Make your own free website on Tripod.com
About us
Webboard
Chatroom
Guestbook
Links

 

ปัจจัยบางประการที่มีผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง

                การศึกษาเกี่ยวกับปัจจัยที่มีอิทธิพลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงนับว่ามีความสำคัญมาก
เพราะการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชเป็นการผลิตอาหารให้แก่ผู้บริโภคทั้งหลาย
และยังเพิ่มแก๊สออกซิเจนให้แก่ระบบนิเวศด้วย 

แสงและความเข้มของแสง

                แสงอาทิตย์ที่ส่องลงมายังโลกมีปริมาณแตกต่างกันไปขึ้นกับตำแหน่งบนพื้นโลกและฤดูกาล
แสงบางส่วนจะถูกดูดและสะท้อนโดยบรรยากาศที่ห่อหุ้มโลก  แสงที่สามารถผ่านบรรยากาศและผ่านมา
กระทบผิวโลก พืชสามารถดูดกลืนไว้ได้เพียงร้อยละ
40 ในร้อยละ 40 นี้ จะเกิดการสะท้อนและส่องผ่าน
ไปร้อยละ
8 และสูญเสียไปในรูปความร้อนร้อยละ 8 มีเพียงร้อยละ 5
เท่านั้นที่พืชนำไปใช้สร้างคาร์โบไฮเดรตด้วยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ส่วนอีกร้อยละ 19 นั้น
สูญเสียไปในกระบวนการเมแทบอลิซึมของพืช

                มีผู้ศึกษาความเข้มข้นของแสงกับอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 3 ชนิด
โดยวัดจากอัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ ดังกราฟ

 

 

 

 

                จากการศึกษายังพบว่าในที่มืดอัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิเป็นลบ  นั่นคือ
คาร์บอนไดออกไซด์ถูกปล่อยออกมาเนื่องจากการหายใจ
เมื่อความเข้มของแสงเพิ่มขึ้นจนกระทั่งอัตราการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์จากการหายใจเท่ากับ
อัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์จากการสังเคราะห์ด้วยแสงเรียกจุดที่ความเข้มแสงนี้ว่า
ไลท์คอมเพนเซชันพอยท์
 ( light compensation point )
เมื่อให้ความเข้มข้นของแสงเพิ่มขึ้นอัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิจะเพิ่มขึ้น  และเมื่อเพิ่ม
ความเข้มข้นของแสงมากขึ้นเรื่อยๆ จะถึงจุดหนึ่งที่เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของแสงแล้ว
อัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิจะไม่เพิ่มขึ้น เราเรียกค่าความเข้มข้นของแสง  ณ  จุดนี้ว่า 
จุดอิ่มตัวของแสง

                เนื่องจากพืชในที่ร่มมีอัตราการหายใจต่ำกว่าพืชที่อยู่กลางแจ้งจึงมีการตรึง
คาร์บอนไดออกไซด์สุทธิ เป็นศูนย์ได้ที่ระดับความเข้มแสงต่ำ ดังนั้นพืชในที่ร่มจึงมี
ไลท์คอมเพนเซชันพอยท์ต่ำกว่าพืชที่อยู่กลางแจ้ง

                ในพืชส่วนใหญ่จะมีจุดอิ่มตัวของแสงในช่วงแสงประมาณ 300 – 1000 ไมโครmol ของโฟตอน

คาร์บอนไดออกไซด์

                จากการศึกษาของภาควิชาพืชไร่นา  คณะเกษตร มหาวิยาลัยเกษตรศาสตร์  พบว่าอัตรา
การตรึงตาร์บอนไดออกไซด์ของข้าว ข้าวโพด  และอ้อย ดังกราฟ

 

 

 

 

                จากภาพที่ 13 – 30 จะเห็นว่าที่ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำมาก
พืชจึงสังเคราะห์ด้วยแสงได้น้อยเพราะขาดคาร์บอนไดออกไซด์ แต่เมื่อความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์
์ในอากาศเพิ่มขึ้น  พืชจะสามารถตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากขึ้น

                ถ้าอัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงน้อยกว่าอัตราการปล่อย
คาร์บอนไดออกไซด์จากกระบวนการหายใจ  อัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิจะเป็นลบ
แต่เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ไปถึงความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ระดับหนึ่งที่ทำให้ 
้อัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเท่ากับอัตราการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์
์จากกระบวนการหายใจเรียกความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์  ณ  จุดนี้ว่า 
คาร์บอนไดออกไซด์คอมเพนเซชันพอยท์ 
ซึ่งเป็นจุดที่พืชมีอัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิเท่ากับศูนย์
และเมื่อเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์มากขึ้น  อัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์จะมากกว่าอัตราการ
ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์จากการหายใจ  นั่นก็คืออัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิเป็นบวก

