3.1 คำนำ/3.2 การจำแนกพืช/3.2.1 การจำแนกแบบพรรณาลักษณะของพืช/3.2.2 การจำแนกทางพฤกษศาสตร์/3.3 โครงสร้างและหน้าที่ของพืชปลูก/3.4 การเจริญเติบโตและกายวิภาคของพืช/3.4.1 การเจริญในระยะเอมบริโอ/3.4.2 การงอกของเมล็ด/3.4.3 การเติบโตและการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ในพืช/3.4.4 การเติบโตของราก/3.4.5 การเติบโตของลำต้น/3.4.6 การเจริญของใบ/3.5 สรีรวิทยาพื้นฐานที่สำคัญต่อการสร้างและการใช้พลังงานของพืช/3.5.1 การสังเคราะห์ด้วยแสง/3.5.2 การหายใจแสง/3.5.3 การคายน้ำ/3.5.4 การดูดน้ำและการลำเลียงน้ำของพืช/3.5.5 การสร้างผลผลิตของพืช/3.6 การปรับปรุงพันธุ์และการอนุรักษ์พันธุ์พืช/3.6.1 วิวัฒนาการ การปรับตัว และการแพร่กระจายในสภาพธรรมชาติของพืช/ 3.6.2 บทบาทของมนุษย์ที่มีต่อการแพร่กระจายของพืชและการปรับปรุงพันธุ์/3.6.3 การอนุรักษ์พันธุ์พืช/3.7 บรรณานุกรม

บทที่ 3

พืชสำหรับกสิกรรม

<< หน้าแรก >>//<< สารบัญ >>//<< บทที่ 4 >>

1 คำนำ                    

    พืชเป็นทรัพยากรธรรมชาติเบื้องต้นที่ควรคำนึงถึงในการเริ่มต้นประกอบการกสิกรรม เพราะการวางแผนปลูกนั้นควรจะทราบก่อนว่าจะมีการปลูกพืชอะไรให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมของท้องถิ่น การรู้จักธรรมชาติของพืชในลักษณะต่างๆ จึงมีความสำคัญเป็นอันดับแรกที่จะเป็นหนทางนำไปสู่การจัดการที่เหมาะสมในการผลิตพืชให้มีประสิทธิภาพ ในบทนี้จะได้กล่าวถึงพื้นฐานทางพฤกษศาสตร์ การเจริญเติบโตและกายวิภาคของพืช สรีรวิทยาพื้นฐานที่สำคัญต่อการสร้างและการใช้พลังงานของพืช และตอนสุดท้ายกล่าวถึงการปรับปรุงพันธุ์และการอนุรักษ์พันธุ์พืชเพื่อเป็นการวางพื้นฐานความเข้าใจความสัมพันธ์ในระหว่างพืช สิ่งแวดล้อม และคน ในแง่ของการกสิกรรม

3.2 การจำแนกพืช                    

    ระบบของการจำแนกอาจจะแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทคือ การจำแนกแบบพรรณาลักษณะของพืช และ การจำแนกทางพฤกษศาสตร์

    3.2.1 การจำแนกแบบพรรณาลักษณะของพืช                    

    เป็นการจำแนกตามลักษณะการเจริญเติบโต อุปนิสัย รูปพรรณสัณฐานที่มองเห็นภายนอก ตลอดจนการใช้ประโยชน์ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะไม่มีกฎเกณฑ์แน่นอน ขึ้นอยู่กับจุดประสงค์ของผู้แบ่งแต่ละคน ตัวอย่างการจำแนกในประเภทนี้มีดังนี้คือ

    1) จำแนกตามจำนวนปีของชีพจักรพืช ได้แก่

        1.1) พืชอายุปีเดียว (annuals) เป็นพืชที่มีอายุครบชีพจักรภายในปีเดียว หรือบางแห่งยังหมายถึงพืชที่ปลูกและเก็บเกี่ยวภายในฤดูเดียว และพืชล้มลุก ได้แก่พืชไร่ต่างๆ เช่น ข้าว ข้าวโพด และถั่วเก็บเกี่ยวเมล็ดชนิดต่างๆ เป็นต้น

        1.2) พืชสองปี (biennials) เป็นพืชที่มีอายุการเจริญเติบโตครบชีพจักรภายใน 2 ปี ปกติแล้วในปีแรกจะเจริญเติบโตสะสมอาหารในต้นพืชก่อน เมื่อย่างเข้าปีที่สองจึงจะผลิตดอกออกผลได้แก่ พืชผักชนิดต่างๆ เช่น กะหล่ำ หอม และกระเทียม เป็นต้น

        1.3) พืชอายุหลายปี (perennials) พืชที่เจริญเติบโตได้หลายปีไม่มีขอบเขตของการสิ้นอายุขัย

อาจจะมีการออกดอกให้ผลทุกปี หรือปีเว้นปีก็ได้ ได้แก่ ไม้ยืนต้นชนิดต่างๆ เช่น ยางพารา มะม่วง และ กาแฟ เป็นต้น และจำพวกที่มีลำต้นสะสมอาหารอยู่ใต้ดินชนิดต่างๆ เช่น หญ้าหลายชนิด ขิง และข่า เป็นต้น

    2) จำแนกตามโครงสร้างและทรงของลำต้น ได้แก่

        2.1) พืชลำต้นอ่อน (herbaceous) มีลักษณะของลำต้นอ่อนอวบน้ำ มีเยื่อเนื้อไม้แข็งน้อยหรือไม่มี เป็นพืชขนาดเล็ก เช่น ผักขม และผักบุ้ง เป็นต้น

        2.2) ไม้เถา (vines) ลำต้นเลื้อยไม่มีเนื้อไม้แข็ง เช่น องุ่น เป็นต้น

        2.3) ไม้พุ่ม (shrubs) ลำต้นเตี้ยมีเนื้อไม้แข็งบ้างพอที่จะชูลำต้นให้ตั้งตรงได้ ต้นหนึ่งๆ จะมีลำต้นหลักหลายต้น

        2.4) ไม้ยืนต้น (trees) ลำต้นเดี่ยว มีเนื้อไม้แข็งมาก มักเป็นต้นไม้ใหญ่ และสูง

    3) จำแนกตามการผลัดใบ ได้แก่

        3.1) ไม้ผลัดใบ (decidous) ต้นไม้ที่เมื่อถึงช่วงเวลาหนึ่งของปี หรือฤดูกาลหนึ่งแล้ว จะมีการผลัดใบ เช่น ไม้ในประเทศเขตหนาวทั่วไป เป็นต้น

        3.2) ไม้ไม่ผลัดใบหรือเขียวตลอดปี (evergreen) ไม่มีการผลัดใบตามฤดูกาล ใบจะเขียวชอุ่มตลอดปี ได้แก่ ไม้ที่ขึ้นในเขตร้อนส่วนใหญ่ และจำพวกสนในเขตหนาว เป็นต้น

    4) จำแนกตามลักษณะการปรับตัวในสภาพภูมิอากาศต่างๆ ได้แก่

        4.1) พืชหรือไม้เมืองร้อน (tropical plants) ขึ้นในภูมิอากาศเขตร้อน ส่วนมากไม่มีการผลัดใบ หรือถ้ามีก็ผลัดใบในช่วงเวลาสั้นๆ เช่น ยางพารา

        4.2) พืชหรือไม้เมืองหนาว (temperate plants) ขึ้นในที่มีอากาศหนาว ผ่านหรือทนต่อสภาพความเย็นต่ำถึงจุดเยือกแข็งหรือต่ำกว่านั้น มีอาณาเขตกว้างนับตั้งแต่บริเวณขั้วโลกเหนือลงมาจนถึงเขตอบอุ่น หรือกึ่งร้อน (subtropical) พืชจำพวกนี้ได้แก่ แอปเปิ้ล สาลี่ และท้อ เป็นต้น

    5) จำแนกตามประโยชน์ที่ได้รับ ได้แก่

        5.1) ธัญพืช (cereal crops) พืชตระกูลหญ้าที่ให้ผลเป็นอาหารของคน เช่น ข้าวโพด ข้าวฟ่าง ข้าวสาลี และข้าวบาร์เลย์ เป็นต้น

        5.2) ถั่วให้เมล็ด (grain legumes) ได้แก่ ถั่วต่างๆ ที่ให้เมล็ดเป็นอาหารของคนและสัตว์ เช่น ถั่วเหลือง ถั่วลิสง และถั่วเขียว เป็นต้น

        5.3) พืชหัว (root crops) พืชที่รากสะสมอาหารจำพวกแป้งเป็นอาหารของคนและสัตว์ เช่น มันสำปะหลัง มันเทศ และเผือก เป็นต้น

        5.4) พืชอาหารสัตว์ (forage crops) พืชที่ปลูกเพื่อเป็นอาหารสัตว์โดยทั่วไปเป็นพืชจำพวกหญ้าและถั่ว

        5.5) พืชน้ำมัน (oil crops) พืชที่ให้น้ำมันซึ่งสกัดได้จากผลหรือเมล็ดหรือส่วนอื่นๆ สำหรับบริโภคได้ เช่น มะพร้าว ปาล์มน้ำมัน และถั่วลิสง เป็นต้น

        5.6) พืชเครื่องดื่ม (beverage crops) พืชที่ให้ผลิตภัณฑ์เป็นเครื่องดื่มต่างๆ เช่น กาแฟ โกโก้ และชา เป็นต้น

        5.7) พืชเส้นใย (fiber crops) พืชที่ให้เส้นใยสำหรับเป็นผลิตภัณฑ์เครื่องทอ เช่น ฝ้าย สำลี ปอ และป่าน เป็นต้น

    6) จำแนกตามวัตถุประสงค์เฉพาะอย่าง ได้แก่

        6.1) พืชคลุมดิน (cover crops) ปลูกเพื่อคลุมดิน รักษาความชื้น ป้องกันการชะล้างหน้าดิน และให้ความอุดมสมบูรณ์แก่ดิน เช่น พืชตระกูลถั่วหลายชนิด

        6.2) พืชสำหรับเป็นปุ๋ยพืชสด (green manure crops) ปลูกแล้วไถกลบในพื้นที่ที่พืชนั้นเจริญเติบโตถึงช่วงหนึ่ง เพื่อเป็นปุ๋ยบำรุงความอุดมสมบูรณ์ของดิน มักเป็นพืชตระกูลถั่ว

        6.3) พืชปลูกเสริมสำรอง (catch crops) ปลูกพืชเสริมหรือสำรองพืชหลัก เพื่อใช้พื้นที่ให้ได้รับประโยชน์เต็มที่ หรือประกันความเสียหายที่อาจจะเกิดจากพืชหลัก มักเป็นพืชเจริญเติบโตและเก็บเกี่ยวผลผลิตได้เร็ว

        6.4) พืชที่ช่วยบำรุงรักษาพืชปลูกหลัก (nurse หรือ companion crops) ได้แก่ พืชที่ปลูกเพื่อให้สภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโตของพืชหลัก เช่น ปลูกเพื่อให้ร่มเงาให้กับพืชบางชนิดที่ไม่ชอบสภาพแดดจัด เช่น และโสนฝรั่ง เป็นต้น

