ข่าว O-NET/GAT/PAT
ข่าวการศึกษา
คะแนน แอดมิชชั่น
สูงสุด-ต่ำสุด
คณิตศาสตร์
วิทยาศาสตร์
ฟิสิกส์ - เคมี - ชีวะ
ฟิสิกส์
เคมี
ชีววิทยา
บทเรียนชีววิทยา
สิ่งมีชีวิต
ศัพท์ชีววิทยา
แบบฝึกหัดชีววิทยา
ภาษาอังกฤษ
ภาษาไทย
ดาราศาสตร์
ประวัติศาสตร์
มุมคนเก่ง
คลังข้อสอบเก่า
คลังความรู้หลักสูตรเก่า
I.Q. Tests
 

 

หน้าแรก | มุมนักเรียน | หน้าแรกฟิสิกส์-เคมี-ชีวะ | หน้าแรกชีววิทยา | บทเรียนชีววิทยา

บทเรียนชีววิทยา
   

การเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิต : ปัจจัยที่ควบคุมการเจริญเติบโตของพืช
 
ระดับชั้น : มัธยม 5

ปัจจัยที่ควบคุมการเจริญเติบโของพืช

จากการที่เราทราบมาแล้วว่า องค์ประกอบของสารพันธุกรรมในพืชแต่ละชนิดแต่ละสปีชีส์นั้นแตกต่างกัน มีผลทำให้ลักษณะของพืชแตกต่างกัน เช่นช่วงเวลาในการเจริญเติบโตและระยะเวลาในการผลิดอกออกผล จะถูกควบคุมโดยสารพันธุกรรม ซึ่งการแสดงออกของลักษณะต่างๆ ขึ้นอยู่กับปัจจัยภายในและภายนอกของต้นพืช

ปัจจัยภายใน เกิดจากการควบคุมหรือการกระตุ้นของสารทีสร้างจากเซลล์หรืออวัยวะที่เจริญมาก่อน ล้วนแต่เป็นปัจจัยที่สำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืชทั้งสิ้น

ปัจจัยภายนอก ที่สำคัญได้แก่สภาพดินฟ้าอากาศ แสง อุณหภูมิ ความชื้น และแร่ธาตุอาหารในดิน นับว่าเป็นปัจจัยที่สำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืชเช่นกัน ในปัจจัยที่กล่าวมาแล้วข้างต้น แสงนับว่าเป็นปัจจัยที่มีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืชเป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น การตกแต่งกิ่งไม้ผลให้โปร่งเพื่อพืชจะได้รับแสงเพียงพอจะทำให้ได้ผลผลิตดี การเว้นระยะต้นพืชที่ปลูกให้พอเหมาะก็เพื่อประหยัดพื้นที่ และในขณะเดียวกันป้องกันการบังร่มเงาซึ่งกันและกันด้วย

พืชบางชนิดเจริญเติบโตดีในร่มเงา เช่น หวาย กล้วยไม้ แต่ยังต้องการแสงบ้าง พืชบางชนิดจะออกดอกเมื่อได้รับแสงในช่วงวันสั้นจำนวนเพียงพอ เช่น ข้าวหอมมะลิ เบญจมาศ หงอนไก่ ถั่วเหลืองบางพันธุ์ ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์พยายามสร้างพันธุ์ใหม่ที่ไม่ไวต่อช่วงแสงเพื่อให้พืชออกดอกได้ทุกฤดูกาล

บางคนอาจจะเคยสังเกตเห็นว่าในบางแห่งสามารถปลูกพืชได้ดี แต่เมื่อนำพืชชนิดนั้นมาปลูกในที่อีกแห่งหนึ่ง กลับมีการเจริญเติบโตช้ามาก ในดินนอกจากจะมีอินทรียวัตถุ น้ำ อากาศ แล้วยังมีแร่ธาตุต่างๆ ดินที่มีลักษณะต่างกัน และมาจากแหล่งต่างกัน ปริมาณแร่ธาตุในดินย่อมจะแตกต่างกัน ความต้องการของแร่ธาตุของพืชเป็นเรื่องที่ได้รับความสนใจศึกษามานานแล้ว

