแบบตรงข้ามกันจะเห็นใบเริ่มเกิดอยู่ 2 ข้าง ใบเริ่มเกิดนี้ต่อไปจะเจริญพัฒนาเป็นใบอ่อน ตรงโคนของใบเริ่มเกิดจะเห็นเซลล์ขนาดเล็กรูปร่างยาวเรียงตัวเป็นแนวยาวจากลำต้นขึ้นไปจนถึงใบอ่อน
ภาพที่ 12-7 ปลายยอดตัดตามยาวของต้นฤาษีผสม
3. ใบอ่อน (young leaf) เป็นใบที่ยังเจริญเติบโตไม่เต็มที่เซลล์ของใบยังมีการแบ่งเซลล์ และเจริญเติบโตเปลี่ยนแปลงต่อไปอีกจนในที่สุดจะได้เป็นใบที่เจริญเต็มที่
4. ลำต้นอ่อน (young stem) อยู่ถัดจากตำแหน่งใบเริ่มเกิดลงมา ลำต้นส่วนใต้ใบอ่อนก็ยังเป็นลำต้นระยะที่ยังเจริญไม่เต็มที่กล่าวคือ เซลล์บางบริเวณอาจพัฒนาไปจนเจริญเต็มที่ในระดับหนึ่งแล้ว แต่บางบริเวณยังแบ่งเซลล์เพื่อเพิ่มจำนวน และขยายขนาดต่อไปได้อีก
เนื้อเยื่อทั้งหมดที่ศึกษาจากปลายยอดพืชนี้ยังจัดอยู่ในระยะการเจริญเติบโตขั้นแรก คือ เจริญต่อเนื่องมาจากเนื้อเยื่อเจริญปลายยอดซึ่งเป็นต้นกำเนิด
• กลุ่มเซลล์บริเวณปลายยอดแต่ละบริเวณมีลักษณะเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร
• เมื่อเปรียบเทียบภาพปลายยอดกับภาพปลายรากมีลักษณะเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร
12.2.2 โครงสร้างภายในของลำต้น
นักเรียนได้ศึกษาส่วนประกอบของเนื้อเยื่อปลายยอดพืชตัดตามยาวแล้ว หัวข้อนี้นักเรียนจะได้ศึกษาเนื้อเยื่อของพืชตัดตามขวางว่ามีเนื้อเยื่ออะไรบ้าง และเนื้อเยื่อเหล่านี้เหมาะสมต่อการทำหน้าที่ของลำต้นอย่างไร จากการทำกิจกรรมที่ 12.3
กิจกรรมที่ 12.3 โครงสร้างภายในของลำต้นพืช
วัสดุอุปกรณ์
1. ลำต้นพืชใบเลี้ยงคู่ชนิดต่างๆ เช่น ถั่ว จามจุรี หมอน้อย (หญ้าละออง) และพืชใบเลี้ยงเดี่ยว เช่น ข้าว ข้าวโพด หรือหญ้าขน
2. ใบมีดโกน
3. สีซาฟรานีน หรือสีผสมอาหารสีแดงความเข้มข้น 1%
4. พู่กัน เข็มเขี่ย จานเพาะเชื้อ และหลอดหยด
5. สไลด์ และกระจกปิดสไลด์
6. กล้องจุลทรรศน์
วิธีการทดลอง
นำลำต้นพืชใบเลี้ยงคู่ คือ ถั่วเขียว หมอน้อย และพืชใบเลี้ยงเดี่ยวที่เพาะไว้ คือ ข้าวโพด ข้าว มาทำตามขั้นตอนเช่นเดียวกับการศึกษาโครงสร้างภายในของราก จากกิจกรรมที่ 12.2 เพื่อศึกษาเปรียบเทียบกัน และศึกษาโครงสร้างภายในที่มีการเจริญเติบโตขั้นแรกจากบริเวณใกล้ยอดหรือบริเวณเหนือแนวโค้งเมื่อโน้มปลายยอดให้โค้งลง และการเจริญเติบโตขั้นที่สอง จากบริเวณที่อยู่ใต้แนวโค้งหรือบริเวณใกล้โคนต้น