    3.2.2 การจำแนกทางพฤกษศาสตร์                    

    เป็นการจำแนกที่อาศัยหลักฐานการวิวัฒนาการของพืชและกฎเกณฑ์การถ่ายทอดทางพันธุกรรมเป็นหลัก จึงสามารถแสดงความสัมพันธ์ใกล้ชิดทางวงศ์ (family) และสกุล(genus) ของพืชได้ ดังนั้นจึงมีความแน่นอนและเที่ยงตรงกว่าการจำแนกแบบพรรณาและถือเป็นแบบสากล การจำแนกนี้มีรากฐานมาจากการจำแนกแต่เดิม ซึ่งอาศัยความแตกต่างจากรูปพรรณสัณฐานภายนอก สภาพภูมิศาสตร์ที่เรียกว่าความสัมพันธ์กันทางธรรมชาติเป็นเกณฑ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากแนวความคิดการจัดระบบชนิด (species) ของ Linnaeus นักชีววิทยา ชาวสวีเดน (คริสศตวรรษที่ 18) ทั้งนี้เพราะว่าลักษณะภายนอกนั้นมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับลักษณะภายในอันได้แก่ ลักษณะทางพันธุกรรม ซึ่งสามารถจะพิสูจน์ได้ด้วยวิธีการและเครื่องมือที่ทันสมัยต่างๆ ในปัจจุบัน เช่นตรวจดูโครงสร้างภายในและนับจำนวนโครโมโซม เป็นต้น จากการจำแนกเป็นชนิด และสกุล ของ Linnaeus ได้มีนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ Engler และ Prantl (ในคริสศตวรรษที่ 19) จัดลำดับชั้น (taxon พหูพจน์ = taxa) สูงกว่าสกุลไปอีกหลายลำดับ ซึ่งถือเป็นแบบมาตรฐานมาจนถึงทุกวันนี้ การจัดจำแนกอาณาจักรพืช (kingdom plantae) แสดงในตารางที่ 3.1 และ ตารางที่ 3.2 แสดงตัวอย่างการจัดจำแนกของข้าวและถั่วเหลือง

    ในลำดับฃั้นต่างๆ เหล่านี้อาจจะมีการแบ่งย่อยออกไปได้อีก ซึ่งขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของผู้จัดว่าต้องการความละเอียดมากน้อยเพียงใด ส่วนในทางเกษตรแล้วการจัดหมวดหมู่พืชนิยมใช้ตั้งแต่ลำดับวงศ์ลงมาเพราะถือว่าเพียงพอต่อวัตถุประสงค์ พืชวงศ์ต่างๆ ที่มีความสำคัญทางการเกษตรนั้นมีมากมาย เช่น

    1) พืชวงศ์หญ้า (Gramineae) เป็นพืชที่ให้ผลิตผลเป็นอาหารหลักแก่ชาวโลกส่วนใหญ่ เช่น ข้าวเจ้า ข้าวสาลี ข้าวโพด ฯลฯ ให้น้ำตาล เช่น อ้อย เป็นอาหารสัตว์ เช่น หญ้าต่างๆ เป็นวัสดุสิ่งก่อสร้าง เช่น ไม้ไผ่

ตารางที่ 2.1 - 1 การจำแนกอาณาจักรพืช (Kingdom plantae)

Taxonomic categories

Common name

Number of species

Prokaryote

   

Division Schizophyta

Bacteria

1,600

Division Cyanophyta

Blue-green algae

1,500

Eukaryote

   

Algae

   

Division Euglenophyta

Euglenoids

450

Division Chrysophyta

Diatoms, golden algae

6,300

Division Xanthophyta

Yellow-green algae

5,800

Division Pyrrophyta

Dinoflagellates

1,000

Division Phaeophyta

Brown algae

1,500

Division Rhodophyta

Red algae

4,000

Division Chlorophyta

Green algae, desmids

7,000

The Embryophytes

   

Non vascular plants

   

Division Bryophyta

Mosses, liverworts, hornworts

23,600

Vascular plants

   

- Primitive vascular plants

   

Division Psilophyta

Whisk ferns

3

Division Lycophyta

Club mosses, spike mosses quillworts

1,200

Division Equisetophyta

Horsetails

40

- Advanced vascular plants

   

Division Polypododiophyta

Ferns

10,000

- Seed plants

   

Gymnosperms

   

Division Cycadophyta

Cycads

100

Division Ginkgophyta

Ginkgo

1

Division Coniferophyta

Conifers

520

Angiosperms

   

Division Angiospermae (Magnoliophyta)

Flowering plants

 

Class Dicotyledonae (Magnoliopsida)

Dicots

165,400

Class Monocotyledonae (Liliopsida)

Monocots

54,000

 

ตารางที่ 3.2 ตัวอย่างการจำแนกข้าวและถั่วเหลือง

ลำดับชั้น (taxa)

ตัวอย่างพืช

ข้าว

ถั่วเหลือง

Kingdom (แยกพืชและสัตว์ออกจากกัน)

Plantae

Plantae

Division (ในสัตว์เรียกว่า Phylum)

Spermatophyta

Spermatophyta

Class

Angiospermae

Angiospermae

Subclass

Monocotyledoneae

Dicotyledoneae

Order

Graminales

Leguminales

Family

Gramineae

Leguminosae

Genus

Oryza

Glycine

Species (specific epithet)

O. sativa

G. max

    2) พืชวงศ์ถั่ว (Leguminosae) ได้แก่ถั่วต่างๆ เป็นพืชให้อาหารโปรตีนสูง รักษาความอุดมสมบูรณ์ของดิน เนื่องจากกิจกรรมการของเชื้อบักเตรีไรโซเบี้ยมที่ร่วมอาศัยอยู่ที่ราก ซึ่งตรึงไนโตรเจนจากอากาศได้

    3) พืชวงศ์ปาล์ม (Palmae หรือ Palmaceae) เป็นพืชสำคัญในเขตร้อนชื้นซึ่งให้ผลเป็นอาหารและน้ำมัน เช่น มะพร้าว ปาล์มน้ำมัน และอินทผาลัม เป็นต้น

    4) พืชวงศ์แตง (Cucurbitaceae) ได้แก่แตงประเภทต่างๆ เป็นพืชผักและรับประทานผล เช่น แตงกวา แตงโม ฟักทอง และบวบ เป็นต้น

    5) พืชวงศ์กะหล่ำ (Cruciferae) ได้แก่ กะหล่ำประเภทต่างๆ เป็นผักสำหรับรับประทานและบางชนิดก็ให้น้ำมัน ตัวอย่างเช่น คะน้า ผักกาดหัว และบรอคโคลี่ เป็นต้น

    6) พืชวงศ์สน (Pinaceae) ได้แก่พวกสนสองใบ สนสามใบ ใช้เป็นวัสดุก่อสร้างและวัตถุดิบสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมทำกระดาษ เป็นต้น

    7) พืชวงศ์กุหลาบ (Rosaceae) เป็นไม้ประดับ เช่น กุหลาบต่างๆ ให้ผลสำหรับรับประทาน เช่น แอป เปิ้ล ท้อ สตรอเบอรี่ และเชอรี่ เป็นต้น

    หมวดหมู่ในลำดับสกุลจะแสดงถึงความใกล้ชิดทางพันธุกรรมของพืชมาก แต่ส่วนใหญ่ยังผสมระหว่างกันไม่ติดหรือติดยาก แต่อาจใช้วิธีการติดตาต่อกิ่ง ลำดับนี้พบว่าพืชหลายชนิดมีความสับสนทางการผสมพันธุ์ จึงทำให้เกิดความยุ่งยากในการจัด ผลของการพิสูจน์ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงชื่อสกุลของพืชอยู่บ่อยๆ

    ในลำดับชนิดนั้นเป็นลำดับที่มีความสำคัญถือเป็นหน่วยพื้นฐานของการจำแนกมีความใกล้ชิดกันทางพันธุกรรมมาก สามารถจะผสมระหว่างกันได้ ในทางพฤกษศาสตร์มีการแบ่งย่อยลงไปอีกเป็นชนิดย่อย (subspecies) พันธุ์ (variety หรือ cultivar) และ สายพันธุ์ (line, race หรือ form) ตามลำดับ

    มีการจัดจำแนกพืชอีกประเภทหนึ่งที่อาศัยความสัมพันธ์ขององค์ประกอบทางพันธุกรรมและสภาพนิเวศน์ที่มีต่อลักษณะของพืชเป็นหลัก ทำให้มีความยืดหยุ่นในความหมายโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่พืชมีการเปลี่ยนแปลงรูปพรรณสัณฐานอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมและหรือจากสภาพแวดล้อม จึงมีประโยชน์ต่อการศึกษาทางพันธุศาสตร์ การปรับตัวและการผสมพันธุ์พืช คำที่มักพบอยู่เสมอได้แก่คำว่า ecotype และ ecospecies ซึ่งมีความหมายดังต่อไปนี้

    ecotype คือพืชชนิดเดียวกันที่มีรูปร่างลักษณะหลายรูปแบบตามสภาพแวดล้อมของท้องที่พืชนั้นอาศัยอยู่ ซึ่งเป็นผลจากการปรับตัวให้เหมาะสมกับสภาพท้องถิ่นนั้นๆ สามารถที่จะมีการผสมระหว่างกันได้โดยลูกผสมไม่เป็นหมัน เทียบได้กับชนิดย่อย พันธุ์ และสายพันธุ์ ของการจำแนกทางพฤกษศาสตร์

    ecospecies คือชนิดของพืชที่แตกต่างกันเนื่องจากอยู่ในสภาพแวดล้อมคนละแห่ง แต่สามารถจะผสมกันได้ แต่ละชนิดนั้นจะประกอบด้วยหลายๆ ecotypes เทียบได้กับชนิดของการจัดจำแนกทางพฤกษศาสตร์

    การเรียกชื่อเพื่อให้เป็นระบบสากลแทนชื่อท้องถิ่นที่เรียกแตกต่างกันออกไป ในปี ค.ศ.1753 Linnaeus ได้เป็นผู้คิดค้นระบบการตั้งชื่อพืชเป็นครั้งแรก โดยอาศัยความแตกต่างกันทางพฤกษศาสตร์เป็นหลักเรียกว่า ระบบ binomial nomenclature ขึ้น โดยกำหนดให้ชื่อของพืชแต่ละชนิดประกอบด้วย 2 คำคือ ชื่อแรกเป็นและชื่อหลังเป็น specific epithet เรียกโดยทั่วไปว่าชื่อวิทยาศาสตร์ (scientific name) โดยเขียนด้วยภาษาลาติน ชื่อแรกขึ้นต้นอักษรด้วยตัวใหญ่ตามด้วยตัวอักษรเล็กหมด และชื่อหลังเขียนด้วยตัวอักษรเล็กหมด ถ้าเป็นตัวพิมพ์จะพิมพ์ด้วยตัวเอน ถ้าเขียนด้วยมือให้ขีดเส้นใต้กำกับคำทั้งสอง บางครั้งอาจมีชื่อย่อของผู้ตั้งชื่อพืช (author) พ่วงท้ายด้วย ในทางพฤกษศาสตร์ยังมีการเพิ่มเติมชื่อเพื่อเป็นการบ่งเฉพาะเจาะจงย่อยลงไปอีกคือ sub-species, variety และ race ตามลำดับ ซึ่งต้องเขียนด้วยภาษาลาตินเช่นกัน จึงไม่ควรที่จะสับสนโดยเฉพาะคำว่า variety ที่หมายถึงพันธุ์ทางการเกษตรดังได้กล่าวมาแล้ว ซึ่งจะเขียนด้วยภาษาอังกฤษธรรมดา ตัวอย่างการเขียนชื่อวิทยาศาสตร์ที่มักพบเห็นบ่อย ๆ มีดังนี้คือ

กาแฟพันธุ์อาราบิก้า :

Coffea

arabic

L.

arabica

genus

specific epithet

author

botanical variety

โกโก้ (ชื่อพันธุ์หนึ่งทางพฤกษศาสตร์):

Theobroma

cacao

L.

subsp. cacao

f. pentagonum

(Bern.)

