กระบวนการแพร่ของสาร
พืชได้แร่ธาตุอาหารจากดินในรูปของสารละลาย ซึ่งอนุภาคของแร่ธาตุจะแพร่กระจายจากบริเวณที่มีอนุภาคจำนวนมากไปสู่บริเวณที่มีอนุภาคของแร่ธาตุน้อยกว่า ทำให้ความเข้มข้นของสารละลายเท่ากันทั่วบริเวณนั้น การเคลื่อนที่ของอนุภาคแร่ธาตุในลักษณะนี้เรียกว่า "การแพร่" สำหรับแร่ธาตุในดินจะแพร่เข้าสู่เซลล์ขนรากได้ก็ต่อเมื่อความเข้มข้นของแร่ธาตุในดินมีมากกว่าภายในเซลล์ขนราก
หลักการแพร่ของสาร
การแพร่ของสาร (Diffusion) หมายถึง การเคลื่อนที่หรือการกระจายของโมเลกุลของสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารมาก (มีจำนวนโมเลกุลของสารมาก) ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารน้อย (มีจำนวนโมเลกุลของสารน้อย) โดยอาจผ่านเยื่อเลือกผ่าน หรือไม่ผ่านเยื่อเลือกผ่านก็ได้
การแพร่ของแก๊สเข้า - ออกจากราก
แก๊สออกซิเจน (O2) ที่อยู่ตามช่องว่างระหว่างอนุภาคดินจะแพร่เข้าสู่เซลล์ขนราก แล้วแพร่กระจายไปยังเซลล์ข้างเคียงต่อ ๆ กันไป ทั้งนี้เซลล์จะใช้แก๊สออกซิเจนในกระบวนการทางเคมีของเซลล์เพื่อสลายอาหารให้กลายเป็นพลังงาน และปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ออกมาจากเซลล์ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมานี้จะแพร่ออกในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการแพร่ของแก๊สออกซิเจน
ปัจจัยควบคุมอัตราการแพร่ของสาร
1) ความเข้มข้นของสาร ถ้าความเข้มข้นของสารระหว่างสองบริเวณมีค่าต่างกันมาก การแพร่จะเกิดขึ้นเร็ว โดยสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงจะแพร่ไปสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ
2) อุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิสูง การแพร่ของสารจจะเป็นไปอย่างรวดเร็ว เพราะอนุภาคของสารมีพลังงานจลน์สูง
3) ขนาดอนุภาคของสาร สารที่มีขนาดอนุภาคเล็กและมีน้ำหนักเบาจะแพร่ได้เร็วกว่าสารที่มีขนาดใหญ่และมีน้ำหนักมาก
4) ความสามารถในการละลายของสาร ถ้าสารที่แพร่สามารถละลายได้ดีจะมีอัตราการแพร่สูง
นอกจากนี้ยังพบว่า อัตราการแพร่ของสารขึ้นอยู่กับความดันและสิ่งเจือปนที่เป็นอุปสรรคต่อการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสารด้วย ทั้งนี้กระบวนการแพร่ของสารจะหยุดลงเมื่อทุกบริเวณมีความเข้มข้นของสารเท่ากัน (แต่อนุภาคของสารยังเคลื่อนที่อยู่ด้วยความเข้มข้นเท่ากัน)
กระบวนการออสโมซิส น้ำในดินเคลื่อนที่เข้าสู่ขนรากของพืชได้โดยวิธีออสโมซิสเนื่องจากมีน้ำในดินมากกว่าในเซลล์ขนราก น้ำในดินจึงเคลื่อนที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ขนราก ซึ่งทำหน้าที่เป็นเยื่อเลือกผ่านเข้าสู่เซลล์ขนราก จากนั้นน้ำจะถูกลำเลียงจากเซลล์ขนรากไปสู่เซลล์รากที่ติดกันไปจนถึงท่อลำเลียงน้ำ คือ ท่อไซเล็ม ดดยกระบวนการออสโมซิสเช่นเดียวกัน
