พืชต่างจากสัตว์ตรงที่สามารถผลิตอาหารได้เองผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง พวกเขายังได้รับการหายใจและการคายน้ำซึ่งมีความสำคัญต่อการอยู่รอดและการเติบโต บทเรียนนี้จะสำรวจกระบวนการพื้นฐานเหล่านี้ โดยให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีการทำงานและความสำคัญในชีวิตของพืช
การสังเคราะห์ด้วยแสง เป็นกระบวนการที่พืชสีเขียวใช้พลังงานจากแสงแดดเพื่อเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำให้เป็นกลูโคสและออกซิเจน กระบวนการที่น่าทึ่งนี้ไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นรากฐานสำหรับสารอาหารของพืชเท่านั้น แต่ยังผลิตออกซิเจน ซึ่งจำเป็นต่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่บนโลก
สมการทั่วไปสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงมีดังนี้:
\(6CO_2 + 6H_2O + light \, energy \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2\)
สมการนี้แสดงให้เห็นว่าเมื่อสัมผัสกับพลังงานแสง 6 โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ 6 โมเลกุลจะผลิตกลูโคส 1 โมเลกุลและออกซิเจน 6 โมเลกุล
การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในสองขั้นตอนหลัก: ปฏิกิริยาที่ขึ้นกับแสง และ ปฏิกิริยาที่ไม่ขึ้นกับแสง (วัฏจักรคาลวิน)
การหายใจ ในพืชค่อนข้างคล้ายกับการหายใจในสัตว์ เป็นกระบวนการสลายกลูโคสเพื่อปลดปล่อยพลังงานซึ่งนำไปใช้ในกิจกรรมต่างๆ ของเซลล์ กระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งเมื่อมี (การหายใจแบบใช้ออกซิเจน) และการขาดออกซิเจน (การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน)
สมการทั่วไปสำหรับการหายใจแบบใช้ออกซิเจนคือ:
\(C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + energy\)
สมการนี้แสดงให้เห็นว่ากลูโคส 1 โมเลกุลรวมกับออกซิเจน 6 โมเลกุลจะผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ 6 โมเลกุล น้ำ 6 โมเลกุล และปล่อยพลังงานออกมา
การหายใจแบบใช้ออกซิเจน เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียของเซลล์และประกอบด้วยสามขั้นตอน: ไกลโคไลซิส, วงจรเครบส์ และออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่น
การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนหรือการหมักเกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนและผลิตพลังงานน้อยกว่าเมื่อเทียบกับการหายใจแบบใช้ออกซิเจน
การคายน้ำ เป็นกระบวนการที่น้ำไหลผ่านพืชและระเหยออกจากส่วนทางอากาศ เช่น ใบไม้ ลำต้น และดอกไม้ กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่ช่วยในการทำให้พืชเย็นลงเท่านั้น แต่ยังช่วยในการเคลื่อนย้ายแร่ธาตุและน้ำจากรากไปยังส่วนบนของพืชอีกด้วย
น้ำจะถูกดูดซับโดยรากจากดินและเคลื่อนขึ้นไปผ่านพืชผ่านเครือข่ายของเนื้อเยื่อหลอดเลือดที่เรียกว่าไซเลม เมื่อน้ำไปถึงใบ มันจะระเหยออกสู่ชั้นบรรยากาศในรูปของไอผ่านช่องเปิดเล็กๆ ที่เรียกว่าปากใบ
อัตราการคายน้ำได้รับอิทธิพลจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมหลายประการ ได้แก่:
การคายน้ำมีบทบาทสำคัญในการจัดการน้ำโดยรวมและการขนส่งสารอาหารของพืช มีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจ เนื่องจากการเคลื่อนตัวของน้ำผ่านพืชช่วยรักษาสภาวะที่จำเป็นสำหรับกระบวนการเหล่านี้ให้เกิดขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ
การสังเคราะห์ด้วยแสง การหายใจ และการคายน้ำเป็นกระบวนการพื้นฐานที่แสดงให้เห็นถึงความซับซ้อนและประสิทธิภาพของระบบพืช ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชจะเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี ซึ่งสร้างอาหารไม่เพียงแต่สำหรับตัวมันเองเท่านั้น แต่ยังสำหรับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ด้วยเช่นกัน การหายใจทำให้พืชสามารถสลายพลังงานเคมีเพื่อกระตุ้นการทำงานของเซลล์ได้ สุดท้าย การคายน้ำทำหน้าที่เป็นกลไกการระบายความร้อนและมีบทบาทสำคัญในการลำเลียงสารอาหารและน้ำ
การทำความเข้าใจกระบวนการเหล่านี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการทำงานทางชีวภาพของพืช และเน้นย้ำถึงความสำคัญของกระบวนการเหล่านี้ในการดำรงชีวิตบนโลก จากการสำรวจกลไกของกระบวนการเหล่านี้ เรารู้สึกซาบซึ้งมากขึ้นต่อความสมดุลอันซับซ้อนของธรรมชาติและบทบาทสำคัญของพืชที่อยู่ภายในนั้น