• เนื้อเยื่อชั้นต่างๆ และการจัดเรียงตัวของมัดท่อลำเลียงในลำต้นพืชใบเลี้ยงคู่ และพืชใบเลี้ยงเดี่ยวเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร
• เปรียบเทียบเนื้อเยื่อชั้นต่างๆ ของราก และลำต้นว่าเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร
• ทราบได้อย่างไรว่า โครงสร้างตัดตามขวางที่เห็นในกล้องจุลทรรศน์ เป็นส่วนของลำต้นใกล้ยอดหรือใกล้โคนลำต้น
เมื่อตัดลำต้นพืชใบเลี้ยงคู่และลำต้นพืชใบเลี้ยงเดี่ยวตามขวางจะประกอบด้วยชั้นของเนื้อเยื่อต่างๆ เช่นเดียวกับในราก ดังภาพที่ 12-8
ภาพที่ 12-8 โครงสร้างภายในของลำต้นตามขวางระยะที่มีการเจริญเติบโตขั้นแรก
ก. ภาพถ่ายลำต้นพืชใบเลี้ยงคู่ (ถั่วเขียว)
ข. ภาพวาดลำต้นพืชใบเลี้ยงคู่ (ถั่วเขียว)
ค. ภาพถ่ายลำต้นพืชใบเลี้ยงเดี่ยว (ข้าวโพด)
ง. ภาพวาดลำต้นพืชใบเลี้ยงเดี่ยว (ข้าวโพด)
รู้หรือเปล่า
คอลเลงคิมา เป็นเนื้อเยื่อที่มีกลุ่มเซลล์คล้ายพาเรงคิมา แต่มีผลังเซลล์หนาไม่เท่ากัน ส่วนที่หนามักจะอยู่ตามมุมของเซลล์ พบมากในก้านใบเส้นกลางใบ และคอร์เทกซ์ของไม้ล้มลุก ช่วยให้ความแข็งแรงแก่พืช
1. เอพิเดอร์มิส จะอยู่ชั้นนอกสุดประกอบด้วยเซลล์ผิวเรียงเป็นแถวเดียว บางเซลล์อาจเปลี่ยนไปเป็นขน ผิวด้านนอกของเซลล์ในชั้นนี้จะมีสารคิวทินเคลือบอยู่
2. คอร์เทกซ์ เป็นส่วนที่อยู่ถัดจากเอพิเดอร์มิสเข้ามาประกอบด้วยเซลล์หรือเนื้อเยื่อหลายชนิด ส่วนใหญ่เป็นเนื้อเยื่อพาเรงคิมาและมี คอลเลงคิมา (collenchyma) อยู่ใต้เซลล์ผิวหรืออยู่ตามสันของลำต้น
3. สตีล สำหรับพืชใบเลี้ยงคู่สตีลจะกว้างมาก และแบ่งแยกจากชั้นคอร์เทกซ์ได้ไม่ชัดเจน ประกอบด้วย
3.1 มัดท่อลำเลียง อยู่เป็นกลุ่มๆ ด้านในเป็นไซเล็ม ด้านนอกเป็นโฟลเอ็มเรียงตัวในแนวรัศมีเดียวกัน
3.2 วาสคิวลาร์เรย์ เป็นเนื้อเยื่อพาเรงคิมาที่อยู่ระหว่างมัดท่อลำเลียง เชื่อมต่อระหว่างคอร์เทกซ์และพิธ
3.3 พิธ อยู่ชั้นในสุดเป็นไส้ในของลำต้นประกอบด้วยเนื้อเยื่อพาเรงคิมา ทำหน้าที่สะสมแป้งหรือสารต่างๆ
สำหรับลำต้นพืชใบเลี้ยงเดี่ยวชั้นของเนื้อเยื่อต่างๆ คล้ายกับในพืชในเลี้ยงคู่ แต่แตกต่างกันตรงที่มัดท่อลำเลียงในพืชใบเลี้ยงเดี่ยวจะกระจายอยู่ทั่วไป ไม่มีวาสคิวลาร์แคมเบียมคั่นระหว่างไซเล็มและโฟลเอ็ม พืชบางชนิดพิธจะสลายไปกลายเป็นช่องกลวงอยู่ใจกลางลำต้นเรียกว่า ช่องพิธ (pith cavity) พบในบริเวณปล้องเช่น ลำต้นของหญ้า และไผ่ แต่บริเวณข้อยังคงมีพิธ