หลักการออสโมซิส
ออสโมซิส (Osmosis) หมายถึง การเคลื่อนที่ของโมเลกุลของน้ำจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของน้ำมาก (มีจำนวนโมเลกุลของน้ำมาก) ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของน้ำน้อย (มีจำนวนโมเลกุลของน้ำน้อย) โดยผ่านเยื่อกั้นบาง ๆ ซึ่งจะทำหน้าที่เป็น เยื่อเลือกผ่าน (Semi - permeable membrane)
เยื่อเลือกผ่าน คือ เยื่อบาง ๆ ที่ยอมให้สารบางอย่างผ่านได้แต่สารบางอย่างผ่านไม่ได้ ตัวอย่างเช่น เยื่อหุ้มเซลล์ที่ทำหน้าที่เป็นเยื่อเลือกผ่าน
ปัจจัยที่มีผลต่อการดูดน้ำของราก
1) ปริมาณน้ำในดิน ดินที่มีปริมาณน้ำมากจะทำให้สารละลายในเซลล์รากอัตราการดูดน้ำของรากจะมีค่าสูง รากจึงดูดน้ำได้มาก ในสภาพน้ำท่วมขัง ปริมาณน้ำที่มากเกินไปจะทำให้รากพืชไม่ได้รรับออกซิเจน ถ้าอยู่ในสภาพนี้เป็นเวลานานพืชอาจตายได้
2) ความเข้มข้นของสารละลายในดิน ในดินที่มีแร่ธาตุปริมาณมาก จะทำให้ความเข้มข้นของสารละลายในดินสูงกว่าความเข้มข้นของสารละลายภายในเซลล์ราก น้ำในเซลล์รากจะแพร่ออกจากรากไปสู่ดิน เมื่อเกิดต่อเนื่องเป็นเวลานานพืชจะขาดน้ำและตาย
3) อุณหภูมิของดิน อุณหภูมิที่เหมาะต่อการดูดน้ำของพืชอยู่ระหว่าง 20-30 องศาเซลเซียส ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไป ปากใบจะปิดเพื่อลดการคายน้ำ ทำให้การดูดน้ำลดลงตามไปด้วย เพราะการคายน้ำจะทำให้เกิดแรงดึงน้ำจากรากขึ้นไปสู่ยอด คือ เมื่อมีการคายน้ำออก รากพืชก็จะดูดน้ำขึ้นมาทดแทนน้ำที่คายออกไป
4) การถ่ายเทอากาศในดิน ในดินที่มีอากาศถ่ายเทได้ดีจะทำให้พืชได้รับแก๊สออกซิเจนเพียงพอกับความต้องการกระบวนการต่าง ๆ สามารถดำเนินไปได้ด้วยดี และการดูดน้ำของรากก็จะเกิดในอัตราที่สูงด้วย
กระบวนการแอคทีฟทรานสปอร์ต
ในกรณีที่ปริมาณแร่ธาตุในดินมีมากกว่าในเซลล์ขนรากแร่ธาตุจะเคลื่อนเข้าสู่ภายในเซลล์ขนรากด้วยกระบวนการแพร่ในทางตรงช้าม ถ้าปริมาณแร่ธาตุในดินมีน้อยกว่าในเซลล์ขนราก แร่ธาตุจากดินยังสามารถแพร่เข้าสู่ภายในเซลล์ขนรากได้ตลอดเวลา ลักษณะเช่นนี้เรียกว่า แอคทีฟทรานสปอร์ต ซึ่งต้องใช้พลังงานจากเซลล์ขนรากช่วยในการแพร่
ดังนั้น แอคทีฟทรานสปอร์ต (Active transport) จึงหมายถึงการเคลื่อนที่ของอนุภาคสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของอนุภาคน้อยกว่าผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ไปสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นของอนุภาคมากกว่า โดยอาศัยพลังงงานของเซลล์ช่วยในการแพร่
แร่ธาตุที่พืชต้องการ ได้แก่ ไนเตรท ฟอสเฟต โพแทสเซียมและแมกนีเซียม ถ้าพืชขาดไนเตรทจะทำให้เติบโตช้า ใบเหลืองซีดขาดฟอสเฟตลำต้นจะแคระแกร็น ใบเล็ก ขาดโพแทสเซียม ลำต้นจะแคระแกร็น เจริญเติบโตช้า ขาดแมกนีเซียมจะทำให้ใบมีสีเหลืองซีด หลุดร่วงง่าย เป็นต้น