ในปี ค.ศ.1699 จอน วูดเวิร์ด (John Woodward) ได้ทำการทดลองปลูกต้นหลิวในน้ำฝนเปรียบเทียบกับแม่น้ำ ปรากฏว่า ต้นหลิวเจริญได้ดีในน้ำที่ได้จากแม่น้ำมากกว่าน้ำฝน และยิ่งเจริญได้ดีถ้าใช้น้ำที่ได้จากสารละลายของดิน เป็นไปได้ว่าในสารละลายของดินและน้ำจากแม่น้ำมีสารบางอย่างที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของต้นหลิว

(คลิกเพื่อดูภาพขนาดใหญ่)
(ซ้าย) ต้นพืชที่ขาดธาตุกำมะถัน และ (ขวา) ต้นพืชที่ได้รับกำมะถัน
ในระยะต่อมามีผู้ศึกษาการเจริญเติบโตของพืชบางชนิดในสารอาหารที่ขาดแร่ธาตุต่างๆ

ต่อมามีการศึกษาแร่ธาตุต่างๆ ที่พืชดูดเข้าไปใช้ในการเจริญเติบโตของพืช พบว่า พืชชั้นสูงส่วนใหญ่มีปริมารแร่ธาตุดังในตาราง

ชื่อสาร

ค่าร้อยละของแร่ธาตุที่พบในพืช
(น้ำหนักแห้ง)

0.000001
0.0006
0.002
0.005
0.002
0.010
0.010
0.1
0.2
0.2
0.5
1.0
1.5
45
45
6


แร่ธาตุทั้ง 16 ธาตุในตาราง เป็นแร่ธาตุที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช เรียกว่า ธาตุอาหาร ธาตุอาหารเหล่านี้พืชได้รับจากสิ่งแวดล้อม องค์ประกอบของพืชประมาณร้อยละ 95 ของน้ำหนักแห้งของพืชประกอบด้วย ธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน ซึ่งแร่ธาตุทั้งสามนี้พืชได้รับจากน้ำและอากาศอย่างเพียงพอ ส่วนที่เหลืออีก 13 ธาตุ พืชจะได้รับจากดินซึ่งอาจจะมีไม่เพียงพอ ธาตุอาหารที่พืชต้องการจากดินมี 2 กลุ่มใหญ่ คือ ธาตุอาหารที่พืชต้องการในปริมาณมาก และธาตุอาหารที่พืชต้องการในปริมาณน้อย

ธาตุอาหารที่พืชต้องการในปริมาณมาก มีทั้งหมด 6 ธาตุ ได้แก่ ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม และกำมะถัน ในจำนวน 6 ธาตุนี้ พืชต้องการเป็นธาตุอาหารหลัก คือ ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียมในปริมาณที่มากกว่าอีก 3 ธาตุที่เป็นธาตุอาหารรอง ธาตุอาหารหลักดังกล่าวจึงเป็นองค์ประกอบสำคัญในปุ๋ย

ธาตุอาหารที่พืชต้องการมีปริมาณน้อยมี 7 ธาตุ ได้แก่ เหล็ก แมงกานีส สังกะสี ทองแดง โบรอน โมลิบดินัม และคลอรีน

ธาตุทั้งสองกลุ่มนี้มีความสำคัญเท่าๆ กัน จะแตกต่างกันตรงปริมาณที่พืชต้องการเท่านั้น ธาตุเหล่านี้ส่วนใหญ่ที่นำเข้าอยู่ในรูปของสารประกอบอนินทรีย์ ยกเว้นธาตุไนโตรเจนและบางส่วนของกำมะถันและฟอสฟอรัส ซึ่งจะอยู่ในรูปของสารประกอบอินทรีย์ ธาตุต่างๆ เหล่านี้พืชจะนำเข้าไปในสภาพไอออน จะเป็นไอออนที่มีประจุไฟฟ้าบวกหรือลบนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของธาตุ แต่โดยปกติธาตุที่อยู่ในดินจะมีเป็นส่วนน้อยเท่านั้นที่อยู่ในรูปของไอออน ดังนั้นจึงต้องถูกสลายให้อยู่ในรูปของไอออนเสียก่อน เช่น ธาตุไนโตรเจนต้องอยู่ในรูป ธาตุฟอสฟอรัสอยู่ในรูป ธาตุโพแทสเซียมอยู่ในรูปของ K+ พืชจึงจะนำเข้าได้

