ปากใบของพืช คืออะไร? ทำหน้าที่สำคัญอะไร?

ปากใบของพืช

พืชจะมีส่วนของแผ่นใบ (blade) ที่แผ่ขยายออกไป และมีก้านใบ (petiole) เชื่อมอยู่กับลำต้นหรือกิ่ง ใบที่แผ่ออกไปเป็นการเพิ่มพื้นที่ในการรับแสง เพื่อนำไปใช้เป็นพลังงานในกระบวนการสังเคราะห์แสง (photosynthesis)

ปากใบของพืช (stomata)  มีหน้าที่สำคัญคือเป็นทางเข้าออกของน้ำและอากาศของพืชโดยตรง ซึ่งปากใบของพืชส่วนใหญ่จะอยู่ทางด้านล่างผิวใบของพืช เพราะเป็นที่รู้จักกันคือพืชต่างๆจะสังเคราะห์แสงได้ดีในช่วงที่มีแสงแดดมาก ปากใบจึงต้องอยู่ด้านล่างของพืช และผิวใบด้านบนของพืชก็จะมีสารคิวทินเคลือบอยู่หนา ซึ่งก็จะช่วยลดการคายน้ำออกทางปากใบพืชได้อีกทางหนึ่ง

ปากใบของพืช (stomata) เป็นเซลล์ชนิดหนึ่งที่มีลักษณะพิเศษเรียกว่าเซลล์คุม (guard cell) มีรูปร่างคล้ายเมล็ดถั่วสองอันประกบกัน และมีเซลล์ประกอบ (subsidiary cell) อยู่โดยรอบปากใบเป็นช่องทางให้น้ำแพร่ออกจากช่องว่างภายในใบสู่อากาศ และขณะเดียวกันก็เป็นช่องทางให้คาร์บอนไดออกไซด์แพร่จากอากาศเข้าสู่ช่องว่างภายในใบได้ ปากใบมีอยู่ทั้งด้านบนและด้านล่างของแผ่นใบ พืชส่วนใหญ่จะมีจำนวนปากใบด้านล่างของแผ่นใบมากกว่าด้านบน ผิวของแผ่นใบจะมีไขมันเคลือบอยู่หนาเพื่อลดการคายน้ำ ใบพืชจะมีจำนวนและขนาดของปากใบกระจายทั่วแผ่นใบไม่สม่ำเสมอกัน ปากใบไม่ได้มีอยู่เฉพาะบนแผ่นใบเท่านั้น ยังพบปากใบอยู่บนผิวของผลได้ด้วยเช่นกัน เช่น ผิวของผลมังคุด การลำเลียงธาตุอาหารที่อาศัยการไหลไปกับกระแสของการคายน้ำ เมื่อปากใบของผิวผลปิดแคบลง ในช่วงที่ฝนตกชุก (ไอน้ำในอากาศมีมาก ไม่มีแรงขับเคลื่อนให้น้ำไหลออกจากต้นพืช) ทำให้ธาตุอาหารไม่สามารถส่งไปได้เพียงพอกับการสร้างผนังเซลล์ของผลที่กำลังขยายขนาด จึงทำให้เซลล์แตกและเกิดอาการเนื้อแก้วยางไหลของผลมังคุด

การคายน้ำของพืช พืชจะคายน้ำสูบรรยากาศโดย 2 ช่องทาง คือ

1. คายน้ำผ่านทางปากใบ
2. คายน้ำผ่านทางรอยแตกที่ผิวของลำต้น

เปรียบเทียบปากใบของปาล์มน้ำมัน (ภาพขยาย x400)
a.) พันธุ์ดูรา
b.) พันธุ์พิสิเฟอรา
c.) พันธุ์เทเนอรา

ภาพจาก : plantstomata.wordpress.com

หน้าที่สำคัญของปากใบคืออะไร?