การเจริญเติบโตขั้นที่สองของลำต้นพืชใบเลี้ยงคู่ พืชใบเลี้ยงคู่ที่มีเนื้อไม้เป็นการเจริญเติบโตเพื่อขยายขนาดทางด้านข้างจะมีวาสคิวลาร์แคมเบียมเกิดขึ้นตรงแนวระหว่างไซเล็ม และโฟเอ็ม ของการเจริญเติบโตขั้นแรก
วาสคิวลาร์แคมเบียม จะแบ่งเซลล์สร้างเนื้อเยื่อไซเล็มขั้นที่สองเพิ่มขึ้นทางด้านในและสร้างเนื้อเยื่อโฟลเอ็มขั้นที่สองเพิ่มขึ้นทางด้านนอก การแบ่งเซลล์ได้ไซเล็มขั้นที่สองจะเกิดขึ้นเร็วกว่าการเกิดโฟลเอ็มขั้นที่สอง ในพืชส่วนมากโฟลเอ็มขั้นแรกทางด้านนอกจะถูกโฟลเอ็มขั้นที่สองที่สร้างขึ้นใหม่เบียดจยสลายไปจนหมด
ในรอบ 1 ปี วาสคิวลาร์แคมเบียมของพืชที่มีเนื้อไม้จะมีการแบ่งเซลล์สร้างไซเล็มและโฟลเอ็มขั้นที่สองจำนวนมากน้อยต่างกันในแต่ละฤดูขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำและธาตุอาหาร ในฤดูที่สิ่งแวดล้อมอุดมสมบูรณ์ดี เช่น ฤดูฝน เซลล์ชั้นไซเล็มจะเจริญเร็วมีขนาดใหญ่ทำให้ได้ชั้นไซเล็มกว้าง และมีสีจาง ส่วนในฤดูแล้งเซลล์ชั้นไซเล็มจะเจริญช้ามีขนาดเล็กเบียดกันแน่นทำให้เห็นเป็นแถบแคบๆ และมีสีเข้ม ลักษณะดังกล่าวทำให้เนื้อไม้มีสีจางและมีสีเข้ม สลับกันมองเห็นเป็นวงเรียกว่า วงปี(annual ring) ดังภาพที่ 12-9
ภาพที่ 12-9 วงปี เนื้อไม้ และเปลือกไม้ของพืชใบเลี้ยงคู่
• จำนวนวงปีของต้นไม้พอจะบอกอะไรแก่เราได้บ้าง
• ความกว้างของชั้นวงปีที่เกิดจากไซเล็มที่มีสีจางบอกให้ทราบถึงอะไร
ไซเล็มที่มีอายุมากที่สุดจะอยู่ชั้นในสุดของลำต้น ถ้าเป็นลำต้นที่มีอายุมากๆ ไซเล็มชั้นในจะไม่ทำหน้าที่ลำเลียงน้ำอีกต่อไป แต่จะทำหน้าที่ให้ความแข็งแรง และอาจสะสมสารอินทรีย์ต่างๆ มักมองเห็นไซเล็มบริเวณนี้มีสีเข้มเรียกไซเล็มบริเวณนี้ว่าแก่นไม้ (heart wood) ซึ่งจะมีความแข็งแรงมากกว่าบริเวณอื่น แก่นไม้นี้จะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากไซเล็มชั้นถัดออกมาที่มีอายุมากขึ้นและอุดตันกลายเป็นแก่นไม้เพิ่มขึ้น ส่วนไซเล็มที่อยู่รอบนอกซึ่งมีสีจางกว่าชั้นในก็ยังคงทำหน้าที่ลำเลียงน้ำ และธาตุอาหารต่อไปเรียกชั้นนี้ว่า กระพี้ไม้ (sap wood) ชั้นกระพี้ไม้จะมีความหนาค่อนข้างคงที่ ทั้งกระพี้ไม้ และแก่นไม้รวมเรียกว่าเนื้อไม้ (wood) ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อไซเล็มทั้งหมด
