การปรับตัวของพืชเมื่อต้องอยู่กับน้ำ

พืชหลายชนิดเลือกอยู่ในระบบนิเวศที่เต็มไปด้วยน้ำ แม้ว่าพืชจะมีอดีตที่เริ่มต้นในน้ำเช่นสาหร่ายต่างๆ จนวิวัฒนาการขึ้นไปอยู่บนบกได้แล้ว แต่การกลับลงมาอยู่ในน้ำใหม่อีกครั้ง ลดการแข่งขันกับพืชที่อยู่บนบกได้ และเพิ่มโอกาสในการอยู่รอดและสืบพันธุ์ของพืชเหล่านี้ แต่การที่มันจะอยู่ในน้ำได้นั้น ย่อมต้องมีการปรับตัวที่เกิดขึ้นผ่านกระบวนการวิวัฒนาการ ลักษณะที่เหมาะสมสำหรับการอยู่ในน้ำถูกคัดเลือกเอาไว้โดยกระบวนการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ในเชิงลึกเราอาจจะสงสัยว่าพันธุกรรมส่วนใดที่ทำให้เกิดลักษณะเหล่านั้น แต่ในที่นี้เราจะมาดูรายการการปรับตัวต่างๆของพืชน้ำกันก่อน แน่นอนว่าลักษณะเหล่านี้คงไม่ได้เกิดขึ้นในทันทีทันใดหากเกิดน้ำท่วมแบบฉับพลัน

พืชน้ำ (aquatic plant) เติบโตหรือเคยอยู่ในน้ำ โดยมีทั้งต้นหรือบางส่วนอยู่ในน้ำ พืชที่มีทั้งต้นจมอยู่ในน้ำทั้งหมดเรียกพืชใต้น้ำ (submerged plant) อาจมีรากยึดกับพื้นดินหรือไม่ก็ได้? เช่นสาหร่ายหางกระรอก (Hydrilla verticillata) สาหร่ายพุงชะโด (Ceratophyllum demersum) และสันตะวาใบข้าว (Blyxa echinosperma) พืชบางชนิดมีส่วนที่โผล่พ้นน้ำขึ้นมา เรียกว่าพืชโผล่เหนือน้ำ (emerged plant) มักมีใบและดอกอยู่เหนือน้ำ ในขณะที่ลำต้นและรากอยู่ใต้น้ำ บางชนิดมีใบที่อยู่ทั้งในน้ำและใบที่อยู่เหนือน้ำ บางครั้งใบทั้งสองประเภทจะแตกต่างกัน เช่นบัว (Nymphaea lotus เป็นต้น) ผักตับเต่า (Hydrocaris dubia) บัวบก (Centella asiatica) แว่นแก้ว (Hydrocotyle umbellata) พืชบางประเภทลอยอยู่บนผิวน้ำ เรียกพืชลอยน้ำ (floating plant) มักมีเฉพาะรากที่อยู่ในน้ำ เช่นผักตบชวา (Eichhornia crassipes) ผักบุ้ง (Ipomoea aquatica) จอกหูหนู (Salvinia cucullata) กระจับ (Trapa bisphinosa) ไข่น้ำ (Wolffia arrhiza) พืชอีกประเภทหนึ่งอยู่บริเวณริมตลิ่ง มีรากอยู่ในดินที่อาจจะอิ่มตัวไปด้วยน้ำ ลำต้น ใบ และดอกอยู่เหนือน้ำ แต่อาจพบว่าน้ำอาจท่วมส่วนต่างๆเหล่านี้ได้ ลำต้นมักชูและสูงขึ้นไปในอากาศ เช่นโสน (Sesbania sp.) และธูปฤาษี (Typha angustifolia)

