สมดุลของของเหลวในพืช

            พวกสาหร่ายทะเล ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตชั้นต่ำ ที่ยังไม่มีระบบการนำน้ำและนำอาหาร และไม่มีอวัยวะสำหรับสะสมอาหารได้ เหมือนกับพืชชั้นสูง แม้ว่าปัจจุบันนี้ ยังไม่นับว่า เป็น พืชแต่เนื่องจากมันมีคลอโรฟิลล์ที่สามารถสังเคราะห์แสงได้ และเป็นตัวแทนของสิ่งมีชีวิต ที่มีคลอโรฟิลล์ ที่มีชีวิตอยู่ในน้ำทะเล จึงจะขอนำเอามากล่าวไว้รวมกับในพวกพืชด้วย สาหร่ายทะเลที่กล่าวถึงนี้จะครอบคลุมไปถึงพวกที่ลอยไปลอยมาอยู่ในทะเล (phytoplank- ton) สาหร่ายสีน้ำตาล และสาหร่ายสีแดง (brown and red algae) ซึ่งสามารถมีชีวิตอยู่ในน้ำทะเล และมีแขนงสาขายาวนับเป็นร้อยๆ ฟุตได้ นับเป็นสิ่งที่มหัศจรรย์อย่างยิ่ง เพราะพืชชั้นสูงจะไม่สามารถเติบโตอยู่ในน้ำทะเลได้ เหมือนสาหร่ายพวกนี้ สาหร่ายทะเลมีลักษณะแตกต่างไปจากสัตว์ทะเลมากมาย ภายในร่างกายสัตว์ทะเล มีของเหลวอาบอยู่ภายนอกเซลล์ ในลักษณะเป็นน้ำเลือด และน้ำเหลือง ประมาณ ๕๐% ของเหลวเหล่านี้ไม่ติดต่อโดยตรงกับน้ำทะเลที่มันอาศัยอยู่ ส่วนสาหร่ายทะเลนั้นไม่มีของเหลวดังกล่าว คงมีแต่น้ำทะเลเท่านั้นที่อยู่รอบๆ สามารถซึมผ่านเข้าไปในช่องว่างระหว่างเซลล์ได้ ดังนั้น ส่วนประกอบที่อยู่ภายนอกเซลล์ของสาหร่ายทะเล จึงมีปริมาณเกลือแร่เหมือนกับที่เราตรวจพบในน้ำทะเล และที่น่าสนใจยิ่งขึ้นไปอีกก็คือ สาหร่ายทะเลเหล่านี้สามารถสร้างสารประเภทเจลาตินออกมารอบๆ ตัว เรียกว่า ไฟโคคอลลอยด์ (phycocolloid) ป้องกันไม่ให้น้ำระเหยออกมาได้โดยง่าย ซึ่งมีประโยชน์ในการรักษาระดับความเข้มข้นของน้ำที่อยู่ระหว่างเซลล์ ให้คงอยู่เท่าเทียมกับของน้ำทะเล แม้ในยามน้ำลงมันจะอยู่เหนือระดับน้ำทะเลขึ้นมาก็จะยังรอดชีวิตอยู่ได้ไม่แห้งตาย

            พืชบกชั้นสูง เช่น พวกไม้ดอก มีของเหลวอยู่นอกเซลล์เป็นของเหลวในดินซึ่งรากดูดเข้ามาแล้วลำเลียงไปตามท่อไซเล็ม (ท่อลำเลียงน้ำ) สู่ส่วนต่างๆ ทั่วต้น ของเหลวนี้ซึมผ่านผนังเซลล์ไปสู่เซลล์ต่างๆ ได้โดยตลอด ของเหลวที่พืชดูดเข้ามาในท่อไซเล็ม ติดต่อกับของเหลวที่รากดูดจากดิน จึงมีส่วนประกอบไม่แตกต่างไปจากน้ำในดินเท่าไรนัก ลักษณะเช่นนี้แตกต่างไปจากในสัตว์ ซึ่งมีเส้นเลือด และผิวหนัง คอยกั้นไม่ให้เลือดและน้ำเหลืองติดต่อกับน้ำทะเล หรือสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ที่อยู่ภายนอกร่างกายได้โดยเด็ดขาด ดังนั้น สิ่งแวดล้อมภายนอกจึงมีความสำคัญต่อการดำรงชีพของพืชบกมาก เพราะน้ำและเกลือแร่ภายในดินที่รากดูดขึ้นไปนั้น เปลี่ยนแปลงได้เสมอ เมื่อฤดูกาลเปลี่ยนไป ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดเจนก็คือ พืชเมืองหนาวจะทิ้งใบในฤดูใบไม้ร่วง และจะแตกใบออกดอก และเกิดผลใหม่ในฤดูใบไม้ผลิ ระดับของเกลือแร่ต่างๆ ในดิน และในท่อไซเล็มที่พืชดูดเข้าไป ในระหว่างฤดูใบไม้ร่วง และฤดูใบไม้ผลิแตกต่างกันมาก ดังแสดงในกราฟ ข้อมูลทำนองนี้ อาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งที่จะนำมาประกอบในการที่จะปลูกพืชเมืองหนาวในบ้านเรา