Caratr.

genus

specific epithet

author

subspecies's Name

form's name

Author

author

3.3 โครงสร้างและหน้าที่ของพืชปลูก                    

     ส่วนต่างๆ ของพืชที่ทำหน้าที่ตลอดระยะเวลาของการเจริญเติบโตนั้น อาจจะแบ่งออกเพื่อสะดวกต่อการศึกษาเป็น 2 ส่วนใหญ่ๆ คือ ส่วนที่อยู่ใต้ดิน ซึ่งทั่วๆ ไปคือราก (root) และส่วนที่อยู่เหนือดิน (shoot) ซึ่งคือส่วนต่างๆ ดังแสดงในรูปที่  3.1 ในชั้นนี้จะได้กล่าวแต่เฉพาะส่วนสำคัญที่มีหน้าที่ในการสร้างอาหารเพื่อการเจริญเติบโตและผลผลิตซึ่งได้แก่รากและใบเพื่อเป็นพื้นฐานความเข้าใจทั่วๆ ไปในแง่ของการผลิตพืช

รูปที่ 3.1 ส่วนประกอบต่างๆ ของต้นพืช

    1) ราก รากมีหน้าที่หลักได้แก่ ดูดน้ำและแร่ธาตุอาหารจากดินสู่ลำต้นและยืดลำต้นให้พืชตั้งตัว ในพืชบางชนิดส่วนของรากยังเป็นที่สะสมแป้ง ส่วนสำคัญที่ทำหน้าที่ในการดูดน้ำและธาตุอาหารให้แก่ต้นพืชได้แก่ส่วนที่อยู่ทางปลายราก ได้แก่ บริเวณที่เป็นรากขน (root hairs) รากขนเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ผิวนอกของราก (epidermis) มีขนาดเล็ก ยาวประมาณ 0.5 ซม. และมีอายุสั้น เมื่อรากหลักเจริญต่อไปเรื่อยๆ นั้น รากขนที่มีอายุมากขึ้นจะตายไปและเกิดรากขนใหม่บริเวณใกล้ปลายรากต่อไปเรื่อยๆ ในการทำหน้าที่ รากขนเล็กๆ เหล่านั้นจะชอนไชไปตามช่องว่างเม็ดดินและสัมผัสกับเม็ดดินที่มีเกลือแร่ ธาตุอาหารที่ละลายอยู่กับน้ำและเกาะอยู่ที่ผิวเป็นชั้นบาง ๆ โดยดูดซึมเข้าไปสู่ส่วนกลางของลำต้น อิทธิพลของสภาพแวดล้อมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเจริญเติบโตแตกแขนงและการแพร่กระจายของรากพืช เช่น ดินที่ร่วนซุยรากพืชสามารถจะชอนไชถึงอนุภาคดินที่มีธาตุอาหารได้สะดวกกว่าดินที่เกาะกันอย่างหลวมๆ หรือแน่นทึบเกินไป ถ้าปลูกพืชในสภาพที่มีน้ำใต้ดินอยู่ลึก รากจะชอนไชลึกลงไปใต้ดินได้มากกว่าในสภาพที่น้ำใต้ดินตื้น หรือรากพืชจะมีการเจริญเติบโต แตกสาขาหนาแน่นตรงบริเวณที่มีธาตุอาหารหรือปุ๋ยอยู่มากกว่า นอกจากนี้ยังมีสิ่งแวดล้อมอื่นๆ เช่น อุณหภูมิ ความเป็นกรด และด่าง อากาศ และ จุลินทรีย์ในดิน ซึ่งล้วนแล้วแต่มีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตและการแผ่กระจายของรากทั้งสิ้น นอกจากนี้ชนิดหรือพันธุ์ของพืชจะมีความสามารถในการแตกรากต่างกันด้วย เช่น ข้าวฟ่าง จะมีปริมาณการแตกรากมากกว่าข้าวโพดเป็นสองเท่า เป็นต้น ดังนั้นในการศึกษาลักษณะโครงสร้างและรูปแบบการเจริญเติบโต ตลอดจนถึงสภาพแวดล้อมที่จะมีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของรากพืชแต่ละชนิด จึงมีประโยชน์ต่อการปลูกพืชเป็นอย่างมาก อาทิเช่นการพิจารณาปลูกพืชที่เหมาะสมต่อสภาพพื้นที่ ความลึกในการไถพรวนดิน การจัดระยะระหว่างแถวระหว่างต้นพืช การจัดระบบในการปลูกพืช ตำแหน่งการใส่ปุ๋ยที่จะให้พืชนำไปใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

    2) ส่วนที่อยู่เหนือดิน ส่วนสำคัญที่อยู่เหนือดินได้แก่ ลำต้นซึ่งเป็นที่ติดตั้งของใบ ดอกผล เป็นทางลำเลียง น้ำ ธาตุอาหาร ฮอร์โมน จากส่วนเหนือดินสู่ราก และจากรากสู่เหนือดิน บางชนิดเป็นที่สะสมอาหาร เช่น อ้อย เป็นต้น แต่ละส่วนมีหน้าที่และความสำคัญต่อการพัฒนาและการเจริญเติบโตของพืชทั้งสิ้น อย่างไรก็ตามส่วนที่เป็นอวัยวะพื้นฐานที่ทำให้พืชเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวที่สร้างอาหารเองได้เพื่อการเจริญเติบโตได้แก่ส่วนที่มีรงควัตถุสีเขียวซึ่งส่วนใหญ่จะได้แก่ใบ หน้าที่หลักสามประการของใบคือ การสังเคราะห์ด้วยแสง หายใจ และคายน้ำ

 

3.4 การเจริญเติบโตและกายวิภาคของพืช                    

    การเจริญเติบโตของพืชเป็นปรากฏการณ์ที่สลับซับซ้อน และเกี่ยวข้องกับปัจจัยต่างๆ เป็นตัวควบคุมทั้งปัจจัยสภาพแวดล้อมภายนอก ได้แก่ แสง อุณหภูมิ ความชื้น และธาตุอาหารต่างๆ และปัจจัยภายในต้นพืช ได้แก่ ฮอร์โมน และลักษณะทางพันธุกรรมของพืชจะเป็นตัวกำหนดแบบแผนและลักษณะการเจริญเติบโตและพัฒนาของพืช

    3.4.1 การเจริญในระยะเอมบริโอ                    

    ภายหลังจากที่มีการปฏิสนธิของไข่และละอองเรณู (pollen) ผลที่ได้คือไซโกต (zygote) และเอนโด สเปิร์ม (endosperm) ซึ่งอยู่ภายในออวุล (ovule) ต่อมาออวุลจะเจริญเป็นเมล็ด (รูปที่ 3.2)

รูปที่ 3.2 แสดงการเจริญในระยะเอมบริโอ

รูปที่ 3.2.1 แสดงส่วนของผล เมล็ด และ คัพภะภายในเมล็ด

    3.4.2 การงอกของเมล็ด

                    http://www.usd.edu/biol/labs/101/angio01.htm

    เมล็ดจะเริ่มงอกภายหลังจากที่มีการดูดซับน้ำ เป็นผลทำให้ใบเลี้ยงพองบวมและเร่งการเกิดเมแทบอลิซึม (metabolism) ของเอมบริโอ (embryo) ทำให้เซลล์เกิดการแบ่งตัวและเพิ่มขนาดของเซลล์โดยการดูดน้ำเข้ามาภายในเซลล์ในพืชใบเลี้ยงคู่ส่วนใหญ่ การเติบโตของเอมบริโอมีผลทำให้ใบเลี้ยงแยกออก โดยมีส่วนของแกน hypocotyl-radicle เจริญโผล่ออกมาจากเมล็ดก่อน ในลักษณะโค้งงอเพื่อดันใบเลี้ยงขึ้นมาเหนือดิน ต่อมาส่วนของ epicotyl ก็เจริญตามมาอย่างรวดเร็ว และส่วน radicle ก็จะสร้างระบบรากขึ้นมาเพื่อทำหน้าที่ค้ำจุนต้น ดูดน้ำและธาตุอาหาร ในพืชใบเลี้ยงเดี่ยว แกน hypocotyl-radicle มีการเจริญหยั่งลึกลงไปในดิน ใบเลี้ยงจึงไม่โผล่ขึ้นมาเหนือดิน ส่วนที่เจริญเหนือผิวดินจึงเป็นส่วนของ epicotyl ทั้งหมด รายละเอียดการงอกจะกล่าวต่อไปในบทที่ 7

   3.4.3 การเติบโตและการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ในพืช                    

หลังจากเมล็ดงอกแล้ว ต้นกล้าจะยืดตัวออกอย่างช้าๆในระยะเริ่มต้นแล้วจึงเข้าสู่ช่วงที่มีการ เจริญเติบโตอย่างรวดเร็วและเป็นเวลานาน หลังจากนั้นการเติบโตจะช้าลงอีกหรือหยุดเติบโตเมื่อแก่เต็มที่ (รูปที่ 3.3)

รูปที่ 3.3 ชืพจักรของพืชปีเดียว

 

    3.4.4 การเติบโตของราก                    

    บริเวณเติบโตของรากจากปลายสุดขึ้นมาแสดงดังรูปที่ 3.4 โดยปลายสุดของรากมีหมวกราก (root cap) ซึ่งประกอบด้วยกลุ่มเซลล์พาเรงคิมา (parenchyma) ที่ไม่สามารถแบ่งตัวได้ เซลล์กลุ่มนี้สร้างวุ้นออกมาเคลือบผิวของหมวกราก เพื่อให้รากชอนไชเข้าไปในดินได้สะดวกในขณะที่รากมีการยืดตัว เมื่อปลายรากชอนไชเข้าไปในดินผิวของหมวกรากจะฉีกขาด แต่จะมีเซลล์ใหม่มาทดแทนจากการแบ่งเซลล์ของเนื้อเยื่อเจริญปลายราก (apical meristem) ซึ่งอยู่ถัดจากหมวกรากขึ้นไปเล็กน้อย มีความยาวประมาณ 1 ซม. กลุ่มเซลล์บริเวณนี้มีขนาดเล็กและแบ่งตัวเร็ว เซลล์ที่ได้จากการแบ่งตัวของเนื้อเยื่อเจริญนี้จะไปเป็นเนื้อเยื่อถาวรขั้นต้น (primary tissue) ของราก บริเวณเนื้อเยื่อเจริญ และบริเวณเหนือขึ้นไปซึ่งเป็นกลุ่มเซลล์ที่สามารถแบ่งตัวได้อยู่ รวมเรียกว่า บริเวณของการแบ่งตัว (region of cell division)             ถัดขึ้นไปเป็นบริเวณของการยืดยาว (region of elongation) ในบริเวณนี้เซลล์ยืดตัวยาวออก เป็นการเพิ่มความยาวให้กับราก บริเวณเหนือจากนี้ขึ้นไปเซลล์จะไม่มีการยืดตัว ดังนั้นการเจริญเติบโตทางด้านความยาวของรากเกิดอยู่ใกล้บริเวณปลายรากนั่นเอง และช่วยให้รากแทงลงไปสู่ดินด้วย

    ถัดขึ้นไปเป็นบริเวณกลุ่มเซลล์ที่เริ่มมีการแปลี่ยนแปลงรูปร่าง (zone of differentiation) หรือเป็นบริเวณที่เซลล์โตเต็มที่ (region of maturation) และเป็นเนื้อเยื่อถาวรชั้นต้น ในบริเวณนี้จะมีขนรากเกิดขึ้นด้วย และอาจเรียกบริเวณนี้อีกอย่างว่า บริเวณขนราก (root hair zone)