พืชได้แร่ธาตุอาหารจากดินในรูปของสารละลาย ซึ่งอนุภาคของแร่ธาตุจะแพร่กระจายจากบริเวณที่มีอนุภาคจำนวนมากไปสู่บริเวณที่มีอนุภาคของแร่ธาตุน้อยกว่า ทำให้ความเข้มข้นของสารละลายเท่ากันทั่วบริเวณนั้น การเคลื่อนที่ของอนุภาคแร่ธาตุในลักษณะนี้เรียกว่า "การแพร่" สำหรับแร่ธาตุในดินจะแพร่เข้าสู่เซลล์ขนรากได้ก็ต่อเมื่อความเข้มข้นของแร่ธาตุในดินมีมากกว่าภายในเซลล์ขนราก
หลักการแพร่ของสาร
การแพร่ของสาร (Diffusion) หมายถึง การเคลื่อนที่หรือการกระจายของโมเลกุลของสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารมาก (มีจำนวนโมเลกุลของสารมาก) ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารน้อย (มีจำนวนโมเลกุลของสารน้อย) โดยอาจผ่านเยื่อเลือกผ่าน หรือไม่ผ่านเยื่อเลือกผ่านก็ได้
การแพร่ของแก๊สเข้า - ออกจากราก
แก๊สออกซิเจน (O2) ที่อยู่ตามช่องว่างระหว่างอนุภาคดินจะแพร่เข้าสู่เซลล์ขนราก แล้วแพร่กระจายไปยังเซลล์ข้างเคียงต่อ ๆ กันไป ทั้งนี้เซลล์จะใช้แก๊สออกซิเจนในกระบวนการทางเคมีของเซลล์เพื่อสลายอาหารให้กลายเป็นพลังงาน และปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ออกมาจากเซลล์ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมานี้จะแพร่ออกในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการแพร่ของแก๊สออกซิเจน
ปัจจัยควบคุมอัตราการแพร่ของสาร
1) ความเข้มข้นของสาร ถ้าความเข้มข้นของสารระหว่างสองบริเวณมีค่าต่างกันมาก การแพร่จะเกิดขึ้นเร็ว โดยสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงจะแพร่ไปสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ
2) อุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิสูง การแพร่ของสารจจะเป็นไปอย่างรวดเร็ว เพราะอนุภาคของสารมีพลังงานจลน์สูง
3) ขนาดอนุภาคของสาร สารที่มีขนาดอนุภาคเล็กและมีน้ำหนักเบาจะแพร่ได้เร็วกว่าสารที่มีขนาดใหญ่และมีน้ำหนักมาก
4) ความสามารถในการละลายของสาร ถ้าสารที่แพร่สามารถละลายได้ดีจะมีอัตราการแพร่สูง
นอกจากนี้ยังพบว่า อัตราการแพร่ของสารขึ้นอยู่กับความดันและสิ่งเจือปนที่เป็นอุปสรรคต่อการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสารด้วย ทั้งนี้กระบวนการแพร่ของสารจะหยุดลงเมื่อทุกบริเวณมีความเข้มข้นของสารเท่ากัน (แต่อนุภาคของสารยังเคลื่อนที่อยู่ด้วยความเข้มข้นเท่ากัน)
กระบวนการออสโมซิส น้ำในดินเคลื่อนที่เข้าสู่ขนรากของพืชได้โดยวิธีออสโมซิสเนื่องจากมีน้ำในดินมากกว่าในเซลล์ขนราก น้ำในดินจึงเคลื่อนที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ขนราก ซึ่งทำหน้าที่เป็นเยื่อเลือกผ่านเข้าสู่เซลล์ขนราก จากนั้นน้ำจะถูกลำเลียงจากเซลล์ขนรากไปสู่เซลล์รากที่ติดกันไปจนถึงท่อลำเลียงน้ำ คือ ท่อไซเล็ม ดดยกระบวนการออสโมซิสเช่นเดียวกัน
