การสังเคราะห์ด้วยแสงในต้นสน

ต้นสนเป็นต้นไม้ที่เขียวชอุ่มตลอดปี ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะคงเข็มไว้ได้ตลอดทั้งปี สิ่งนี้ทำให้ป่าดิบได้เปรียบเหนือพืชผลัดใบที่สูญเสียใบทุกฤดูใบไม้ร่วง ต้นสนป่าดิบมี 120 สายพันธุ์ในสกุลสน (Pinus). ต้นสนชนิดหนึ่งที่มีชื่อว่า bristlecone pine อาศัยอยู่ในเทือกเขาร็อกกีโดยมีเพียงคนเดียวที่คิดว่ามีอายุมากกว่า 5,000 ปี!

อะไรทำให้ต้นสนเหล่านี้ได้เปรียบเหนือต้นไม้และพืชชนิดอื่น? ต้นสนมีการดัดแปลงใบที่เรียกว่า "เข็ม" ลักษณะเด่นของต้นสนคือวิถี เข็มจะถูกจัดเรียงเป็นมัด เมื่อเทียบกับต้นสนที่เข็มจะต่อเข้ากับ .โดยตรง สาขา. เข็มที่เขียวชอุ่มตลอดปีมีชั้นนอกหนาที่เรียกว่าหนังกำพร้าซึ่งช่วยให้กักเก็บน้ำได้มากขึ้น

มีรูพรุนในชั้นเคลือบด้านนอกที่เรียกว่า "ปากใบ" ซึ่งสามารถเปิดและปิดได้หากพืชต้องการการอนุรักษ์หรือปล่อยน้ำ ซึ่งหมายความว่าเข็มสามารถช่วยให้ต้นสนอาศัยอยู่ในสภาพอากาศที่แห้งกว่าซึ่งการอนุรักษ์น้ำเป็นสิ่งสำคัญ

เซลล์พืชมีออร์แกเนลล์ต่างๆ มากมายที่ทำหน้าที่สำคัญต่อการอยู่รอดของพืช ออร์แกเนลล์ชนิดหนึ่งคือคลอโรพลาสต์ซึ่งมีความหนาเพียง 0.001 มม. เท่านั้น! สองสี คลอโรฟิลล์ และคลอโรฟิลล์

พืชสีเขียวสามารถใช้การสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อนำคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และพลังงานจากดวงอาทิตย์มาแปลงเป็นพลังงานเคมี มันแปลงสารประกอบเหล่านี้เป็นออกซิเจน ซึ่งถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ และสารอินทรีย์ เช่น น้ำตาล

พลังงานส่วนใหญ่ที่หมุนเวียนผ่านระบบนิเวศของเราเริ่มต้นจากดวงอาทิตย์ พืชสังเคราะห์แสงเพื่อรับน้ำตาลและออกซิเจนจากแสงแดด จากนั้นสัตว์ก็กินและได้รับพลังงานจากพืช และสัตว์ก็กินสัตว์อื่น

มีหลายปัจจัยที่อาจส่งผลต่ออัตราการสังเคราะห์แสงในฤดูหนาวที่เขียวชอุ่มตลอดปี อุณหภูมิที่เบาและเย็นกว่าในฤดูหนาวเป็นปัจจัยจำกัดการสังเคราะห์ด้วยแสง ยิ่งพืชมีอุณหภูมิที่เบาและอบอุ่นมากเท่าใด การผลิตน้ำตาลและผลิตภัณฑ์อื่นๆ ก็จะมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้นโดยใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ สุขภาพอายุและสภาพการออกดอกของพืชยังสามารถเปลี่ยนแปลงอัตราของกระบวนการนี้ได้

คาร์บอนไดออกไซด์จำเป็นเป็นแหล่งคาร์บอนเพื่อสร้างน้ำตาลและสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ ยิ่งมีคาร์บอนไดออกไซด์มากเท่าใด อัตราการเกิดปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงก็จะยิ่งเร็วขึ้น เมื่อปากใบในเข็มของต้นสนเปิดออกเพื่อดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำจะสูญเสียผ่านรูพรุนเหล่านี้เป็นไออย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

แร่ธาตุยังสามารถเป็นปัจจัยจำกัดของการสังเคราะห์ด้วยแสง ไนโตรเจน ฟอสเฟต ซัลเฟต เหล็ก แคลเซียม และแมกนีเซียมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับพืชในการสร้างโปรตีน ดีเอ็นเอ และคลอโรฟิลล์ พืชยังต้องการธาตุต่างๆ เช่น แมงกานีส ทองแดง และคลอไรด์เพื่อให้การสังเคราะห์แสงเสร็จสมบูรณ์

เนื่องจากพวกมันเก็บเข็มไว้ตลอดทั้งปี ต้นสนฤดูหนาวจึงสามารถสังเคราะห์แสงได้! นี่เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือต้นไม้ที่สูญเสียใบ อย่างไรก็ตาม เข็มมีพื้นที่ผิวขนาดเล็ก ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถจับพลังงานจากดวงอาทิตย์ได้มากเท่าในกระบวนการนี้

ในสภาพเยือกแข็ง น้ำแข็งสามารถก่อตัวขึ้นระหว่างเซลล์ของต้นไม้ที่เขียวชอุ่มตลอดปีในฤดูหนาว นี้สามารถนำไปสู่การคายน้ำ ภายใต้สภาวะขาดน้ำในฤดูหนาว ปากใบอาจปิดเพื่อลดการสูญเสียน้ำของต้นไม้ แม้ว่าจะหยุดการแลกเปลี่ยนก๊าซและจำกัดการสังเคราะห์แสงเพิ่มเติม

ฤดูหนาวมาพร้อมกับความท้าทายในตัวเอง เช่น การขาดน้ำและอุณหภูมิที่เย็นจัด และปัจจัยเหล่านี้นำไปสู่การสังเคราะห์แสงที่ช้าลง อย่างไรก็ตาม การมีเข็มไว้ตลอดทั้งปีเป็นประโยชน์สำหรับต้นสน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพอากาศทางตอนเหนือที่อาจขาดแคลนน้ำและอุณหภูมิที่เย็นจัด