 

รูปที่ 3.4 แสดงกายวิภาคบริเวณเติบโตของราก

    กลุ่มเซลล์ที่ต่อไปเจริญเป็นเนื้อเยื่อถาวร เรียกเนื้อเยื่อเจริญปฐมภูมิ (primary meristematic tissues) สามารถแยกออกได้ 3 กลุ่ม คือ

    1) โพรโทเดิร์ม (protoderm) ซึ่งต่อไปเจริญให้เนื้อเยื่อผิว เพื่อทำหน้าที่ดูดน้ำและเกลือแร่ โดยผ่านทางรากขนอ่อน

    2) โพรแคมเบียม (procambium) ซึ่งต่อไปเจริญเป็นเนื้อเยื่อท่อลำเลียง และแคมเบียม

    3) เนื้อเยื่อเจริญกราวน์ (ground meristem) ซึ่งต่อไปเจริญให้คอร์เทกซ์ เพื่อทำหน้าที่สะสมแป้งและสารต่างๆ

    3.4.5 การเติบโตของลำต้น                    

    พืชทุกชนิดมีการเติบโตทางด้านความสูง เนื้อเยื่อใหม่เพิ่มขึ้นด้านปลายยอด (shoot tip) ในลำต้นบางชนิดมีการเติบโตทางด้านกว้างด้วย โดยเนื้อเยื่อเพิ่มขึ้นตามแนวเส้นรอบวงของต้น การเติบโตทางด้านความสูงเป็นการเติบโตปฐมภูมิ (primary growth) การเจริญด้านกว้างจะเกิดตามมาทีหลังเป็นการเติบโตทุติยภูมิ (secondary growth)

    1) การเติบโตปฐมภูมิของลำต้น

    บริเวณปลายยอดของลำต้น มีกลุ่มเซลล์ที่มีรูปร่างคล้ายโดม คือเนื้อเยื่อเจริญของยอด (apical meristem) เซลล์บริเวณนี้มีนิวเคลียส (nucleus) และแวคิวโอล (vacuole) ใหญ่ มีไซโทพลาสซึม (cytoplasm) หนาแน่น และมีอัตราการแบ่งเซลล์สูง เพื่อเพิ่มทั้งจำนวนและขนาดรูปร่างของเซลล์ มีผลทำให้ลำต้นยืดตัวสูงขึ้น ถัดจากเนื้อเยื่อเจริญปลายยอดลงมาเล็กน้อยพบเนื้อเยื่อเจริญปฐมภูมิแยกออกได้เป็น 3 กลุ่มเหมือนกับราก ซึ่งต่อไปเนื้อเยื่อเจริญปฐมภูมินี้จะเจริญไปเป็นเนื้อเยื่อถาวร (รูปที่ 3.5)

รูปที่ 3.5 แสดงกายวิภาคของยอดอ่อน

    2) การเติบโตทุติยภูมิของลำต้น

    แคมเบียมมีการแบ่งตัวให้เป็นโฟลเอมทุติยภูมิ (secondary phloem) และไซเลมทุติยภูมิ (secondary xylem) และมีการสร้างคอร์ก (cork) เกิดขึ้นจากการแบ่งตัวของคอร์ก แคมเบียม           

    3.4.6 การเจริญของใบ                    

    การเกิดใบเริ่มจากกลุ่มเซลล์ที่อยู่บริเวณด้านข้างของเนื้อเยื่อเจริญปลายยอด เรียกกลุ่มเซลล์นี้ว่า leaf initials ซึ่งอยู่แถวนอกสุดของเนื้อเยื่อเจริญปลายยอด และค่อยเติบโตเป็นปุ่มนูนขึ้นมา เรียกว่า leaf primodium ถัดลงมาด้านล่างจะเป็นแนวของเนื้อเยื่อโพรแคมเบียม ซึ่งเชื่อมระหว่าง leaf primodium และเนื้อเยื่อลำเลียงของลำต้น

3.5 สรีรวิทยาพื้นฐานที่สำคัญต่อการสร้างและการใช้พลังงานของพืช                    

   3.5.1 การสังเคราะห์ด้วยแสง                    

    เป็นกระบวนการสำคัญที่พืชสีเขียวนำพลังงานแสงเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมี เพื่อมาใช้ให้เกิดประโยชน์ใน

การสร้างอาหารโดยเปลี่ยนจากโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์จากบรรยากาศซึ่งมีอยู่ประมาณ 0.03 เปอร์เซ็นต์ หรือ 340 ppm และน้ำซึ่งได้มาจากดินโดยผ่านทางรากไปเป็นคาร์โบไฮเดรตคือน้ำตาลหรือแป้ง รวมทั้งการปลดปล่อยออกซิเจนและน้ำออกมา

    กระบวนการโดยทั่วไปของการสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถแสดงได้ด้วยสมการสรุปดังนี้

 

    สิ่งมีชีวิตทั้งหลายจะนำอาหารนี้ไปใช้ในกระบวนการเมแทบอลิซึมต่างๆ เพื่อสร้างสารประกอบอื่นๆ ที่จำเป็นต่อการดำรงชีพ อาหารที่พืชสร้างขึ้นมานี้นอกจากจะเป็นประโยชน์ต่อพืชเองแล้ว ยังเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตทั้งมวลที่ไม่สามารถสร้างอาหารโดยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ โดยจะเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญในกระบวนการเมแทบอลิซึมต่างๆและการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตทั้งหลายรวมทั้งมนุษย์ด้วย ดังนั้นการทราบถึงกระบวนการในการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงเป็นแนวทางหนึ่งที่จะสามารถนำมาประยุกต์ใช้เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของผลผลิต

    ขั้นตอนของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเมื่อศึกษาโดยละเอียดแล้วค่อนข้างจะยุ่งยากซับซ้อน ซึ่งจะประกอบด้วยการเปลี่ยนพลังงานแสงมาเป็นพลังงานเคมีคือ ATP (adenosine triphosphate) และ NADPH2 (reduced nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate) ในขณะที่มีแสงโดยคลอโรฟิลล์ (chlorophyll) หลังจากนั้นจึงจะมีการตรึงแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์โดยใช้พลังงานเหล่านั้นเกิดการสังเคราะห์ทางชีวเคมีได้สารประกอบคาร์โบไฮเดรต มีการค้นพบว่า พืชต่างชนิดที่มีการวิวัฒนาการและปรับตัวในสภาพแวดล้อมต่างกันกล่าวคือ พืชในเขตร้อนหลายชนิดสามารถจะตรึงแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้มีประสิทธิภาพสูงกว่าพืชในเขตหนาวหรือเขตอบอุ่นของโลก ทั้งนี้เนื่องจากว่าปฏิกิริยาชีวเคมีที่เป็นวัฎจักรของการสังเคราะห์เป็นคนละแบบกัน กล่าวคือมีระบบของเอนไซม์ต่างกันในพืชทั้งสองกลุ่ม กลุ่มพืชที่มีประสิทธิภาพในการสังเคราะห์ด้วยแสงสูงนิยมเรียกว่า พืชซี 4 (C4-plant) และอีกประเภทที่มีประสิทธิภาพการสังเคราะห์ด้วยแสงต่ำกว่าเรียกว่า พืชซี 3 (C3-plant) ทั้งนี้เป็นการเรียกชื่อตามสารประกอบตัวแรกที่ได้มาจากการตรึง CO2 ซึ่งประกอบจากโครงสร้างด้วยอะตอมของคาร์บอน 4 ตัว และ 3 ตัว ตามลำดับ ธรรมชาติของพวกพืชซี 3 จะมีการหายใจอีกประเภทหนึ่งซึ่งเกิดขึ้นในขณะที่มีแสงเรียกว่า การหายใจแสงหรือโฟโตเรสพิเรชัน (photorespiration) ซึ่งใช้สารอาหารที่สังเคราะห์ได้เป็นวัตถุดิบ ถือว่าเป็นการสูญเสียทางหนึ่งที่พืชซี 4 จะไม่มีกระบวนการนี้

    นอกจากนี้ยังพบวัฎจักรการสังเคราะห์อาหารของพืชแบบอื่นอีกเช่นที่พบในต้นสับปะรดที่เรียกว่า พืชซีเอเอม (CAM = crassulacean acid metabolism) ซึ่งมีอยู่ในพืชไม่กี่ชนิด รายละเอียดในเรื่องของการสังเคราะห์ด้วยแสงประเภทต่างๆ นี้จะได้เรียนในขั้นสูงต่อไป

    3.5.2 การหายใจแสง                    

    การหายใจแสงหรือโฟโตเรสพิเรชัน เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในขณะที่พืชมีการสังเคราะห์ด้วยแสง โดยพบว่าพืชมีการใช้ออกซิเจนและปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ในอัตราที่สูงกว่าในขณะที่พืชไม่ได้รับแสง การหายใจหรือการคายคาร์บอนไดออกไซด์ของพืชในสภาพที่ถูกกระตุ้นโดยแสงนี้เรียกว่า การหายใจแสงหรือโฟโตเรสพิเรชัน ซึ่งเป็นกระบวนการที่แตกต่างจากการหายใจที่เกิดขึ้นตามปกติ (respiration หรือ dark respiration) ในไมโทคอน เดรีย (mitochondria) ทั้งนี้เพราะโฟโตเรสพิเรชันจะเกิดขึ้นเฉพาะในเนื้อเยื่อพืชสีเขียวที่มีคลอโรพลาสต์ (chloroplast) ในขณะที่มีแสงเท่านั้น รวมทั้งปฏิกริยาเคมีต่างๆ ที่เกี่ยวข้องในกระบวนการโฟโตเรสพิเรชันจะแตกต่างกับการหายใจในที่มืด

    3.5.3 การคายน้ำ                    

    น้ำในต้นพืชประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์ จะมีการปลดปล่อยสู่บรรยากาศภายนอกโดยกระบวนการคายน้ำ (transpiration) ทางปากใบ (stomata) เมื่อมีการคายน้ำเกิดขึ้น พืชก็จะต้องมีการดูดน้ำจากดินและลำเลียงไปยังส่วนต่างๆ เช่น ลำต้น ใบและยอด เพื่อทดแทนน้ำที่สูญเสียไปเนื่องจากการคายน้ำ

    การคายน้ำของพืชเกิดโดยการแพร่ของไอน้ำจากช่องว่างที่อยู่ใต้ปากใบ ปกติช่องนี้จะเปียกชื้นอยู่ตลอดเวลา ดังนั้นวอเตอร์โพเทนเชียล (water potential) ของช่องว่างใต้ใบจึงมักมีค่าสูงกว่าวอเตอร์โพเทนเชียลของอากาศภายนอก โดยเฉพาะอย่างยิ่งวันที่มีอากาศร้อน ความชื้นในอากาศต่ำ น้ำจะระเหยออกจากปากใบสู่ภายนอก ภายหลังการคายน้ำของพืช ค่าวอเตอร์โพเทนเชียลของไอน้ำภายในช่องว่างใต้ปากใบจะลดลง น้ำจากผนังเซลล์ข้างเคียงที่มีค่าวอเตอร์โพเทนเชียลสูงกว่าจะแพร่เข้ามาแทนที่ โดยหลักการเดียวกัน ผนังเซลล์จะไปดึงน้ำจากภายในเซลล์ การสูญเสียน้ำภายในเซลล์ ทำให้ค่าวอเตอร์โพเทนเชียลของเซลล์ลดลง น้ำจากเซลล์ข้างเคียงจะเกิดการออสโมซิสเข้าไปแทนที่ กระบวนการดังกล่าวนี้จะเกิดต่อเนื่องไปเรื่อยๆ จนถึงท่อน้ำของใบ จากโมเลกุลของน้ำในใบดึงโมเลกุลของน้ำในต้นและของราก จนในที่สุดรากจะไปดึงน้ำจากดิน