ธาตุ

หน้าที่ของธาตุอาหาร

ไนโตรเจน
เป็นองค์ประกอบของคลอโรฟีลล์ โปรตีน เอนไซม์ และวิตามินหลายชนิด ช่วยให้พืชเจริญเติบโตทางด้านใบ ลำต้น หัว ฯลฯ
ฟอสฟอรัส
เป็นองค์ประกอบของกรดนิวคลีอิก ฟอสโฟลิพิด ATP และโคเอนไซม์หลายชนิด ช่วยเร่งการออกดอกและสร้างเมล็ด
โพแทสเซียม
ไม่เป็นองค์ประกอบของสารใดๆ ในพืช แต่ไปทำหน้าที่กระตุ้นการทำงานของเอนไซม์หลายชนิดที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้างโปรตีน น้ำตาล และโปรตีน ควบคุมการปิดเปิดของปากใบ
แคลเซียม
เป็นองค์ประกอบของผนังเซลล์จำเป็นสำหรับกระบวนการแบ่งเซลล์ และการเพิ่มขนาดของเซลล์ และช่วยกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์บางชนิด
แมกนีเซียม
เป็นองค์ประกอบของคลอโรฟีลล์กระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง การหายใจ และการสังเคราะห์โปรตีน
กำมะถัน
เป็นองค์ประกอบของสารโปรตีนบางชนิด วิตามิน B1 และสารระเหยได้บางชนิดในพืช ช่วยเพิ่มปริมาณน้ำมันในพืช เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์คลอโรฟีลล์และการแบ่งเซลล์

ธาตุบางธาตุที่ได้รับมากเกินไปก็จะทำให้พืชเจริญเติบโตผิดปกติเช่นกัน เช่น ถ้าได้รับไนโตรเจนมากเกินไป พืชจะไม่ติดดอกออกผล หรือถ้าเป็นพืชที่ให้เส้นใยจะทำให้เส้นใยมีคุณภาพที่ไม่ดี

ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมประชากรของประเทศร้อยละ 70-80 มีอาชีพทางการเกษตร เนื้อที่ประมาณร้อยละ 39 ของประเทศถูกใช้ไปกับการเพาะปลูก พื้นที่ทำการเพาะปลูกจะไม่สามารถขยายขึ้นได้อีก เนื่องจากพื้นที่ส่วนหนึ่งต้องสงวนไว้เป็นพื้นที่ป่า เพื่อเป็นแหล่งต้นน้ำลำธาร ดังนั้นการเพิ่มผลผลิตจึงต้องใช้เทคโนโลยีหลายประการ การใช้ปุ๋ยเพื่อเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดินก็เป็นวิธีหนึ่งที่จะช่วยให้ผลผลิตพืชมากขึ้นได้

ปุ๋ยที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ส่วนใหญ่เป็นปุ๋ยเคมีหรือปุ๋ยอนินทรีย์ที่ดินเรียกกันทั่วไปว่า ปุ๋ยวิทยาศาสตร์ ซึ่งก็คือปุ๋ยที่สังเคราะห์มาจากสารอนินทรีย์ต่างๆ รวมทั้งสารอินทรีย์บางชนิดด้วยเช่น ยูเรียปุ๋ยเคมีส่วนมากจะเป็นปุ๋ยที่ให้ธาตุที่จำเป็นแก่พืชในปริมาณที่สูง อาจจำแนกปุ๋ยเคมีออกเป็นสองประเภทใหญ่ๆ คือ ปุ๋ยเดี่ยวและปุ๋ยผสม ปุ๋ยเดี่ยวหมายถึง ปุ๋ยที่ให้ธาตุอาหารหลักเพียงธาตุเดียว เช่นปุ๋ยแอมโมเนียซัลเฟตเป็นปุ๋ยเดี่ยวที่ให้ธาตุไนโตรเจน ส่วนปุ๋ยผสมนั้นหมายถึง ปุ๋ยที่ให้ธาตุอาหารหลักตั้งแต่สองธาตุขึ้นไป เช่น ปุ๋ยโพแทสเซียมไนเตรต ให้ธาตุไนโตรเจนและโพแทสเซียม เป็นต้น