พืชที่อยู่ในน้ำได้โดยไม่มีผลกระทบต่อฟิตเนส หรือมีฟิตเนสเวลาอยู่ในน้ำสูงกว่าเวลาอยู่บนบกคือไฮโดรไฟต์ (hydrophyte) มีการปรับตัวเพื่อให้เหมาะสมกับการมีชีวิตอยู่ในน้ำ และเมื่อเปรียบเทียบกับพืชบก ก็จะพบความแตกต่างหลายประการ เช่นส่วนของใบและลำต้น จะไม่มีเนื้อเยื่อค้ำจุนที่เพิ่มความแข็งแรงให้กับพืช ถ้าเราเอาพืชขึ้นจากน้ำ มันจะไม่สามารถคงรูปทรงอยู่ได้ และห้องร่องแร่งอยู่อย่างนั้น ทั้งนี้เพราะอากาศไม่มีส่วนช่วยในการพยุงลำต้น และเมื่อมันอยู่ในน้ำ น้ำจะช่วยพยุงมันไว้ ทำให้เนื้อเยื่อค้ำจุนทั้งหลายหมดความจำเป็นลง แต่ถ้าระดับลดลง ก็จะกลายเป็นความเสียเปรียบทันที

พืชใต้น้ำไม่จำเป็นต้องมีเนื้อเยื่อเพื่อปกป้องมันจากการสูญเสียน้ำเช่นพืชบก เพราะมันอยู่ในน้ำตลอดเวลาอยู่แล้ว เมื่อดูผิวนอกสุดของพืชใต้น้ำ จะพบคิวติเคิล (cuticle) น้อยหรือไม่มีเลย ทุกส่วนของพืชสามารถที่จะดูดน้ำ สารอาหาร และก๊าซที่ละลายอยู่ในน้ำได้โดยตรง ภายในลำต้นมักจะมีส่วนของท่อลำเลียงน้ำและลำเลียงอาหารที่ลดรูปลง หรือหายไป เมื่อพืชใต้น้ำถูกนำชึ้นมาให้พ้นน้ำมันจะเหี่ยวเฉาอย่างรวดเร็ว ถ้าตัดลำต้น แล้วเอาส่วนหนึ่งจุ่มน้ำไว้ มันก็ยังเหี่ยวอยู่ดีเพราะท่อลำเลียงน้ำของมันไม่มี หรือทำงานไม่ได้ หรือไม่มีประสิทธิภาพพอเมื่อเทียบกับพวกพืชบก และพืชใต้น้ำเหล่านี้มักไม่มีปากใบ (stomata) ที่ใบ ในขณะที่รากเองก็ลดหน้าที่ในส่วนของการดูดสารอาหารและน้ำลง และอาจมีหน้าที่เพียงแค่ช่วยยึดจับกับวัสดุใต้น้ำเพื่อไม่ให้ล่องลอยไปตามน้ำ รากฝอยที่ช่วยดูดน้ำและอาหาร อาจจะลดรูปและหายไป หรือไม่มีรากเลยในพืชบางชนิดเช่น สาหร่ายข้าวเหนียว (Utricularia aurea: bladderwort) ใบของพืชใต้น้ำมักมีรูปร่างเฉพาะ ใบพืชที่อยู่ในน้ำมักจะเป็นใบเล็กๆฝอยๆ เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับการดูดซับและการสังเคราะห์แสง (photosynthesis) ลดการเสียดทานต่อน้ำ และลดความเสียหายที่เกิดขึ้นจากกระแสน้ำได้ พืชบางชนิดมีใบที่มีลักษณะแตกต่างกัน (heterophylly) โดยใบที่อยู่ในน้ำกับใบที่ไม่ได้อยู่ในน้ำจะมีลักษณะต่างกัน ในใบที่โผล่พ้นน้ำอาจมีโครงสร้างภายในและภายนอกเหมือนใบของพืชบกได้ นอกจากนี้ยังพบโพรงอากาศอยู่ทั่วไปทั้งในลำต้นและใบของพืชใต้น้ำ ลักษณะนี้ทำให้เกิดวิวัฒนาการร่วมกับตัวอ่อนของแมลง และแมลงที่อยู่ในน้ำให้พวกมันมีอวัยวะพิเศษอันแหลมคมอยู่ที่ปลายส่วนท้อง เพื่อที่จะใช้ทิ่มเข้าไปในพืชใต้น้ำเหล่านี้ เพื่อใช้เป็นถังออกซิเจนเวลาพวกมันอยู่ใต้น้ำ