หลักการออสโมซิส
ออสโมซิส (Osmosis) หมายถึง การเคลื่อนที่ของโมเลกุลของน้ำจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของน้ำมาก (มีจำนวนโมเลกุลของน้ำมาก) ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของน้ำน้อย (มีจำนวนโมเลกุลของน้ำน้อย) โดยผ่านเยื่อกั้นบาง ๆ ซึ่งจะทำหน้าที่เป็น เยื่อเลือกผ่าน (Semi - permeable membrane)
เยื่อเลือกผ่าน คือ เยื่อบาง ๆ ที่ยอมให้สารบางอย่างผ่านได้แต่สารบางอย่างผ่านไม่ได้ ตัวอย่างเช่น เยื่อหุ้มเซลล์ที่ทำหน้าที่เป็นเยื่อเลือกผ่าน
ปัจจัยที่มีผลต่อการดูดน้ำของราก
1) ปริมาณน้ำในดิน ดินที่มีปริมาณน้ำมากจะทำให้สารละลายในเซลล์รากอัตราการดูดน้ำของรากจะมีค่าสูง รากจึงดูดน้ำได้มาก ในสภาพน้ำท่วมขัง ปริมาณน้ำที่มากเกินไปจะทำให้รากพืชไม่ได้รรับออกซิเจน ถ้าอยู่ในสภาพนี้เป็นเวลานานพืชอาจตายได้
2) ความเข้มข้นของสารละลายในดิน ในดินที่มีแร่ธาตุปริมาณมาก จะทำให้ความเข้มข้นของสารละลายในดินสูงกว่าความเข้มข้นของสารละลายภายในเซลล์ราก น้ำในเซลล์รากจะแพร่ออกจากรากไปสู่ดิน เมื่อเกิดต่อเนื่องเป็นเวลานานพืชจะขาดน้ำและตาย
3) อุณหภูมิของดิน อุณหภูมิที่เหมาะต่อการดูดน้ำของพืชอยู่ระหว่าง 20-30 องศาเซลเซียส ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไป ปากใบจะปิดเพื่อลดการคายน้ำ ทำให้การดูดน้ำลดลงตามไปด้วย เพราะการคายน้ำจะทำให้เกิดแรงดึงน้ำจากรากขึ้นไปสู่ยอด คือ เมื่อมีการคายน้ำออก รากพืชก็จะดูดน้ำขึ้นมาทดแทนน้ำที่คายออกไป
4) การถ่ายเทอากาศในดิน ในดินที่มีอากาศถ่ายเทได้ดีจะทำให้พืชได้รับแก๊สออกซิเจนเพียงพอกับความต้องการกระบวนการต่าง ๆ สามารถดำเนินไปได้ด้วยดี และการดูดน้ำของรากก็จะเกิดในอัตราที่สูงด้วย
กระบวนการแอคทีฟทรานสปอร์ต
ในกรณีที่ปริมาณแร่ธาตุในดินมีมากกว่าในเซลล์ขนรากแร่ธาตุจะเคลื่อนเข้าสู่ภายในเซลล์ขนรากด้วยกระบวนการแพร่ในทางตรงช้าม ถ้าปริมาณแร่ธาตุในดินมีน้อยกว่าในเซลล์ขนราก แร่ธาตุจากดินยังสามารถแพร่เข้าสู่ภายในเซลล์ขนรากได้ตลอดเวลา ลักษณะเช่นนี้เรียกว่า แอคทีฟทรานสปอร์ต ซึ่งต้องใช้พลังงานจากเซลล์ขนรากช่วยในการแพร่
ดังนั้น แอคทีฟทรานสปอร์ต (Active transport) จึงหมายถึงการเคลื่อนที่ของอนุภาคสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของอนุภาคน้อยกว่าผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ไปสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นของอนุภาคมากกว่า โดยอาศัยพลังงงานของเซลล์ช่วยในการแพร่
แร่ธาตุที่พืชต้องการ ได้แก่ ไนเตรท ฟอสเฟต โพแทสเซียมและแมกนีเซียม ถ้าพืชขาดไนเตรทจะทำให้เติบโตช้า ใบเหลืองซีดขาดฟอสเฟตลำต้นจะแคระแกร็น ใบเล็ก ขาดโพแทสเซียม ลำต้นจะแคระแกร็น เจริญเติบโตช้า ขาดแมกนีเซียมจะทำให้ใบมีสีเหลืองซีด หลุดร่วงง่าย เป็นต้น