ปกติปุ๋ยเคมีไม่ได้มีแต่เฉพาะธาตุอาหาร แต่จะมีสารตัวเติมเป็นส่วนผสมให้ครบร้อยส่วน สารตัวเติมที่นิยมใช้ได้แก่ ทราย ขี้เลื่อย ดินขา เป็นต้น ที่ภาชนะบรรจุปุ๋ยเคมีโดยปกติจะตัวเลข 3 ตัวกำกับไว้ เรียกว่าเกรดปุ๋ย เช่น ปุ๋ยเกรด 16-16-8 ซึ่งหมายถึงค่าร้อยละของไนโตเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียมตามลำดับ

ปุ๋ยที่รู้จักกันดีและใช้กันมากอย่างหนึ่งคือ ปุ๋ยอินทรีย์ เป็นอินทรียวัตถุต่างๆ ได้แก่ ปุ๋ยคอก ปุ๋ยหมัก ปุ๋ยพืชสด ของเหลือจากโรงงานอุตสาหกรรม เช่น กากถั่ว กากเมล็ดฝ้าย กระดูกป่น เลือดแห้ง เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีการผลิตปุ๋ยอินทรีย์จากการหมักขยะตางๆ แล้วปรุงแต่งเสริมธาตุอาหารบางธาตุเข้าไป เรียกว่า ปุ๋ยเทศบาล ตะกอนจากน้ำทิ้งในโรงงานอุตสาหกรรมบางประเภทยังสามารถนำมาใช้ทำปุ๋ยอินทรีย์ได้อีกด้วย โดยทั่วไปปุ๋ยอินทรีย์จะให้ธาตุอาหารค่อนข้างต่ำ แต่มีประโยชน์มากในด้านการปรับปรุงโครงสร้างของดิน คือ ทำให้ดินร่วนซุย อุ้มน้ำได้มาก ทำให้รากพืชชอนไชได้สะดวก ดังนั้นต้นพืชที่ตายหรือไม่ได้ใช้ประโยชน์แล้วไม่ควรเผาควรจะนำมาใช้ประโยชน์ในด้านปรับปรุงโครงสร้างของดิน

ปัจจุบันมีการค้นคว้าหาพันธุ์พืชที่ใช้ธาตุอาหารในดินต่ำแต่ให้ผลผลิตสูง เพื่อลดปัญหาการใช้ปุ๋ยในการเพาะปลูก

เนื่องจากปุ๋ยวิทยาศาสตร์และปุ๋ยอินทรีย์ที่ใช้กันอยู่มีข้อดีและข้อเสียบางประการ ประกอบกับความรู้ในหลักการทางด้ายวิทยาศาสตร์พื้นฐานเกี่ยวกับกิจกรรมการดำรงชีพของสิ่งมีชีวิตบางชนิด โดยเฉพาะพวกแบคทีเรีย และสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินที่สามารถตรึงไนโตรเจนจากอากาศได้ รวมทั้งจุลินทรีย์ที่ช่วยย่อยสลายบางชนิด หากได้นำมาใช้ประโยชน์กับพืชก็จะเกิดคุณค่ามหาศาล นักวิทยาศาสตร์จึงหันมาให้ความสนใจค้นคว้าทดลองและพัฒนาศักยภาพของสิ่งมีชีวิตกลุ่มดังกล่าวเพื่อนำมาใช้ประโยชน์กับพืช เช่นเดียวกับการใช้ปุ๋ยวิทยาศาสตร์หรือปุ๋ยอินทรีย์ แต่เรียกชื่อกลุ่มนี้ว่า ปุ๋ยชีวภาพ (biofertilizer)

จุลินทรีย์ที่ใช้ในการผลิตปุ๋ยชีวภาพ แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ

  1. จุลินทรีย์ที่ตรึงไนโตรเจนจากอากาศ ซึ่งได้แก่แบคทีเรีย เช่น ไรโซเบียม อะซิโตแบคเตอร์ ฯลฯ และสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน เช่น แอนาบีนา นอสตอก แคโรทริกซ์ เป็นต้น จุลินทรีย์เหล่านี้จะมีเอนไซม์ไนโตรจีเนสเปลี่ยนแก๊สไนโตรเจนไปเป็นสารประกอบไนโตรเจนที่จะเป็นธาตุอาหารของพืช จากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์พบว่า แบคทีเรียไรโซเบียมที่อาศัยอยู่ในปมรากพืชตระกูลถั่วมีความสามารถตรึงไนโตรเจนจากอากาศได้สูงทำให้พืชนั้นได้รับไนโตรเจนเพิ่มขึ้น วิธีใช้ปุ๋ยชีวภาพจากไรโซเบียมทำได้โดยการคลุกเชื้อกับเมล็ดก่อนนำไปปลูก เชื้อไรโซเบียมแต่ละสายพันธุ์มีความเหมาะสมกับถั่วแต่ละชนิด ดังนั้นต้องใช้สายพันธุ์ของเชื้อให้ถูกต้องกับชนิดของถั่ว


  2. เปรียบเทียบการเจริญเติบโตของถั่วที่ใช้และไม่ใช้เชื้อไรโซเบียม

  3. จุลินทรีย์เกี่ยวข้องกับการทำงานให้ฟอสฟอรัสในดินเป็นประโยชน์แก่พืช โดยปกติพืชมักจะได้รับฟอสฟอรัสไม่เพียงพอ ถึงแม้ว่าดินนั้นจะไม่ขาดธาตุฟอสฟอรัสก็ตาม ทั้งนี้เนื่องจากธาตุฟอสฟอรัสจะถูกตรึงไว้กับเม็ดดิน แต่มีราชนิดหนึ่งชื่อไมคอไซราซาอาศัยอยู่กับรากพืชซึ่งมีความสัมพันธ์กันแบบพึ่งพา คือ ราจะได้น้ำตาล กรดอะมิโนและสารอื่นๆ จากรากพืช ส่วนพืชจะได้ประโยชน์จากราโดยราจะย่อยสลายแร่ธาตุที่เป็นสารประกอบในดินบริเวณใกล้ๆ ราก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คือ ธาตุฟอสฟอรัส เนื่องจากธาตุฟอสฟอรัสจะถูกตรึงหรือยึดเกาะกับอนุภาคของดินแน่นมาก จึงละลายน้ำได้ยากทำให้พืชขาดธาตุฟอสฟอรัส ซึ่งราชนิดนี้จะปล่อยเอนไซม์ย่อยสลายทำให้ธาตุฟอสฟอรัสอยู่ในสภาพที่นำไปใช้ประโยชน์ได้
ปัจจุบันนี้เทคโนโลยีทางด้านปุ๋ยชีวภาพนี้ได้เป็นที่ยอมรับกันมากจนกระทั่งมีโรงงานผลิตไรโซเบียมขนาดใหญ่ขึ้นหลายประเทศที่พัฒนาแล้ว รวมถึงประเทศไทยด้วย โดยกรมวิชาการเกษตรกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ ได้จัดตั้งศูนย์ไรโซเบียมขึ้นและทำการผลิตไรโซเบียมที่ใช้เป็นปุ๋ยชีวภาพออกจำหน่ายให้กับเกษตรกร

เนื่องจากจุลินทรีย์ที่นำมาใช้ในการผลิตปุ๋ยชีวภาพเป็นสิ่งมีชีวิต ต้องเก็บรักษาในสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม ถ้าในดินที่ทำการเพาะปลูกมียาฆ่าแมลงสูงหรือมีสภาพแวดล้อมไม่เหมาะสมกับสิ่งมีชีวิตที่เป็นปุ๋ยชีวภาพ การใช้ปุ๋ยชีวภาพก็จะไม่ได้ผลเช่นกัน



ที่มาข้อมูล :
  • สรุปชีววิทยา ม.ปลาย โดย นิพนธ์ ศรีนฤมล

  • หนังสือเรียนวิชาชีววิทยา (ว ๔๔๓) หลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พ.ศ.๒๕๓๓ กระทรวงศึกษาธิการ
  • จำนวนคนอ่าน 25326 คน
       
     

    © 2000 - 2014 www.myfirstbrain.com All Rights Reserved