เรามักจะเข้าใจในวิวัฒนาการของพืช stoma ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อการคายน้ำ (transpiration) แต่หน้าที่หลักที่แท้จริงของ stomata คือการแลกเปลี่ยนก๊าซ (gas exchange) เนื่องจากพืชบกมีวิวัฒนาการในการสร้างชั้น cuticle (คิวติเคิล) เคลือบปิดผนังเซลล์ด้านนอกของ epidermal cell (เซลล์ผิว) เอาไว้ เพื่อลดอัตราการสูญเสียน้ำจากโครงสร้างภายในออกสู่บรรยากาศภายนอก เพราะพืชบกจำเป็นต้องรักษาระดับปริมาณน้ำภายในเซลล์เอาไว้ให้พอดีที่เซลล์จะรักษาแรงดันเต่งเอาไว้ได้ และทำให้เซลล์ทำงานได้ตามปกติ แต่ cuticle ก็ป้องกันไม่ให้ก๊าซภายนอกแพร่เข้าสู่โครงสร้างภายในของพืชด้วยเช่นกัน ดังนั้นพืชจำเป็นต้องมีช่องทางที่จะแลกเปลี่ยนก๊าซ เพื่อนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่จำเป็นต้องใช้ใน photosynthesis (กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง) เข้ามา
stomta คือโครงสร้างที่วิวัฒนาการมาเพื่อหน้าที่นี้แต่เมื่อ stomata เปิดทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนก๊าซ ย่อมเป็นช่องทางที่ทำให้ไอน้ำภายในโครงสร้างระเหยออกมาสู่บรรยากาศภายนอกได้ด้วยเช่นกัน ซึ่งทำให้เกิดกลไกของการคายน้ำทางปากใบ และเป็นสาเหตุทำให้เกิด transpiration pull (แรงดึงจากการคายน้ำ) เกิดขึ้นภายในเนื้อเยื่อท่อลำเลียงน้ำ และดูน้ำจากรากให้ลำเลียงขึ้นมาเป็นสายสู่ด้านบนได้

ปากใบเปิดได้อย่างไร?

ปากใบเปิดโดยแสงแดดกระตุ้นให้เซลล์คุมปั๊มไฮโดรเจนไอออน (H+) ออกจากเซลล์ เมื่อศักย์ไฟฟ้าในเซลล์ลดลงจากเดิม ช่องเปิดเฉพาะของโพแทสเซียมไอออน (K+ inward rectifier) จะเปิดให้โพแทสเซียมไอออน (K+) ที่อยู่ในเซลล์ประกอบไหลเข้าไปในเซลล์คุม นอกจากนี้ภายในเซลล์คุมจะมีการเพิ่มความเข้มข้นของตัวถูกละลายหลายชนิดอีกด้วย เช่น ซูโครส จึงทำให้พลังงานความเข้มข้นของน้ำภายในเซลล์คุมต่ำกว่าเซลล์ข้างเคียง (มีน้ำอยู่น้อยกว่า) K+ ที่เพิ่มขึ้นจะถูกขนส่งแบบใช้พลังงานเข้าสู่แวคูโอล (vacuole) และเซลล์จะสะเทินประจุของ K+ ด้วยสารมาเลท (malate) ความเข้มข้นของตัวละลายที่เพิ่มขึ้นในเซลล์คุม จะดึงให้น้ำไหลเข้าไปในเซลล์คุมด้วยความต่างศักย์ของพลังงานความเข้มข้นน้ำของเซลล์ประกอบที่สูงกว่าภายในเซลล์คุม เมื่อน้ำไหลเข้าไปในเซลล์คุมแล้ว จะทำให้ภายในเซลล์คุมมีพลังงานความดันสูงกว่าเซลล์รอบข้าง เซลล์คุมจึงเต่ง ทำให้ช่องปากใบเปิดกว้างขึ้น

ปัจจัยที่มีผลกระทบโดยตรงต่อการเปิด-ปิด ของปากใบ

ปัจจัยที่มีผลกระทบโดยตรงต่อการเปิด-ปิด ของปากใบ แต่เป็นผลกระทบที่ไม่ถาวร ได้แก่

• แสง
• ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ภายในเซลล์
• อุณหภูมิของใบ
• ค่าแรงดึงระเหยน้ำของอากาศ (VPDair)

เอกสารอ้างอิง
– วินัย อุดขาว. 2553. อัตราการคายน้ำและลักษณะพื้นผิวของผลมังคุดที่อยู่ภายในและภายนอกทรงพุ่ม. วิทยานิพนธ์ปริญญาโท, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. กรุงเทพฯ
– สุนทรี ยิ่งชัชวาลย์. 2551. เอกสารประกอบการสอน วิชาสรีรวิทยาเบื้องต้นของพืช เรื่อง Plant water relation. คณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน.
– http://www.krupbank.com/2015/11/blog-post_48.html
– http://kasetban.blogspot.com/2015/04/blog-post.html

แชร์บทความนี้