                ในพืชพวกข้าวโพดและอ้อย  ซึ่งเป็นพืช C4 จะมีคาร์บอนไดออกไซด์คอมเพนเซชันพอยท์
ที่ระดับความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำกว่าพืช
C3 เช่น  มะม่วง  และข้าว  เนื่องจากพืช C4
มีกลไกเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในเซลล์บันเดิลชีททำให้การสูญเสียคาร์บอนไดออกไซด์โดย
กระบวนการโฟโตเรสไพเรชันมีน้อยมาก  อย่างไรก็ดีในสภาพที่มีออกซิเจนน้อยโฟโตเรสไพเรชันในพืช
C3
เกิดขึ้นได้น้อย  ทำให้ค่าคาร์บอนไดออกไซด์คอมเพนเซชันพอยท์ระหว่างพืช C3 และ C4   จะมีความแตกต่างกัน
น้อยมาก

                เมื่อความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศเพิ่มมากขึ้น  อัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์
ก็จะสูงขึ้นเรื่อยๆ เช่นกัน แต่เมื่อความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศเพิ่มมากขึ้นถึงจุดหนึ่ง
อัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิจะไม่เพิ่มขึ้นเรียกว่าค่าความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ ณ จุดนี้ว่า
จุดอิ่มตัวของคาร์บอนไดออกไซด์  เนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์ไม่ใช่ปัจจัยจำกัดแล้ว
แต่ในระยะนี้ อัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิถูกกำจัดด้วยกระบวนการสราง
RuBP  ขึ้นมาใหม่ 
โดยวัฏจักรคัลวิน

                จากภาพที่ 13 – 30 อัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิในข้าวโพด และอ้อย  ซึ่งเป็นพืช C4 
เข้าสู่ช่วงระยะอิ่มตัว  ระดับความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศต่ำกว่าข้าว  ซึ่งเป็นพืช
C3
เนื่องจากที่ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศระดับปกติ  ประมาณ 350 ppm  พืช C4
มีกลไกเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในเซลล์บันเดิลชีทได้ดีจนเอนไซม์รูบิสโกสามารถทำงานได้ดี
ีจึงทำให้อัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิเข้าสู่ระยะอิ่มตัวทำให้กราฟเริ่มจะคงที่  ในขณะที่เอนไซม์รูบิสโก
ของพืช
C3 ต้องการความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศสูงถึง 650 ppm
จึงจะทำให้อัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิเข้าสู่ช่วงระยะอิ่มตัว
                อย่างไรก็ดีที่อัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ที่เท่ากันระหว่างพืช
C3  และพืช C4  พบว่า พืช C4 
ต้องสูญเสียพลังงานมากขึ้นกว่าพืช
C3 ในกลไกการเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในเซลล์บันเดิลชีท

อุณหภูมิ

                ได้มีผู้ทำการทดลองเกี่ยวกับการสังเคราะห์ด้วยแสงของยางพารา  โดยการวัดปริมาณแก๊สออกซิเจน
ที่เกิดขึ้น  ปรากฏว่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น  อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเป็นดังกราฟ

 

 

 

 

                จากกราฟจะเห็นว่า  อุณหภูมิมีอิทธิพลต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช  เนื่องจากอุณหภูมิมี
อิทธิพลต่อการทำงานของเอนไซม์ต่างๆ  ดังนั้นถ้าอุณหภูมิเหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์จะทำให้
พืชมีอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงสูงสุด

                นอกจากนี้ยังพบว่าเมื่ออุณหภูมิสู.ขึ้นถึงระดับหนึ่ง  มีผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง ดังนี้

1. อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงลดลงเนื่องจากอัตราการหายใจและอัตราโฟโตเรสไพเรชันเพิ่มขึ้น
การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์จึงลดลงด้วย

2. เมื่อุณหภูมิสูงหรือต่ำกว่าอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงมากๆ
จะมีผลทำให้สมบัติการเป็นเยื่อเลือกผ่านของเยื่อหุ้มออร์แกเนลล์ต่างๆ
ที่จำเป็นต่อการทำงานของกระบวนการสังเคราะห็ด้วยแสงสูญเสียความสามารถไปด้วย
ทำให้อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงลดลง

3. เมื่ออุณหภูมิสูงจะทำให้เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเสียสภาพไป

