ใบไม้เปลี่ยนสีในฤดูใบไม้ร่วง
โดย :
Administrator
เมื่อ :
วันจันทร์, 11 กุมภาพันธ์ 2556
Hits
19624
ใบไม้เปลี่ยนสีในฤดูใบไม้ร่วง ณ เมืองเล็กๆ แห่งหนึ่งในยุโรป (Gottingen)...
บางคนโชคดีได้อาศัยอยู่ในแถบทวีปที่มีความหลากหลายของฤดูกาล และได้เห็นความสวยงามอีกมุมหนึ่งที่ธรรมชาติได้บรรจงแต่งแต้มสีสัน ได้เห็นหิมะ และที่น่าอิจฉาที่สุดก็คือพวกเขาได้เห็นใบไม้ที่ไม่ใช่แค่สีเขียวสีเดียวในฤดูใบไม้ร่วง ถ้าพูดถึงฤดูใบไม้ร่วง ผมจะนึกถึงสภาพอากาศที่เริ่มหนาวเย็น (ประมาณ 10-20 องศาเซลเซียส) ความตื่นเต้นและสนุกที่ได้เห็นไอน้ำออกมาจากปากและจมูกเวลาหายใจและพูด ใบไม้หลากหลายสีสันไม่ว่าจะเป็นสีเขียว สีส้ม สีเหลือง สีแดง หรือแม้กระทั่งสีม่วง เหมือนกับว่ามันแข่งกันแต่งหน้ามาอวดผู้คนที่เดินผ่านไปผ่านมา และวันหนึ่งของปลายเดือนกันยายน ปีพ.ศ. 2547 ซึ่งผมจากบ้านเกิดมาอยู่ ณ เมืองเล็กๆ แห่งหนึ่งในยุโรป (Gottinge วันนั้นผมรู้สึกเหงาและโดดเดี่ยว ผมจึงใส่เสื้อกันหนาวหนาๆ ที่เพิ่งซื้อใหม่ๆ มาจากเมืองไทย และเดินฝ่าความเย็นเยือกเข้าไปในใจกลางเมือง ระหว่างทางผมเห็นบ้านเก่าๆ ดูน่ารักแปลกตาและต้นไม้ข้างทางที่ปลูกเป็นระยะๆ ขนานกับถนนเส้นเล็กๆ ที่เข้าสู่กลางเมือง ท้องฟ้าสีฟ้าใสตัดกับสีแดง สีส้ม และสีเขียวของใบไม้ มันสวยจนสามารถสะกดผมให้เดินช้าลงได้ ใครที่อาศัยอยู่ที่นี่หรือมาเที่ยวยุโรปบ่อยก็คงจะคุ้นเคยกับสภาพอากาศและความสวยงามอีกมุมหนึ่งของธรรมชาติที่นี่ แต่สำหรับคนแปลกหน้าอย่างผม การได้เห็นใบไม้หลากหลายสีเช่นนี้เป็นสิ่งมหัศจรรย์อีกอย่างหนึ่งของชีวิตเลยล่ะครับ ผมมองมันอย่างสงสัยและอยากรู้แบบนักวิทยาศาสตร์มือสมัครเล่น ทำไมใบไม้จึงมีหลากหลายสี? ทำไมใบไม้จึงต้องเปลี่ยนสี? การเปลี่ยนสีของมันมีกลไลอย่างไร ผมคิดหาเหตุผลไปต่างๆ นานา และคิดทบทวนวิทยาศาสตร์พื้นฐานที่เคยเรียนมา ก็ยังไม่พอที่จะเข้าใจกฎของธรรมชาติที่ซับซ้อนข้อนี้ ผมรีบเดินเข้าไปในเมืองแล้วรีบกลับมาเพื่อจะค้นหาคำตอบด้วยคอมพิวเตอร์เครื่องเล็กๆ ที่เชื่อมต่อเข้ากับโลกทั้งโลก หน้าที่และความสำคัญของใบไม้ ก่อนที่เราจะเข้าประเด็นที่ว่า ทำไมใบไม้จึงเปลี่ยนสี? ความรู้พื้นฐานเรื่องแรกที่ควรจะทราบก็คือ หน้าที่และความสำคัญของใบไม้ อย่างที่เราทราบกันดีว่า อวัยวะของพืชที่มีสีเขียวๆ รูปร่างประหลาดๆ ที่เรียกว่าใบไม้นั้น เปรียบเสมือนเป็นโรงอาหารของพืช มีหน้าที่รวบรวมวัตถุดิบ นำเครื่องปรุงเครื่องเทศต่างๆ มาปรุงอาหารเลิศรส และส่งให้พืชทั้งต้นได้ประทังชีวิตยืนอยู่ได้ ถ้าไม่มีใบไม้เหล่านี้แล้ว พืชก็จะไม่มีอาหารทาน เกิดภาวะที่เรียกว่า อดตาย (เหมือนคน) แต่วัตถุดิบที่ใช้ในการปรุงอาหารของต้นไม้ออกจะแปลกอยู่สักหน่อย พืชไม่ได้ต้องการหมู เห็ด เป็ด ไก่ ผัก ผลไม้ หรือแม้กระทั่งกุ้งลอบสเตอร์หรือหูฉลาม มันต้องการเพียงน้ำ (H2O), ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และแสงแดด (hv) เท่านั้น โดยรากจะทำหน้าที่ดูดน้ำจากดินส่งผ่านท่อลำเลียงน้ำขึ้นมา ใบไม้จะเป็นตัวเก็บสะสมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และรงควัตถุสีเขียวของใบไม้ที่มีชื่อว่า คลอโรฟิลล์ (Chlorophyll) จะทำหน้าที่เก็บเกี่ยวพลังงานจากแสงแดด เมื่อวัตถุดิบทุกอย่างพร้อมแล้ว พืชก็จะปรุงอาหาร โดยกระบวนการปรุงอาหารของพืชเรียกว่า การสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis) จะได้น้ำตาลกลูโคส (C6H12O6) และก๊าซออกซิเจน (O2) เป็นผลิตภัณฑ์ ซึ่งพืชจะนำกลูโคสไปใช้เป็นพลังงานเพื่อกิจกรรมต่างๆ แล้วยังนำไปใช้เป็นองค์ประกอบของเส้นใย เช่น เซลลูโลส (Cellulose) เพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับตัวเอง นอกจากนี้ยังเก็บไว้ใช้ในยามที่ไม่สามารถผลิตอาหารในรูปของแป้งได้อีกด้วย ราหายใจเอาก๊าซออกซิเจนเข้าสู่ร่างกายและผ่านกระบวนการเผาผลาญ (Metabolism) จะปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา ในทางกลับกันพืชดูดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อนำไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและปลดปล่อยก๊าซออกซิเจนออกมา แลกเปลี่ยนกันเป็นวัฏจักร การอยู่ในสวนสาธารณะที่มีต้นไม้เยอะๆ จึงทำให้เรารู้สึกสดชื่น กระปี้กระเปร่าและสมองปลอดโปร่งด้วยออกซิเจน ดังนั้นการปลูกต้นไม้ก็เสมือนการติดตั้งเครื่องฟอกอากาศธรรมชาตินั่นเอง ทำไมใบไม้จึงต้องเปลี่ยนสี? ในฤดูร้อนที่มีกลางวันยาวนานแต่กลางคืนสั้นนั้น มีแสงแดงและดินที่อุดมด้วยน้ำเพียงพอสำหรับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชจะเปิดโรงอาหารและสร้างอาหารหล่อเลี้ยงต้นตามปกติและเก็บสำรองไว้ แต่เมื่อฤดูใบไม้ร่วงย่างเข้ามา