พืชลอยน้ำอาจลอยน้ำอยู่ทั้งต้นเช่นแหน (duckweed) หรือมีส่วนลำต้นอยู่ใต้น้ำ และมีรากยึดจับอยู่กับดินหรือตะกอนใต้น้ำ ใบที่อยู่เหนือน้ำมักจะต้องมีความแข็งแรงสูง เพราะต้องเผชิญกับสภาวะอากาศและการไหลของน้ำ ในส่วนของคลอโรฟิลล์อันจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์แสงมักอยู่ด้านบนของใบที่เจอแสงเท่านั้น เช่นเดียวกับปากใบก็อยู่ด้านบนของใบเช่นกัน ด้านบนของใบยังมีคิวติเคิลและไข (wax) เพื่อที่จะไล่น้ำ ทำให้ทางเปิดของปากใบไม่มีอะไรมาขัดขวาง และมักมีโพรงอากาศในใบมากเพื่อให้ลอยน้ำอยู่ได้ มีการเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการรับแสงของพืชพวกบัวว่ามันสามารถรับแสงได้พอๆกับพืชบกที่ต้องพัฒนาระบบค้ำจุนให้มีลำต้น กิ่งก้านและใบให้สามารถรับแสงได้ในปริมาณเดียวกับที่บัวสามารถทำได้โดยการแผ่ใบไปบนผิวน้ำ โดยไม่ต้องมีโครงร่างค้ำจุนใดๆ เพราะน้ำช่วยทำหน้าที่นั้นเอาไว้หมดแล้ว

พืชริมตลิ่ง มีส่วนของลำต้นและใบพ้นจากน้ำทั้งหมด อาจมีเพียงรากในดินที่อยู่ใกล้น้ำที่สุด แต่พื้นที่ที่มันอยู่มักมีน้ำขังตลอดเวลา มีดินที่อิ่มตัวด้วยน้ำ แตกต่างจากแหล่งอาศัยของพืชบกทั่วไป พวกมันมีลำต้นที่สูงขึ้นไปในอากาศ มีโครงสร้างในลำต้นที่ทำหน้าที่พยุงลำต้นไว้เช่นเดียวกับพืชบก ลำต้นที่เล็ก ใบที่เรียวบางช่วยลดแรงเสียดทานกับอากาศเมื่อเกิดลม ซึ่งมักจะเป็นปัญหากับพวกมันเพราะพื้นที่ยึดอยู่อาจไม่แข็งแรงพอ ลมแรงๆสามารถทำให้มันล้มลงได้ จะทำให้เกิดความเสียหาย เวลาน้ำท่วม น้ำอาจท่วมบางส่วนของต้น แต่ไม่ใช่ทั้งหมดที่จะโดนท่วม ส่วนที่โดนท่วมยังได้อากาศอย่างเพียงพอ เนื่องจากลำต้นภายในมักกลวง

อ้างอิง

  1. พรรณไม้น้ำหรือพืชน้ำ http://www.waghor.go.th/v1/elearning/nature/wetland15_1.php
  2. Adaptations of totally submerged, floating, and swamp plants http://www.countrysideinfo.co.uk/wetland_survey/adaptns.htm
  3. พืชดอกพื้นที่ชุ่มน้ำกุดทิง http://www.nonsomboonschool.com/Koodting/P02.htm

About อ.ดร.ณัฐพล อ่อนปาน

อาจารย์ภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล สนใจด้านวิวัฒนาการ พันธุศาสตร์ ความหลากหลายทางชีวภาพ นิเวศวิทยา และการอนุรักษ์ งานอดิเรกด้านงานเขียน ถ่ายภาพ วาดภาพ และพัฒนาเว็บไซต์