เปลือกไม้ (bark) คือ ส่วนที่อยู่ถัดจากวาสคิวลาร์แคมเบียมออกไปข้างนอก ในลำต้นที่มีอายุน้อยเปลือกไม้ประกอบด้วยเอพิเดอร์มิส คอร์เทกซ์ และโฟลเอ็ม ส่วนลำต้นที่มีอายุมากเอพิเดอร์มิสหลุดสลายไปเหลือแต่เนื้อเยื่อ คอร์ก(cork) และ คอร์กแคมเบียม (cork cambium) และอาจมีเนื้อเยื่อพาเรงคิมาที่เกิดจากการแบ่งตัวของคอร์กแคมเบียม รวมทั้งโฟลเอ็มขั้นที่สองที่สร้างขึ้นมาใหม่ ซึ่งทำหน้าที่ลำเลียงอาหารแทนโฟลเอ็มขั้นแรกที่ถูกเบียดสลายไป
ลำต้นพืชใบเลี้ยงเดี่ยว ทั่วๆไป มักจะไม่มีการเจริญเติบโตขั้นที่สอง ยกเว้นพืชบางชนิด เช่น หมากผู้หมากเมีย และจันทน์ผา
12.2.3 หน้าที่และชนิดของลำต้น
ลำต้นนอกจากจะทำหน้าที่สร้างใบและกิ่งแล้วยังช่วยพยุงกิ่งก้านสาขา ชูใบให้กางออกเพื่อรับแสงแดด เพราะแสงแดดเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งต่อการสร้างอาหารของใบและการสร้างดอกลำต้นยังมีหน้าที่สำคัญอีกอย่างหนึ่ง คือ ลำเลียงน้ำ ธาตุอาหารและสารต่างๆ ที่พืชสร้างขึ้นส่งผ่านไปยังส่วนต่างๆ ซึ่งนักเรียนจะได้ศึกษาในหัวข้อต่อไป นอกจากนี้ลำต้นอาจมีหน้าที่พิเศษอื่นๆ อีกจากภาพที่ 12-10 นักเรียนบอกได้ไหมว่าลำต้นของพืชมีหน้าที่พิเศษอื่นๆอะไรบ้าง
ภาพที่ 12-10 ลำต้นพืชชนิดต่างๆ ที่เปลี่ยนแปลงไป
ก. ลำต้นใต้ดินของเผือก และมันฝรั่ง ข. ส่วนของลำต้นเฟื่องฟ้า
ค. ลำต้นของพวงชมพู ง. ลำต้นของกระบอกเพชร
พืชบางชนิด บางส่วนของลำต้นเปลี่ยนแปลงไป บางชนิดเปลี่ยนเป็นหนาม เช่น ลำต้นของมะนาว ส้มต่างๆ เฟื่องฟ้า ฯลฯ บางชนิดเปลี่ยนไปเป็นมือเกาะ เช่น พวงชมพู องุ่น ฯลฯ
พืชที่เจริญในที่แห้ง และอุณหภูมิสูง จะมีวิวัฒนาการของใบเปลี่ยนแปลงไปเป็นหนาม ลำต้นอวบอุ้มน้ำไว้ มีคลอโรฟิลล์ลำต้นจึงสามารถสังเคราะห์ด้วยแสงแทนใบ เช่น กระบองเพชร พญาไร้ใบ
ลำต้นของพืชบางชนิดอยู่ใต้ดิน ทำให้อาจเข้าใจผิดว่าเป็นรากทั้งนี้เพราะลำต้นเหล่านี้มีรากเล็กๆ งอกออกมาคล้ายกับรากแขนงที่แตกออกมาจากรากแล้ว แต่ลำต้นใต้ดินจะมีตา และมีข้อปล้องและใบเกล็ดคลุมตา ซึ่งอาจจะเป็นได้ชัดเจน เช่น เผือก มันฝรั่ง แห้ว ขิง และข่า เป็นต้น
• หน้าที่พิเศษของลำต้นนอกจากสะสมอาหาร สังเคราะห์ด้วยแสง แล้วยังมีหน้าที่ใดได้อีกบ้าง
• ลำต้นใต้ดินของพืชที่ทำหน้าที่สะสมอาหารมีลักษณะแตกต่างจากรากสะสมอาหารอย่างไร
กิจกรรมเสนอแนะ จำแนกชนิดและหน้าที่ของลำต้นจากรูปร่างลักษณะภายนอก
ให้นักเรียนนำลำต้นของพืชชนิดต่างๆ ซึ่งทำหน้าที่นอกเหนือจากทำหน้าที่ลำเลียงชูกิ่งก้านและใบ มาศึกษาแล้วจำแนกชนิดหรือหน้าที่ของลำต้น
แหล่งที่มา : vcharkarn.com