    เนื่องจากพืชดูดน้ำในอัตราที่ช้ากว่าการคายน้ำ ทำให้ท่อน้ำอยู่ในสภาพที่ถูกดึง แรงที่ทำให้น้ำเคลื่อนขึ้นสู่ต้นพืชเป็นแรงที่ต้องต้านแรงดึงดูดของโลก และแรงต้านแรงเสียดทานจากผนังเซลล์ น้ำในไซเลมจะอยู่ภายใต้แรงดึง (tension) ดึงน้ำจากส่วนรากไปสู่ส่วนยอดของพืชได้เนื่องจากคุณสมบัติของผนังเซลล์ท่อลำเลียงมีแรงที่ยึดเกาะกับโมเลกุลของน้ำ (adhesion) ตลอดทั้งโมเลกุลของน้ำมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกัน (cohesion) ทำให้โมเลกุลของน้ำเคลื่อนที่ต่อเนื่องกันและถูกดึงขึ้นแบบแมสโฟล (mass flow) ในท่อไซเลม ในพืชที่มีลำต้นสูงๆหรือพืชที่อยู่ในที่แห้งแล้งแรงดึงที่เกิกขึ้นจะมีค่าสูงมาก ในขณะที่พืชที่ขึ้นในที่ชุ่มชื้นหรือมีน้ำขังแรงดึงจะมีค่าต่ำ สำหรับในรากแรงดึงที่เกิดขึ้นนี้ทำให้เกิดความต่างระดับของ ไฮโดรสแทติกเพรสเชอร์ (hydrostatic pressure) ระหว่างไซเลมและดิน หรือเกิดจากความต่างระดับของค่าวอเตอร์โพเทนเชียล ทำให้น้ำเคลื่อนที่เข้าสู่รากได้ น้ำจึงสามารถเคลื่อนที่จากดินไปยังรากผ่านเข้าสู่ลำต้น ใบ และระเหยสู่บรรยากาศโดย กระบวนการคายน้ำของพืช

    การคายน้ำของพืชขึ้นอยู่กับปัจจัยทางธรรมชาติ เช่น ความแห้งแล้งของบรรยากาศ ชนิดของพืช ปริมาณมากน้อยของพื้นที่ใบ และความหนาของผิวใบ เป็นต้น การคายน้ำจะเกิดขึ้นส่วนมากผ่านทางปากใบ แต่ถ้าผิวใบบางอาจจะระเหยได้โดยตรงทางผิวใบได้ เมื่อบรรยากาศร้อนและแห้ง ใบจะมีการคายน้ำมากกว่าการดูดน้ำโดยราก เมื่อกรณีเช่นนี้เกิดขึ้นเซลล์ของพืชก็จะคลายความเต่ง (turgidity) และทำให้ใบและลำต้นเหี่ยวลู่ลง เมื่อได้รับความชื้นจากบรรยากาศหรืออากาศเย็นลงจะทำให้มีการคายน้ำลดลง พืชจะพยายามคืนสู่สภาพเดิม กรณีที่เกิดแห้งแล้งมากก็ไม่อาจจะคืนสู่สภาพเดิมได้ทำให้พืชเหี่ยวแห้งตายในที่สุด

    3.5.4 การดูดน้ำและการลำเลียงน้ำของพืช                    

    พืชทั่วไปได้รับน้ำและธาตุอาหารที่ละลายได้ในน้ำที่อยู่ในดิน โดยพืชดูด (adsorption) เข้าทางราก ส่วนของรากที่มีบทบาทสำคัญในการดูดน้ำคือบริเวณขนราก

    น้ำที่อยู่ในดินสามารถเคลื่อนย้ายไปสู่รากได้ โดยเกิดจากความแตกต่างของวอเตอร์โพเทนเชียลของรากกับน้ำในดิน โดยทั่วไปค่าวอเตอร์โพเทนเชียลของน้ำในดินจะมีค่าสูงกว่าในราก ฉะนั้นน้ำจะเคลื่อนที่จากดินเข้าสู่รากได้ เมื่อรากพืชดูดน้ำจากดินแล้วจะมีการลำเลียงส่งไปยังลำต้น ใบ และยอด จึงทำให้ค่าวอเตอร์โพเทนเชียลในรากมีค่าค่อนข้างคงที่ไม่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการดูดน้ำมากนัก ปกติรากพืชจะมีค่าวอเตอร์โพเทนเชียลประมาณ –0.2 Mpa สำหรับค่าวอเตอร์โพเทนเชียลของดินจะเปลี่ยนแปลงไปตามปริมาณน้ำในดินซึ่งมีค่าเฉลี่ยประมาณ -0.05 Mpa ในดินที่อิ่มตัวด้วยน้ำจะมีค่าวอเตอร์โพเทนเชียลสูงกว่าในราก น้ำจึงเกิดการเคลื่อนที่จากที่มีค่าวอเตอร์โพเทนเชียลสูงในดินไปยังที่มีค่าวอเตอร์โพเทนเชียลต่ำในรากได้

    น้ำซึ่งรากพืชดูดเข้ามาทางขนรากและเคลื่อนที่ (translocation) ตามแนวรัศมีของรากเข้าสู่เซลล์ของท่อไซเลมในรากมีอัตราการเคลื่อนที่ของน้ำขึ้นกับความแตกต่างของแรงดันเป็นตัวผลักดัน เพื่อส่งน้ำต่อขึ้นไปยังลำต้น ใบ ยอด และส่วนอื่นๆ ของพืช และอาศัยแรงดึงอันเป็นผลเนื่องมาจากอัตราการคายน้ำของพืช และกระบวนการเมแทบอลิซึมซึ่งเกิดขึ้นภายในต้นพืช เช่น การสังเคราะห์ด้วยแสง การสร้างเซลล์ ปฏิกริยาการแยกสลายด้วยน้ำ หรือไฮโดรลิซิส (hydrolysis) ซึ่งต้องอาศัยน้ำเพื่อนำไปใช้ในกระบวนการต่างๆ เหล่านี้

    3.5.5 การสร้างผลผลิตของพืช                    

    ในการผลิตพืชนั้นเป้าหมายหลักคือ ต้องการให้ได้ผลผลิตสูง ความรู้จากวิชาการทางสรีรวิทยาของพืชสามารถจะนำมาประยุกต์สำหรับการเพิ่มผลผลิตได้ทางหนึ่ง และนำมาใช้เป็นข้อมูลในการเปลี่ยนแปลงพืชเพื่อให้พืชได้ใช้ปัจจัยสิ่งแวดล้อมต่างๆ อย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งนี้ต้องอาศัยนักปรับปรุงพันธุ์พืชในการรวมเอาลักษณะต่างๆ ที่ต้องการเข้ามาอยู่ในต้นเดียวกันของพืช เพื่อการควบคุมกลไกทางสรีรวิทยาต่างๆ นำไปสู่การให้ผลผลิตสูง วิทยาการนี้เรียกว่า สรีรวิทยาประยุกต์ในการผลิตพืช หรือบางแห่งเรียกว่า สรีรวิทยาพืชปลูก (crop physiology) เนื่องจากเป็นวิทยาการที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มผลผลิตของพืชสาขาหนึ่ง จึงควรที่จะทราบแนวความคิดเบื้องต้นเพื่อเป็นการปูพื้นฐานในการเรียนขั้นสูงต่อไป

    ขั้นตอนต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้างอาหารไปจนถึงการให้ผลผลิตของพืชในรูปสารอาหารต่างๆ สะสมไว้ในส่วนต่างๆ ของพืช สามารถแสดงด้วยแผนผังง่ายๆ ดังรูปที่ 3.6

    พืชได้วัตถุดิบในการสร้างอาหารคือ น้ำ ธาตุอาหาร จากดินโดยราก และ CO2 จากอากาศโดยใบ ปัจจัยที่เป็นข้อจำกัดในการดูดน้ำและแร่ธาตุจากดินโดยราก และตรึง CO2 จาก บรรยากาศโดยใบ เป็นปัจจัยที่จะกำหนดปริมาณอาหารที่พืชสร้างขึ้น นอกจากนั้นยังขึ้นอยู่กับความสามารถของใบซึ่งเปรียบเสมือนเป็นโรงงานในการสร้างอาหาร ชนิดของพืชและพันธุ์พืช ดังนั้นจึงเป็นทั้งปัจจัยจากภายนอกและภายในของพืชที่ควบคุมปริมาณการสร้างอาหาร การที่จะให้พืชสร้างอาหารมากจึงมีหลักอยู่ว่าจะต้องมีการปรับปรุงแก้ไขปัจจัยที่เป็นจุดจำกัดเหล่านั้น

 

 

รูปที่ 3.6 ขั้นตอนเกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้างอาหารไปจนถึงการให้ผลผลิตของพืชในรูปสารอาหารต่างๆ สะสมไว้ในส่วนต่างๆ ของพืช

    ตัวอย่างในการปฏิบัติ เช่นการให้น้ำให้ปุ๋ยในช่วงเวลาที่เหมาะสม การจัดระยะระหว่างแถวระหว่างต้นเพื่อไม่ให้เกิดสภาพการแก่งแย่งวัตถุดิบต่างๆ ระหว่างกัน การคัดเลือกพืชที่มีทรงพุ่มดีเพื่อให้พืชมีโอกาสรับแสงได้มากที่สุด การปรับปรุงพันธุ์พืชเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการรับวัตถุดิบในการสร้างอาหารสูง ตลอดจนการใช้สารเคมีต่างๆ ปรับสภาพพืชและสิ่งแวดล้อม เช่น ใช้สารควบคุมการเจริญเติบโตยับยั้งไม่ให้พืชมีการเจริญเติบโตสูงเกินไป หรือยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ที่จะชักนำให้การสร้างอาหารที่ต้องการน้อยลง เป็นต้น

    เมื่อพืชได้อาหารจากการสร้างดังกล่าวแล้ว อาหารจะถูกส่งไปยังส่วนต่างๆ ของพืชเพื่อการเจริญเติบโตให้กับโครงสร้างใหม่ๆ โดยใช้พลังงานซึ่งได้มาจากการหายใจ ดังนั้นอาหารส่วนหนึ่งจึงถูกใช้ไปเพื่อการหายใจ นอกจากนี้พืชเก็บสะสมเป็นอาหารสำรองสำหรับการเจริญเติบโตของพืชในชั่วรุ่นต่อไป ซึ่งจะเก็บในส่วนต่างๆ เช่น เมล็ด ลำต้น ราก เป็นต้น อาหารประเภทคาร์โบไฮเดรตหรือแป้งที่จะเป็นอาหารทั้งคนและสัตว์ เป็นส่วนที่ต้องการให้พืชมีการสะสมมากที่สุด ซึ่งมีปัจจัยต่างๆ ที่เป็นข้อจำกัด ได้แก่ การเคลื่อนย้ายอาหารจากแหล่งผลิตไปยังส่วนที่จะเก็บ และปริมาณหรือขนาดของส่วนที่จะเก็บเกี่ยวเหล่านั้น และการควบคุมไม่ให้พืชมีการหายใจมาก

เกินจำเป็น เช่น การเกิดการบดบังใบมีผลทำให้จำกัดการสังเคราะห์ด้วยแสงและจะทำให้เกิดการหายใจสูง การใช้อาหารจึงมากกว่าการสร้าง เกิดการสูญเสียอาหารที่พืชควรเก็บสะสมไปได้ทางหนึ่ง ดังนั้นโดยหลักการแล้วก็คือ จะต้องจัดการอย่างไรเพื่อให้พืชมีการสังเคราะห์อาหารได้สูงสุด และสามารถที่จะนำไปใช้ประโยชน์สูงสุด