อากาศจะเริ่มเย็นลง กลางวันจะสั้นลงและกลางคืนจะยาวขึ้น การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้พืชทราบว่าฤดูกาลกำลังจะเปลี่ยนและเป็นสัญญาณเตือนให้พืชเตรียมตัวสำหรับสภาพอากาศอันเลวร้ายและหนาวจัดของฤดูหนาวที่พืชไม่มีน้ำและแสงเพียงพอสำหรับการสร้างอาหารอีกต่อไป ต้นไม้จึงต้องสร้างอาหารเก็บสะสมไว้ให้เพียงพอในฤดูร้อน และปิดโรงงานผลิตอาหารในฤดูหนาว นอกจากนี้พืชยังต้องลดการใช้พลังงานทุกรูปแบบเพื่อความอยู่รอด โดยการสลัดใบของมันทิ้งไปเพื่อลดการใช้พลังงาน นำไปสู่การเปลี่ยนสีของใบไม้
กลไกการเปลี่ยนสีของใบไม้ สีเขียวบนใบไม้เป็นสีของรงควัตถุที่เรียกว่า คลอโรฟิลล์ เป็นสารประกอบที่ไม่เสถียร สลายตัวได้ด้วยแสงอาทิตย์ พืชสามารถสร้างคลอโรฟิลล์ขึ้นมาใหม่ได้ แต่ต้องอาศัยแสงแดดและอากาศที่อบอุ่น ดังนั้นในฤดูร้อน คลอโรฟิลล์จะสลายตัวด้วยแสงแดดสม่ำเสมอและจะถูกสร้างขึ้นมาทดแทนอย่างสม่ำเสมอเช่นกัน เพื่อรักษาระดับปริมาณคลอโรฟิลล์ไว้ให้เหมาะสมต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เราจึงเห็นใบไม้มีสีเขียวอยู่เสมอ แต่คลอโรฟิลล์ไม่ได้เป็นรงควัตถุชนิดเดียวที่อยู่ในใบไม้ ยังมีรงควัตถุชนิดอื่นๆ อีกที่ช่วยเก็บเกี่ยวพลังงานแสง (accessory absorber) เช่น แคโรทีน (Carotene) ที่มีสีเหลืองและสีส้ม และแอนโทรไซยานิน (Anthocyanin) ที่มีสีแดงและสีม่วง ในฤดูร้อนจะถูกสีเขียวของคลอโรฟิลล์บดบังไว้หมด แต่เนื่องจากแคโรทีนและแอนโทรไซยานินมีความเสถียรมากกว่าคลอโรฟิลล์ จึงสลายตัวได้น้อยกว่าคลอโรฟิลล์มาก เมื่อเข้าสู่ฤดูหนาวและพืชไม่สามารถสร้างคลอโรฟิลล์ขึ้นมาทดแทน ทำให้คลอโรฟิลล์สลายตัวไป สีเขียวก็จะจางลง เผยให้เห็นสีเหลือง สีส้ม สีแดงและสีม่วงของแคโรทีนและแอนโทรไซยานินที่ซ่อนเอาไว้ เราจึงเห็นใบไม้หลากหลายสีสันในฤดูใบไม้ร่วง จนกระทั่งรงควัตถุทั้งสองสลายตัวไปหมด คงเหลือไว้แต่เพียงเส้นใยเซลลูโลสและหลุดร่วงลงสู่พื้นดิน เวลาจะผ่านไปนานสักเพียงใด เมื่อผมได้กลิ่นไอเย็นๆ ของฤดูใบไม้ร่วง ภาพของถนนสายนั้น ความสนุกสนานและตื่นเต้นที่ได้เห็นไอน้ำลอยออกมาจากปากและจมูก ความสวยงามของต้นไม้สองข้างทาง จะผ่านเข้ามาในจินตนาการของผมเสมอ ฤดูใบไม้ร่วงปีนั้นเป็นบรรยากาศที่สร้างความประทับใจและยังตราตรึงในใจผมจนถึงทุกวันนี้ และผมก็ไม่มีวันลืมเลยว่า ความประทับใจในความสวยงามของธรรมชาตินี้เอง เป็นเหตุแห่งความรู้ที่ผมได้ถ่ายทอดออกมาในงานเขียนชิ้นนี้ครับ