    ได้มีผู้ศึกษาพืชเศรษฐกิจที่อายุสั้น  เช่น  ข้าวโพด  ฝ้าย  และถั่วเหลือง  ซึ่งเจริญเติบโตได้ดีใน
ภูมิอากาศเขตร้อน  พบว่าต้องการอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงสูงกว่าพืชที่เจริญเติบโตใน
ภูมิอากาศเขตหนาว  เช่น  มันฝรั่ง  ข้าวสาลี  และข้าวบาเลย์  ส่วนพืชที่เจริญในทะเลทรายสามารถ
สังเคราะห์ด้วยแสงได้ในที่อุณหภูมิ
50 องศาเซลเซียส  ส่วนพืชที่เจริญเติบโตในเขตหนาวของโลกที่มีอุณหภูมิต่ำ
สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงที่อุณหภูมิใกล้
0 องศาเซลเซียส  ถ้าพิจารณาอุณหภูมิที่เหมาะสมในช่วงวันหนึ่งๆ
พบว่าอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชจะใกล้เคียงกับอุณหภูมิของอากาศช่วงเวลากลางวัน
ในบริเวรที่พืชนั้นๆ เจริญเติบโต  ยกเว้นในเขตหนาวอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช
อาจสูงกว่าอุณหภูมิอากาศ  และอุณหภูมิของใบพืชขณะที่ได้รับแสงก็มักจะสูงกว่าอุณหภูมิของอากาศด้วย

สำหรับพืชที่อยู่ในเขตเดียวกันของโลก  โดยทั่วไปอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช C3
จะต่ำกว่าอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช C4

ในการทดลองให้พืช C3  อยู่ในสภาพที่มีความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ถึงจุดอิ่มตัว
จะทำให้โฟโตเรสไพเรชันเกิดได้น้อยมาก  จึงพบว่าอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงสูงมากขึ้นกว่า
ที่พบในสภาพที่มีความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ระดับปกติ 

นอกจากปัจจัยต่างๆ ที่กล่าวมาแล้ว  ใบพืชที่เพิ่งผลิออกขากต้นพืชที่เจริญเติบโต
น่าจะมีกระบวนการแมเทบอลิซึมในใบต่างกัน  ดังนั้นเป็นไปได้หรือไม่ว่าอายุของใบก็เป็นปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อ
การสังเคราะห์ด้วยแสง

อายุใบ

                ในพืชที่อ่อนหรือแก่เกินไปจะมีความสามารถในการสังเคราะห์ด้วยแสงต่ำกว่าใบพืชที่เจริญเติบโตเต็มที่
ี่เพราะว่าใบที่อ่อนเกินไปการพัฒนาของคลอโรพลาสต์ยังไม่เจริญเต็มท
ี่ส่วนใบที่แก่เกินไปจะมีการสลายตัวของกรานุมและคลอโรฟิลล์มีผลทำให้การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชลดลงไปด้วย

                จากที่ได้ศึกษมาแล้วว่าปริมาณน้ำในดินและความชื้นในอากาศมีผลต่อการปิเเปิดปากใบของพืช
การปิดเปิดปากใบจะมีผลต่อการแพร่ของแก๊สออกซิเจนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่แพร่เข้าออกจากปากใบ
ดังนั้นปริมาณน้ำที่พืชได้รับน่าจะมีผลต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงด้วย

ปริมาณน้ำที่พืชได้รับ

                เมื่อพืชขาดน้ำอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจะลดลง  เนื่องจากปากใบของพืชจะปิดเพื่อลดการคายน้ำ
ซึ่งทำให้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์แพร่เข้าสู่ปากใบได้ยาก

                สำหรับในสภาพน้ำท่วมหรือดินชุ่มไปด้วยน้ำ ทำให้รากพืชขาดแก๊สออกซิเจนที่ใช้ในการหายใจซึ่ง
มีผลกระทบต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง

ธาตุอาหาร

                จากที่ศึกษามาแล้วจะทราบว่า  สิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์ด้วยแสงจะต้องมีมารมีที่ใช้ในกระบวนการ
สังเคราะห์ด้วยแสง  โดยเฉพาะคลอโรฟิลล์และยังต้องมีธาตุอาหารที่จำเป็นต่อกระบวนการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์
 

            ธาตุแมกนีเซียมและไนโตรเจนเป็นธาตุสำคัญในองค์ประกอบของคลอโรฟิลล์ 
การขาดธาตุเหล่านี้ส่งผลให้พืชเกิดอาการใบเหลืองซีดที่เรียกว่า  คลอโรซิส
(chlorosis) เนื่องจากใบขาดคลอโรฟิลล์

                ธาตุเหล็กจำเป็นต่อการสร้างคลอโรฟิลล์และเป็นองค์ประกอบของไซโทโครมซึ่งเป็นตัวถ่ายอิเล็กตรอน
ส่วนธาตุแมงกานีสและคลอรีนจำเป็นต่อกระบวนการแตกตัวของน้ำในปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง
การขาดธาตุอาหารต่างๆ  ที่กล่าวมานี้จะมีผลให้อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงลดลงด้วย