    เมื่อพิจารณาในเรื่องการสร้างอาหาร การเก็บและนำไปใช้ของพืชทั้งระบบจะเห็นได้ว่าทุกส่วนมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด ถ้าหากมีการสร้างอาหารน้อยแม้ว่าจะมีแหล่งรองรับใหญ่ก็ไม่สามารถจะรับให้เต็มได้ หรือในทางกลับกันก็เช่นเดียวกัน ได้มีผู้ใช้แนวความคิดอันนี้ตั้งเป็นทฤษฎีความสัมพันธ์ระหว่างแหล่งสร้างและแหล่งรองรับ โดยแหล่งสร้างหมายถึงส่วนที่สร้างอาหารให้แก่พืชซึ่งส่วนใหญ่หมายถึงใบ และแหล่งรองรับหมายถึงส่วนที่พืชนำอาหารนั้นไปใช้ในการสร้างโครงสร้าง การหายใจเพื่อการเจริญเติบโตและเก็บสะสม ในแง่การปรับปรุงผลผลิตจำเป็นต้องควบคุมส่วนทั้งสองให้อยู่ในลักษณะสมดุลและเหมาะสมไม่มากหรือน้อยไปข้างใดข้างหนึ่ง ในทางปฏิบัติมักจะพิจารณาปริมาณพื้นที่ใบพืชที่ยังมีหน้าที่สังเคราะห์ด้วยแสงได้ต่อหน่วยพื้นที่ปลูกซึ่งเรียกว่า ดัชนีพื้นที่ใบ (leaf area index ใช้คำย่อว่า LAI) เป็นขนาดหรือปริมาณของแหล่งสร้าง และองค์ประกอบของผลผลิต (yield components) ได้แก่ จำนวนผลหรือเมล็ดต่อต้นและขนาดของผลหรือเมล็ด เป็นต้น เป็นปริมาณของแหล่งรองรับ ส่วนทั้งสองมีความสำคัญต่อการสร้างผลผลิตซึ่งจะนำไปพิจารณาในการปรับปรุงผลผลิตซึ่งมีหลักการก็คือ ทำการวินิจฉัยในขณะนั้นว่าแหล่งสร้างหรือว่าแหล่งรองรับเป็นตัวจำกัด ก็จะทำการปรับปรุงส่วนนั้น

3.6 การปรับปรุงพันธุ์และการอนุรักษ์พันธุ์พืช                    

    3.6.1 วิวัฒนาการ การปรับตัว และการแพร่กระจายในสภาพธรรมชาติของพืช

    วิวัฒนาการ (evolution) ของสิ่งมีชีวิตไม่สามารถทราบได้แน่ชัดว่ามีมาตั้งแต่สมัยใด แต่อาศัยการพิสูจน์หลักฐานจากซากของสิ่งมีชีวิตโบราณว่าเมื่อเริ่มมีพืชเกิดขึ้น พืชชนิดต่างๆ มีความเกี่ยวดองกันในทางพันธุกรรมจนทำให้มีการตั้งทฤษฎีการวิวัฒนาการหลายทฤษฎีด้วยกัน เช่นทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วินใหม่ (theory of new Darwinian evolution) ซึ่งนำเอาทฤษฎีของดาร์วินแต่เดิมผสมผสานกับแนวความคิดของนักวิทยาศาตร์ยุคใหม่หลายคน โดยเฉพาะอย่างยิ่งของ Huxleyเสนอขึ้นมาในระหว่างช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ทฤษฎีนี้ได้กล่าวเสริมทฤษฎีของดาร์วินที่ว่า สิ่งมีชีวิตเกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างลักษณะต่อเนื่องกัน (spontaneous variation) นั้น มีสาเหตุมาจากการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบทางพันธุกรรมของพืชเองกล่าวคือ เกิดการผ่าเหล่า (mutation) ได้แก่การเปลี่ยนแปลง แลกเปลี่ยน เพิ่มหรือลดของยีนและหรือโครโมโซมต่างๆ ทำให้มีรูปร่างลักษณะผิดแผกแตกต่างกันออกไป สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติจะเป็นตัวคัดเลือก (natural selection) ให้พืชที่มีลักษณะซึ่งสามารถปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมนั้นได้เท่านั้น จึงจะมีชีวิตเหลือรอดอยู่ต่อไปได้ ซึ่งทฤษฎีของดาร์วินเดิมเรียกว่า "การต่อสู้เพื่อการอยู่รอด" (struggle for existence) หากสิ่งมีชีวิตชนิดใดมีการผันแปรในหมู่ประชากรของตัวเองต่ำเมื่อเกิดสภาพแวดล้อมวิปริตรุนแรงต่างๆ แล้ว ลักษณะความผันแปรที่มีอยู่น้อยของพืชนั้นจะทำให้มีโอกาสเหลือรอดน้อยด้วย จนบางชนิดต้องสูญเสียเผ่าพันธุ์ไปในที่สุด เช่น พืชหรือสัตว์บางอย่างที่พบแต่ซากของความเป็นอยู่ในอดีตสมัยหลายล้านปีมาแล้ว เป็นต้น พืชหรือสัตว์ที่มีอยู่ในปัจจุบันมีการวิวัฒนาการเปลี่ยนแปลงต่อเนื่องกันตลอดเวลา แต่เป็นไปอย่างเชื่องช้า การวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดต้องอาศัยเวลาเป็นล้านๆ ปี ปัจจุบันมนุษย์มีส่วนสำคัญอย่างมากที่เร่งการวิวัฒนาการให้เป็นไปตามที่ตนเองประสงค์

    การปรับตัวของพืชนั้นเกิดขึ้นควบคู่ไปกับการวิวัฒนาการ กล่าวคือผลจากการคัดเลือกจากสภาพธรรมชาตินั้น พืชที่เหลือรอดอยู่ได้เท่านั้นที่จะขึ้นในสภาพแวดล้อมนั้นได้ต่อไป โดยความหมายทั่วไปแล้วการปรับตัวของพืชคือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและหน้าที่ของส่วนของพืชเพื่อปรับเข้ากับสภาพแวดล้อมต่างๆ ที่พืชนั้นขึ้นอยู่ ซึ่งแตกต่างกันไปแล้วแต่ชนิดของพืช บางชนิดสามารถปรับตัวเองได้ในวงกว้าง เช่น ข้าวเจ้า ข้าวโพด ที่สามารถขึ้นได้ตั้งแต่เขตร้อนจนถึงเขตอบอุ่นและหนาวในขณะที่พืชบางชนิดปรับตัวเองได้ในวงแคบ เช่นพืชเมืองหนาวหลายชนิดไม่สามารถจะขึ้นได้ในเขตร้อน เป็นต้น การปรับตัวอาจจะมีการเปลี่ยนแปลงแต่เพียงลักษณะภายนอกที่ตอบสนองต่อสภาพแวดล้อม เช่น ต้นไม้ที่ขึ้นอยู่ในป่ามีลักษณะลำต้นสูงกว่าต้นไม้ชนิดเดียวกันที่ปลูกในที่โล่งแจ้ง ทั้งนี้เพราะสภาพป่านั้นจะมีต้นไม้ขึ้นอยู่หนาแน่น จะมีการยืดตัวของลำต้นแข่งขันกันรับแสงเพื่อการเจริญเติบโตตามปกติ การเปลี่ยนแปลงลักษณะนี้ไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมซึ่งเป็นการปรับตัวอีกลักษณะหนึ่งดังได้กล่าวมาแล้วในเรื่องของการวิวัฒนาการ

    การแพร่กระจายในสภาพธรรมชาติของพืชมีสาเหตุหนึ่งอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวโลกเป็นภูเขา แม่น้ำ มหาสมุทร และทะเลทราย เป็นต้น ทำให้ให้สิ่งมีชีวิตชนิดใดชนิดหนึ่งแยกตัวออกจากกันไปอยู่ในขอบเขตที่แตกต่างกันออกไป เช่น จากที่สูงไปอยู่ที่ต่ำ หรือกลับกันแยกไปอยู่ในเขตร้อนเขตหนาว ฯลฯ ซึ่งเรียกว่าแยกตัวกันทางสภาพภูมิศาสตร์และนิเวศน์ (geographical and ecological isolation) จึงเป็นการกระจายพันธุ์พืชไปอยู่ในส่วนต่างๆ ของโลกตามธรรมชาติ และจะมีการปรับตัวในสภาพแวดล้อมใหม่มากน้อยแล้วแต่ชนิดของพืช ดังได้กล่าวมาแล้วว่าพืชมีการวิวัฒนาการเปลี่ยนแปลงทางองค์ประกอบทางพันธุกรรมอยู่ตลอดเวลาทำให้ความใกล้ชิดเกี่ยวพันกันทางพันธุกรรมห่างไกลจากกันมากยิ่งขึ้น จนกระทั่งไม่สามารถที่จะสืบสายพันธุ์ร่วมกันได้ เรียกว่าการแยกตัวทางพันธุกรรมและทางสืบพันธุ์ (genetic and reproductive isolation)

    3.6.2 บทบาทของมนุษย์ที่มีต่อการแพร่กระจายของพืชและการปรับปรุงพันธุ์   

    ด้วยความจำเป็นเพื่อการอยู่รอดหรือความต้องการที่จะปรับสภาพความเป็นอยู่ของตนให้ดีและสะดวก

ยิ่งๆ ขึ้น มนุษย์จึงได้มีการดัดแปลงแก้ไขสภาพธรรมชาติต่างๆ ให้เป็นไปตามวัตถุประสงค์ของตน ในเรื่องของพืช มนุษย์มีบทบาทสำคัญยิ่งต่อการแพร่กระจายและต่อการวิวัฒนาการของพืช กล่าว คือการนำพืชป่ามาเป็นพืชปลูก ต่อมาเมื่อมีการคมนาคมสะดวก สามารถจะเดินทางไปได้ในระยะทางไกลๆ เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น ทำมาค้าขาย สำรวจ เผยแพร่ศาสนา ล่าอาณานิคม ตลอดจนการค้าทาส เป็นต้น มักมีการนำพืชโดยความตั้งใจหรือไม่ตั้งใจติดตัวไปด้วย เมื่อนำไปปลูกในสถานที่ใหม่บางแห่งพบว่าสามารถที่จะขึ้นได้ดีกว่าแหล่งหรือถิ่นกำเนิดเดิมของพืชนั้นก็มีมาก จึงมีการปลูกแพร่หลายในถิ่นใหม่ และกลายเป็นศูนย์กลางการผลิต (center of production) ที่สำคัญทางเศรษฐกิจของพื้นที่แถบนั้นหรือประเทศนั้นไป (ตารางที่ 3.3)

    ตารางที่ 3.3 ตัวอย่างการแพร่กระจายของพืชบางชนิดจากถิ่นกำเนิดเดิมไปสู่ที่ใหม่ ซึ่งกลายเป็นแหล่งผลิตสำคัญในปัจจุบัน

 

พืช

ถิ่นกำเนิดเดิม

แหล่งผลิตปัจจุบัน

ยางพารา (Hevea brasiliensis)

อเมริกาใต้

เอเซียตะวันออกเฉียงใต้

กาแฟ (Coffea arabica)

อะบิสซิเนีย (เอธิโอเปีย)

อเมริกากลางและใต้

โกโก้ (Theobroma cacao)

อเมริกาใต้

ประเทศกานาในอาฟริกา

ส้ม (Citrus spp.)