ขอขอบคุณบทความจาก วิชาการ.คอม
กลไกการเปลี่ยนสีของใบไม้ สีเขียวบนใบไม้เป็นสีของรงควัตถุที่เรียกว่า คลอโรฟิลล์ เป็นสารประกอบที่ไม่เสถียร สลายตัวได้ด้วยแสงอาทิตย์ พืชสามารถสร้างคลอโรฟิลล์ขึ้นมาใหม่ได้ แต่ต้องอาศัยแสงแดดและอากาศที่อบอุ่น ดังนั้นในฤดูร้อน คลอโรฟิลล์จะสลายตัวด้วยแสงแดดสม่ำเสมอและจะถูกสร้างขึ้นมาทดแทนอย่างสม่ำเสมอเช่นกัน เพื่อรักษาระดับปริมาณคลอโรฟิลล์ไว้ให้เหมาะสมต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เราจึงเห็นใบไม้มีสีเขียวอยู่เสมอ แต่คลอโรฟิลล์ไม่ได้เป็นรงควัตถุชนิดเดียวที่อยู่ในใบไม้ ยังมีรงควัตถุชนิดอื่นๆ อีกที่ช่วยเก็บเกี่ยวพลังงานแสง (accessory absorber) เช่น แคโรทีน (Carotene) ที่มีสีเหลืองและสีส้ม และแอนโทรไซยานิน (Anthocyanin) ที่มีสีแดงและสีม่วง ในฤดูร้อนจะถูกสีเขียวของคลอโรฟิลล์บดบังไว้หมด แต่เนื่องจากแคโรทีนและแอนโทรไซยานินมีความเสถียรมากกว่าคลอโรฟิลล์ จึงสลายตัวได้น้อยกว่าคลอโรฟิลล์มาก เมื่อเข้าสู่ฤดูหนาวและพืชไม่สามารถสร้างคลอโรฟิลล์ขึ้นมาทดแทน ทำให้คลอโรฟิลล์สลายตัวไป สีเขียวก็จะจางลง เผยให้เห็นสีเหลือง สีส้ม สีแดงและสีม่วงของแคโรทีนและแอนโทรไซยานินที่ซ่อนเอาไว้ เราจึงเห็นใบไม้หลากหลายสีสันในฤดูใบไม้ร่วง จนกระทั่งรงควัตถุทั้งสองสลายตัวไปหมด คงเหลือไว้แต่เพียงเส้นใยเซลลูโลสและหลุดร่วงลงสู่พื้นดิน เวลาจะผ่านไปนานสักเพียงใด เมื่อผมได้กลิ่นไอเย็นๆ ของฤดูใบไม้ร่วง ภาพของถนนสายนั้น ความสนุกสนานและตื่นเต้นที่ได้เห็นไอน้ำลอยออกมาจากปากและจมูก ความสวยงามของต้นไม้สองข้างทาง จะผ่านเข้ามาในจินตนาการของผมเสมอ ฤดูใบไม้ร่วงปีนั้นเป็นบรรยากาศที่สร้างความประทับใจและยังตราตรึงในใจผมจนถึงทุกวันนี้ และผมก็ไม่มีวันลืมเลยว่า ความประทับใจในความสวยงามของธรรมชาตินี้เอง เป็นเหตุแห่งความรู้ที่ผมได้ถ่ายทอดออกมาในงานเขียนชิ้นนี้ครับ
ขอขอบคุณบทความจาก วิชาการ.คอม
คำสำคัญ
ใบไ,ม้,สี,ฤดู
ประเภท
Text
ลิขสิทธิ์
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)
วิชา
วิทยาศาสตร์ทั่วไป
ระดับชั้น
ป.4, ป.5, ป.6, ม.1, ม.2, ม.3, ม.4, ม.5, ม.6
กลุ่มเป้าหมาย
ครู, นักเรียน, บุคคลทั่วไป