            ได้กล่าวไว้ในตอนต้นแล้วว่า เซลล์ของสาหร่ายทะเลนั้นติดต่อโดยตรงกับน้ำทะเล โดยเซลล์ไม่เป็นอันตราย เพราะของเหลวภายในเซลล์ ส่วนประกอบของเกลือแร่หลายชนิดคล้ายคลึงกับส่วนประกอบของน้ำทะเลมาก จริงอยู่ แม้ส่วนประกอบทางเคมีของน้ำทะเลในปัจจุบัน ไม่เหมือนกับส่วนประกอบของน้ำทะเล สมัยที่เพิ่งเริ่มมีชีวิตเกิดขึ้นเป็นครั้งแรกในโลกก็ตาม แต่การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นนั้นเป็นไปอย่างช้าๆ และกินเวลานาน เพียงพอที่จะทำให้สิ่งมีชีวิตแรกๆ ในทะเลได้มีโอกาสปรับตัวได้ทันโดยไม่ได้รับอันตราย สำหรับพืชบก และพืชน้ำจืด แม้ว่า ของเหลวภายในเซลล์จะมีส่วนประกอบเปลี่ยนแปลงไปได้ตามฤดูกาล แต่ก็มีความคงทนได้ดีกว่าสัตว์มาก ในสัตว์นั้น ถ้าสมดุลของของเหลวในร่างกายผิดปกติไปเพียงเล็กน้อย ก็อาจทำให้สัตว์ได้รับอันตรายถึงตายได้ ที่เป็นเช่นนี้ เพราะเซลล์ของสัตว์ สลับซับซ้อนกว่าเซลล์ของพืชมาก เซลล์จะทำหน้าที่ได้อย่างปกติ ก็ต่อเมื่อความเข้มข้นของของเหลวในเซลล์ ใกล้เคียงกับของเหลวในเลือดและน้ำเหลือง ถ้าความเข้มข้นของของเหลวในเซลล์ต่างกับของเหลวในเลือด และน้ำเหลืองมากแล้ว เซลล์จะไม่สามารถทำหน้าที่ได้อย่างปกติ และอาจทำให้เซลล์ตายได้

            ลักษณะสำคัญอีกอย่างหนึ่ง ซึ่งพืชบกและพืชน้ำจืดแตกต่างไปจากสัตว์ก็คือ ของเหลวที่พืชดูดเข้าไป จะต้องมีความเข้มข้น น้อยกว่าของเหลวที่อยู่ในเซลล์มาก เซลล์จึงจะดูดน้ำเข้าโดยวิธีออสโมซิสได้ เซลล์พืชดูดน้ำเข้าไปแล้วจะไม่แตก เพราะมีผนังเซลล์ ที่มีความแข็งแรงหุ้มเซลล์ไว้ เมื่อเซลล์ดูดน้ำมากพอแล้วก็จะไม่สามารถดูดเข้าไปได้อีกด้วย เหตุนี้ ภายในเซลล์พืชบก และพืชน้ำจืด จึงมีความเข้มข้นของสารละลายสูงกว่าภายนอกเซลล์เสมอ เมื่อใดที่ของเหลวจากภายนอกมีความเข้มข้น สูงกว่าในเซลล์ อย่างเช่น เมื่อใส่ปุ๋ยมากเกินไป จะเป็นผลให้น้ำจากเซลล์ออสโมซิสออกมาสู่ภายนอก ทำให้โปรโตพลาสซึมแยกตัวออกมาจากผนังเซลล์เรียกว่า "พลาสโมไลซิส" (plasmolysis) ทำให้พืชเฉาและตายได้ ปรากฏการณ์นี้ไม่ค่อยเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เพราะพืชมีขบวนการอื่นๆ ที่คอยช่วยป้องกันไม่ให้เกิดได้โดยง่าย


            พืชบกยังมีปัญหาเกี่ยวกับการสูญเสียน้ำโดยระเหยเป็นไอออกทางใบ พืชแต่ละชนิด มีการปรับปรุงตัวเพื่อแก้ไขปัญหานี้ แตกต่างกันไป เช่น พืชบกส่วนมากจะมีสารคล้ายขี้ผึ้งเป็นชั้นบางเรียกว่า คิวติเคิล ฉาบที่ผิวด้านนอกของใบ ป้องกันไม่ให้น้ำระเหยจากใบ (ดูภาพจากเรื่องการหายใจ) พืชในทะเลทรายหรือในที่แห้งแล้งจะไม่มีใบหรือมีใบขนาดเล็กลงมาก และสามารถสะสมน้ำไว้ในลำต้นได้ด้วย เช่น ต้นกระบองเพชรและสลัดได ส่วนพวกมอสส์และเฟิร์น ซึ่งชอบขึ้นในที่ร่มและที่ชื้นนั้น แม้ใบจะสูญเสียน้ำไปขณะที่อากาศแห้งแล้ง ก็จะยังไม่ตาย แต่กลับมาทำหน้าที่ได้ใหม่ เมื่อมีความชื้นเพียงพอ