เอเซียตะวันออกเฉียงใต้

สหรัฐอเมริกา

ถั่วเหลือง (Glycine max)

เอเซียตะวันออกเฉียงเหนือ

สหรัฐอเมริกา

ถั่วลิสง (Arachis hypogaea)

อเมริกาใต้

อินเดียและจีน

ข้าวโพด (Zea mays)

อเมริกากลาง

สหรัฐอเมริกา

สับปะรด (Ananas comosus)

แถบประเทศบราซิล

เอเซียตะวันออกเฉียงใต้

 

    ยกตัวอย่างเช่น ยางพารา ซึ่งมีถิ่นกำเนิดในอเมริกาใต้แถบลุ่มน้ำอเมซอน ชาวอังกฤษชื่อ Henry A. Wickham (คศ. 1841-1928) นำเมล็ดยางพาราจากสวนพฤกษชาติคิว (The Royal Botanic Gardens at Kew) ประเทศอังกฤษมาปลูกที่สวนพฤกษชาติเมืองสิงคโปร์ และที่กัวลากังซาร์ รัฐเปรัค ประเทศมาเลเซีย ในราวปี พ.ศ.2424 โดยปลูกไว้เพียงไม่กี่ต้น เมื่อการปลูกกาแฟในมาเลเซียประสพปัญหาราคาผลผลิตต่ำและโรคระบาด ชาวสวนจึงปลูกยางพาราซึ่งให้รายได้ดีแทน และเนื่องจากมีสภาพภูมิประเทศเหมาะสม จึงมีการปลูกกันทั่วประเทศกลายเป็นผู้นำการผลิตยางพารามากที่สุดในโลกในระยะต่อมา ผู้ที่นำยางพาราเข้ามาปลูกในประเทศไทยที่ภาคใต้ (ซึ่งมีภูมิอากาศใกล้เคียงกับประเทศมาเลเซีย) เป็นครั้งแรกคือ พระยารัษฎานุประดิษฐ์มหิศรภักดี สมัยเป็นเจ้าเมืองตรังในราว พ.ศ.2442 จนกระทั่งมีการปลูกแพร่หลายไปทั่วภาคใต้ ทำรายได้หลักให้กสิกรในภาคใต้ปัจจุบัน และผลิตเป็นสินค้าออกจำหน่ายมากพืชหนึ่งของโลก มีพืชอีกหลายชนิดที่นำมาปลูกในบ้านเราแล้วได้ผลดีและแพร่หลายกลายเป็นพืชเศรษฐกิจ เช่น มันสำปะหลัง (ถิ่นกำเนิดในทวีปอเมริกาใต้) ข้าวโพด (ถิ่นกำเนิดในอเมริกากลาง) และที่มีแนวโน้มในอนาคตเช่น ปาล์มน้ำมัน เป็นต้น ในการนำพืชเข้ามาปลูกในถิ่นใหม่มีส่วนทำให้เกิดผลเสียหายต่อเศรษฐกิจได้เช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าพืชนั้นได้มีการขยายพันธุ์แพร่หลายไปรวดเร็วและควบคุมได้ยากจนกลายเป็นวัชพืชไป ตัวอย่างเช่น ผักตบชวา (Fichbornia crassipes) ถูกนำมาจากประเทศอินโดนีเซีย ในราว พ.ศ. 2444 เพื่อเป็นไม้ดอก และหญ้าขจรจบ (Pennisetum pedicellatum, P. polystachyon) นำเข้ามาจากประเทศอินเดียในราว พ.ศ.2498 เพื่อเป็นหญ้าเลี้ยงสัตว์ ปัจจุบันได้กลายเป็นวัชพืชแพร่กระจายพันธุ์ไปทั่วประเทศทำความเสียหายต่อเศรษฐกิจของประเทศอย่างใหญ่หลวง เป็นต้น นอกจากนี้ในการนำพืชจากแหล่งอื่นมาปลูกอาจจะมีปัญหาในเรื่องโรคแมลงและศัตรูพืชอื่นๆ ที่อาจจะถูกนำเข้ามาพร้อมๆ กันด้วย ปัจจุบันประเทศต่างๆ จึงมีด่านตรวจและกักกันพืช (plant quarantine) ตรวจสอบพืชที่จะนำเข้าเพื่อป้องกันการเป็นแหล่งระบาดของศัตรูพืชต่างๆ ดังกล่าว จึงอาจจะกล่าวได้ว่า พืชแต่ละชนิดไม่จำเป็นต้องขึ้นได้ดีในแหล่งอันเป็นถิ่นกำเนิดเสมอไป ขึ้นอยู่กับโอกาสที่พืชชนิดนั้นจะแพร่กระจายไปสู่ที่อื่น และพบสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสมกว่าถิ่นเดิม ซึ่งโอกาสดังกล่าวมนุษย์มีบทบาทสำคัญเพราะมีการเสาะแสวงหาพืชที่เหมาะสมปลูกในท้องที่ของตน เพื่อต้องการเพิ่มพูนผลผลิตและรายได้อยู่เสมอ จึงเป็นกิจกรรมที่มีได้โดยไม่มีที่สิ้นสุด เมื่อได้ศึกษาถึงธรรมชาติของพืชและสภาวะแวดล้อมตลอดจนการตระหนักในเรื่องของการระบาดของศัตรูพืชโดยรอบคอบแล้ว การนำพืชที่มีแนวโน้มต่างๆ มาปลูกในท้องที่ใหม่อาจจะประสบความสำเร็จดังมีตัวอย่างให้เห็นจากอดีตแล้ว

    มนุษย์มีส่วนสำคัญในการเร่งการวิวัฒนาการของพืชเป็นอย่างมาก ทำให้พืชมีการเปลี่ยนแปลงต่างๆ เกิดขึ้นได้เร็วกว่าที่เกิดขึ้นในสภาพธรรมชาติหลายเท่า การวิวัฒนาการของพืชโดยเกิดจากการกระทำของมนุษย์นี้โดยนัยแล้วก็คือ "วิทยาการการปรับปรุงพันธุ์พืช" ซึ่งหมายถึง การเปลี่ยนแปลงหรือปรับปรุงพันธุกรรมพืชเพื่อให้ได้พันธุ์ใหม่ที่ดีกว่าเดิม โดยอาศัยศิลปะในการคัดเลือกและการช่างสังเกตุของนักปรับปรุงพันธุ์ร่วมกับหลักการทางวิทยาศาสตร์ในวิชาการสาขาต่างๆ เช่น พฤกษศาสตร์ของพืช พันธุศาสตร์และเซลล์พันธุศาสตร์ของพืช สรีรวิทยาของพืช โรคพืช กีฏวิทยา ชีวเคมี และสถิติสำหรับการวิจัยพืช เป็นต้น ทั้งนี้เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ตามที่ต้องการ เช่น การเพิ่มผลผลิต การปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมเพาะปลูก การต้านทานต่อโรคและแมลง คุณภาพดีและตรงกับความต้องการของตลาด เหมาะสมกับการเกษตรสมัยใหม่

    ประวัติในการปรับปรุงพันธุ์อาจกล่าวโดยสังเขปได้ว่า ในขั้นแรกมนุษย์ใช้วิธีการคัดเลือกลักษณะต่างๆ ที่ตนต้องการจากพืชพันธุ์ป่า แล้วนำมาปลูกทำให้มีการเปลี่ยนแปลงเป็นพืชปลูกที่แตกต่างจากพืชพันธุ์ป่าเดิมทุกทีๆ ต่อมาการคัดเลือกได้กลายเป็นวิธีการปรับปรุงพันธุ์พืชสมัยแรกและยังมีความสำคัญมาจนถึงปัจจุบันนี้ การเปลี่ยนแปลงโดยวิธีนี้มีตัวอย่างให้เห็นมากมาย เช่น การคัดเลือกเอาลักษณะใหญ่ของส่วนที่ต้องการเก็บเกี่ยว เช่น ผลใหญ่ ฝักใหญ่ รวงดก เป็นต้น การปรับปรุงพันธุ์มีความก้าวหน้ามากยิ่งขึ้นหลังจากที่มีการค้นพบที่สำคัญๆ โดยเฉพาะการค้นพบงานด้านพันธุศาสตร์ของเมนเดล ในปี ค.ศ. 1865 และมีการยอมรับในปี ค.ศ. 1900

    นับตั้งแต่ศตวรรษที่ 20 เป็นต้นมา ได้มีการค้นพบงานด้านพันธุ์ศาสตร์ที่เป็นประโยชน์ต่อการปรับปรุงพันธุ์พืชมากมาย จนกระทั่งการปรับปรุงพันธุ์พืชจัดเป็นสาขาหนึ่งที่จำเป็นอย่างยิ่งทางด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพ มนุษย์จึงใช้วิธีการผสมพันธุ์นำลักษณะที่ตนต้องการจากพืชคนละต้นให้มาอยู่ในต้นเดียวกัน ทำให้ได้พืชที่ได้รับการปรับปรุงดีขึ้นกว่าเดิมมากขึ้น เช่น ลักษณะให้ผลผลิตสูง ต้านทานโรคแมลงศัตรูพืชต่างๆ และปรับตัวในสภาพแวดล้อมนั้นๆ ดีขึ้น เป็นต้น ในทางการค้าก็มีการใช้ประโยชน์จากลูกผสม (hybrid) เพราะให้ผลผลิตดีกว่าพันธุ์ที่ใช้เป็นพันธุ์พ่อแม่เรียกว่าเกิดสภาพเฮเตอโรซิส (heterosis) ต่อมาเมื่อมีการค้นพบวิธีการทำให้พืชเกิดจากการผ่าเหล่าโดยใช้สารเคมีและรังสีต่างๆ ทำให้มนุษย์สามารถสร้างพืชชนิดเดียวกันให้มีรูปร่างลักษณะแตกต่างกันออกไปมากมายตาม ความต้องการของตน ตัวอย่างเช่น การทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของผักกะหล่ำได้เป็นกะหล่ำชนิดต่างๆ เช่น กะหล่ำปลี กะหล่ำปม และกะหล่ำดอก เป็นต้น ปัจจุบันวิทยาการทางด้านนี้ได้ก้าวหน้ายิ่งขึ้นมีการศึกษาถึงระดับโมเลกุลขององค์ประกอบทางพันธุกรรม กลไกการทำงานของยีนและสามารถตัดเอายีนจากพืชชนิดหนึ่งไปต่อเข้ากับยีนของพืชอีกชนิดหนึ่ง เพื่อให้พืชชนิดใหม่สร้างสิ่งต่างๆ ตามที่มนุษย์ต้องการเรียกวิทยาการนี้ว่า การตัดต่อยีนหรือพันธุวิศวกรรม ทำให้มีการคาดหวังกันว่าในอนาคตอันไม่ไกลนี้ มนุษย์จะสามารถบังคับให้พืชสร้างสิ่งที่ตนเองปรารถนาต่างๆ ได้สำเร็จ เช่นทำให้พืชอื่นๆ ตรึงไนโตรเจนได้อย่างพืชตระกูลถั่ว ให้พืชมีการสังเคราะห์ด้วยแสงสร้างอาหารคาร์โบไฮเดรตได้มาก และเพื่อเก็บเกี่ยวเป็นผลผลิตได้สูงกว่าเดิม เป็นต้น หากวิทยาการนี้ได้รับความสำเร็จจะเป็นการบุกเบิกยุคใหม่แห่งการวิวัฒนาการของพืชโดยฝีมือของมนุษย์ครั้งสำคัญยิ่ง

    3.6.3 การอนุรักษ์พันธุ์พืช                    

    พืชพรรณที่เกิดขึ้นตามธรรมชาตินับวันจะถูกทำลายสูญพันธุ์ไปเรื่อยๆ โดยสาเหตุหลายประการ คือ

    1) การขยายพื้นที่เป็นที่อยู่อาศัยของประชากรที่เพิ่มขึ้นทุกขณะ

    2) การเพิ่มเนื้อที่ปลูกพืชเศรษฐกิจของแต่ละท้องที่เพียงไม่กี่ชนิด ทำให้พื้นที่ป่าที่มีพืชพรรณไม้ธรรมชาติต่างๆ ถูกทำลายลงไปเรื่อยๆ

    3) การเกษตรแผนใหม่ที่ใช้สารเคมีกำจัดพืฃฃนิดอื่นๆ ซึ่งถือว่าเป็นวัชพืชของพืชปลูก

    4) การสร้างเขื่อนเก็บกักน้ำขนาดใหญ่ มีการทำลายป่าบริเวณกว้าง

    5) การตัดไม้ทำลายป่า

    6) การทำไร่เลื่อนลอย

    7) จากภัยธรรมชาติต่างๆ เช่น ไฟไหม้ป่า น้ำท่วม เกิดโรคแมลงศัตรูพืชระบาด เป็นต้น

    ดังนั้นจึงมีจำเป็นที่เกษตรกรและมนุษย์ในโลกจะต้องมีความคิดความรู้สึกและดำเนินการอนุรักษ์พันธุ์พืชด้วยเหตุผลและมีความสำคัญในแง่ต่างๆ ดังต่อไปนี้คือ เป็นการรักษาแหล่งทรัพยากรทางพันธุกรรม (genetic resources) อันได้แก่ ลักษณะต่างๆ ที่มีความแตกต่างกันเอาไว้ เพื่อใช้ในโอกาสที่ต้องการลักษณะใดลักษณะหนึ่งในโครงการผสมพันธุ์พืช ในการเกษตรแผนใหม่มีการใช้พันธุ์พืชที่ได้รับการปรับปรุงแทนพันธุ์พืชพื้นเมือง ทำให้พันธุ์พืชพื้นเมืองนับวันจะสูญพันธุ์ไปจนหมดสิ้น พันธุ์ที่ได้รับการปรับปรุงนั้นจะได้รับการคัดเลือกเอาลักษณะต่างๆ โดยเฉพาะผลผลิตหรือความต้านทานต่อโรคหรือแมลงเฉพาะอย่างไปในทิศทางเดียวกัน จะทำให้ความแปรปรวนต่างๆ ถูกจำกัดหรือลดลงไปเรื่อยๆ ถ้าหากว่าเกิดโรคหรือแมลงชนิดใดระบาด (ซึ่งมีตัวอย่างมาแล้วในอดีต เช่น การเกิดโรคเน่าของมันฝรั่งในยุโรป โรคราสนิมของกาแฟในประเทศ ศรีลังกา เป็นภัยพิบัติรุนแรง ทำให้ประเทศในยุโรปขาดอาหาร และในศรีลังกาต้องเลิกล้มการปลูกกาแฟอันเป็นพืชเศรษฐกิจโดยสิ้นเชิง เป็นต้น) จำเป็นจะต้องย้อนกลับไปหาเชื้อพันธุ์จากแหล่งธรรมชาติ ซึ่งได้แก่ พันธุ์พื้นเมืองต่างๆ และพันธุ์ป่าซึ่งมีความแปรปรวนสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งความทนทานต่อโรค แมลง และสภาพดินฟ้าอากาศไม่เหมาะสมต่างๆ ถ้าหากว่ามีการถูกทำลายไปเสียแล้วก็จะทำให้หมดโอกาสไป ในเรื่องนี้ทางองค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ ได้เพ่งเล็งถึงความสำคัญจึงให้การสนับสนุนเป็นครั้งแรก เมื่อประมาณ 20 ปีมานี้ โดยให้สถาบันวิจัยทางเกษตรนานาชาติต่างๆ ซึ่งจัดตั้งโดยความร่วมมือระหว่างรัฐบาลและมูลนิธิต่างๆ เพื่อการวิจัยพืชเฉพาะอย่างอยู่แล้ว ทำหน้าที่ในการเก็บรักษาพันธุ์พืชแต่ละชนิดนั้นสำหรับเป็นศูนย์กลางการแลกเปลี่ยนวัสดุทางพันธุกรรม ซึ่งเรียกกันว่า "ธนาคารยีน" (gene bank) ในปี พ.ศ. 2517 หน่วยงานที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยทางเกษตรของสหประชาชาติได้จัดตั้งคณะกรรมการเพื่อปฏิบัติการสงวนเชื้อพันธุกรรมพืชทางการเกษตรและป่าไม้นานาชาติขึ้น (IBPGR) ซึ่งมีแหล่งปฏิบัติการในปัจจุบันนี้ 3 แห่งด้วยกันคือ บริเวณตะวันออกใกล้ เมดิเตอร์เรเนียน และเอเซียตะวันออกเฉียงใต้ สำหรับที่เอเซียตะวันออกเฉียงใต้นั้น มีศูนย์ปฏิบัติงานอยู่ที่กรุงเทพฯ ปัจจุบันมีหน่วยงานต่างๆ ที่เกี่ยวข้องได้รับการสนับสนุนในการรวบรวมพันธุ์พืชชนิดต่างๆ

    ดังได้กล่าวมาแล้วว่า พืชปลูกในปัจจุบันนี้มีการกำเนิดมาจากพืชป่าทั้งสิ้น ยังมีพืชป่าหลายชนิดที่มนุษย์ยังไม่รู้จักนำมาใช้เป็นประโยชน์เช่น เป็นผลิตภัณฑ์เคมี ผลิตภัณฑ์เภสัชกรรมต่างๆ เป็นต้น ในปัจจุบันการวิเคราะห์หาชนิดและองค์ประกอบทางเคมีต่างๆ ของพืช เช่น สารประกอบประเภท อัลคาลอยด์ และสะเตอรอยด์ ซึ่งใช้ในวงการเคมีและเภสัชกรรมต่างๆ มีแนวโน้มสูงขึ้นจึงเป็นไปได้ว่าในอนาคตอาจจะมีพืชอุตสาหกรรมชนิดใหม่ๆ เกิดขึ้นได้อีกเสมอ ตราบใดที่แหล่งของพืชพรรณธรรมชาติไม่ถูกทำลายไป จะคงมีอยู่ให้มีการเสาะแสวงหาได้ นอกจากนี้แล้วยังมีพืชป่าอีกหลายชนิดที่อาจจะนำมาเป็นอาหารของคนและสัตว์ หรือวัตถุประสงค์อื่นๆ อีก ซึ่งควรแก่การศึกษาและค้นคว้าอย่างยิ่ง

    การอนุรักษ์พืชยังมีผลต่อการรักษาระบบนิเวศวิทยาด้วย การเปลี่ยนแปลงสภาพการเพาะปลูกก็ดี การตัดไม้ทำลายป่าก็ดี มีผลกระทบกระเทือนต่อระบบนิเวศน์ เนื่องจากสภาพสิ่งแวดล้อม เช่น แสง ความชื้น สภาพของดินและจุลินทรีย์ในดิน เป็นต้น ถูกเปลี่ยนไป พืชพรรณที่เกิดขึ้นอยู่ก่อนอาจจะตายไปและมีพืชพรรณใหม่ที่แพร่กระจายพันธุ์ได้รวดเร็วซึ่งมีไม่กี่ชนิดขึ้นมาแทนที่

    ประเทศไทยเป็นแหล่งที่มีพืชพรรณไม้ป่าขึ้นอยู่อย่างมากมาย และเป็นถิ่นกำเนิดของพืชหลายชนิด จึงสมควรอย่างยิ่งที่จะมีมาตรการบำรุงและอนุรักษ์พืชพันธุ์ป่าต่างๆ ไม่ให้ถูกทำลายไป นอกจากจะเป็นหน้าที่ของส่วนราชการของกรมป่าไม้ กระทรวงเกษตรและสหกรณ์ แล้วยังเป็นเรื่องของประชาชนทุกคนที่จะต้องช่วยกันรับผิดชอบ จึงมีความจำเป็นทุกๆ ฝ่ายจะต้องมีความสำนึกถึงความสำคัญของการอนุรักษ์ ดำเนินการทุกวิถีทางที่จะไม่ให้ทรัพยากรธรรมชาตินี้ต้องมีการสาบสูญพันธุ์ไปในที่สุด นอกจากนี้ปัจจุบันรัฐบาลได้พยายามผลักดันให้มีพระราชบัญญัติคุ้มครองพันธุ์พืชให้มีผลบังคับใช้ในไม่ช้า โดยมีเหตุผลหลัก 4 ประการ คือเพื่อส่งเสริมหรือสร้างแรงจูงใจให้นักปรับปรุงพันธุ์พืช วิจัยและพัฒนาพันธุ์พืชใหม่โดยอยู่ภายใต้หลักความปลอดภัยทางชีวภาพและความมั่นคงทางอาหาร เพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พันธุ์พืชพื้นเมือง เพื่อให้ความคุ้มครองสิทธิของเกษตรกรและชุมชน และสุดท้ายเพื่อให้สอดคล้องกับอนุสัญญาความหลากหลายทางชีวภาพ

3.7 บรรณานุกรม                    

รัตน์ เพชรจันทร์. 2514. ยางพารา. มงคลการพิมพ์ กรุงเทพฯ. หน้า 20-24.

สถาบันวิจัยข้าว กรมวิชาการเกษตร. 2526. การทำนาน้ำฝน. พิมพ์ครั้งที่ 5 กระทรวงเกษตรและสหกรณ์ กรุงเทพฯ.

Evans, L.T. (ed.) 1975. Crop Physiology. Cambridge University press. Cambridge. pp. 6-7.

Janick, J., Sherry, R.W., Woods, F.W. and Rutton, V.W. 1974. Plant Science : An Introduction to World Crops. 2nd edition. W.H. Freeman and Company. San Francisco.

Klein, R.M. and Klein, D.T. 1988. Fundamentals of Plant Science. Harper & Row, Publishers, Inc., New York. 617p.

Martin, J.H., Leonard, W.H. and Stamp, D.L. 1976. Principles of Crop Production. 3rd edition. Macmillan Publishing Co. Inc. pp. 3-18.

Mitchell, R.L. 1970. Crop Growth and Culture. The Iowa State University Press, Ames Iowa.

Park, R.D. and Eddowes, M. 1975. Crop Hisbandry. 2nd edition. Oxford University Press, Oxford.

Purseglove, J.W. 1977. Tropical Crops : Dicotyledons. Vol.1 and 2 combined. Longman Group Ltd. London. pp. 9-17.

Stoy, V. 1969. Interrelationships among photosynthesis, repiration and movement of carbon in developing crops. In : Physiological Aspects of Crop Yield. Eastin, JD., Haskins, F.A., Sullivan C.Y. and van Bavel CHM.ds). American Society of Agronomy and Crop Science Society of America. Madison, Wisconsin. pp. 195-196.

Tanaka, A. 1980. Source and Sink Relationship in Crop Production. Food & Fertilizer Technology Center Technical Bulletin No.52

Vogel G.H. and H. Angermann 1968. dtv-Atlas Zuer Biologie. Tafeln and Texte. Band II. Deutscher Taschenbuch Verlag GmbH & Co. KG. Munchen. pp. 450-452.

Williams C.N., 1975. The Agronomy of Major Tropical Crops. Oxford University Press, Oxford.

<<  สารบัญ >>//<<บทที่ 2 >>//<<บทที่ 4 >>