กิจกรรมตรวจสอบความสัมพันธ์ของความสูงของต้นพืช ชีวมวลของใบพืช และความเข้มของแสงที่มี ผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง

 

อรสา ชูสกุล นักวิชาการสาขาชีววิทยา สสวท.

          ก่อนอื่นต้องทราบก่อนว่าปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงมีอะไรบ้าง ตัวอย่างเช่น แสงและความเข้มของแสง คาร์บอนไดออกไซด์ อุณหภูมิ อายุของใบ และปริมาณน้ำที่พืชได้รับ สารอาหาร รวมทั้งการปรับตัวของพืชเกี่ยวกับทิศทางของใบเพื่อรับแสง และการจัดเรียงตัวของใบเพื่อแข่งขันในการรับแสงของพืชที่ขึ้นอยู่ในบริเวณเดียวกัน เป็นต้น สำหรับแสงและความเข้มของแสงซึ่งเป็นปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงนั้น  สามารถทำกิจกรรมเพื่อตรวจสอบได้ในห้องปฏิบัติการซึ่งกิจกรรมนี้มีในหนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ชีววิทยา เล่ม 3 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6 ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 แต่ในกรณีที่ต้องการตรวจสอบหาความสัมพันธ์ของความเข้มของแสงกับปัจจัยอื่นๆ เช่น ความสูงของต้นพืช ชีวมวลของใบพืช ที่เจริญอยู่ในสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติ เราจะมีวิธีการตรวจสอบได้อย่างไร  ในบทความนี้จึงขอนำเสนอกิจกรรมเพื่อตรวจสอบความสัมพันธ์ของความสูงของต้นพืช ชีวมวลของใบพืช และความเข้มของแสงที่มีผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ซึ่งกิจกรรมนี้เป็นหนึ่งในกิจกรรมการเรียนการสอนในระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนปลายในประเทศญี่ปุ่น

กิจกรรมตรวจสอบความสัมพันธ์ของความสูงของต้นพืช ชีวมวลของใบพืช ความเข้มของแสงที่มีผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช
วัตถุประสงค์
          เพื่อให้นักเรียนสามารถ ทดลอง และเขียนกราฟ เพื่ออธิบายความสัมพันธ์ระหว่างของความสูงของต้นพืช     ชีวมวลของใบพืช และความเข้มของแสงซึ่งมีผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช
วัสดุอุปกรณ์
1. ต้นพืช 
2. กรรไกรตัดแต่งกิ่งไม้ 
3. เสาไม้ที่ทำเครื่องหมายไว้ทุกๆ 10 เซนติเมตร จำนวน 4 อัน
4. เชือก 
5. ถุงพลาสติก
6. ปากกาเมจิกแบบกันน้ำ
7. เครื่องชั่ง
8. เครื่องวัดความเข้มของแสง ดังภาพที่ 1 
9. ตลับเมตร หรือไม้บรรทัด
10. กระดาษกราฟ

 

 

 

                                                            ภาพที่ 1 ตัวอย่างเครื่องวัดความเข้มของแสง
                                           ที่มาภาพ : http://www.hydro-gardens.com/mequipt2.htm 

วิธีการทดลอง
1. กำหนดพื้นที่ทดลอง ขนาด 0.5 x 0.5 เมตร ซึ่งมีต้นพืชขึ้นอยู่ จากนั้นใช้เสาไม้ที่มีความยาวมากกว่าความสูงของต้นพืช จำนวน 4 อัน ปักไว้ 4 มุม ดังภาพที่ 2

 

 

 

ภาพที่ 2 พื้นที่ทดลองที่มีต้นพืชขึ้นอยู่

2. ใช้เครื่องวัดความเข้มของแสง  วัดความเข้มของแสงใต้ทรงพุ่มของต้นพืชในแนวตั้งเดียวกันทุกๆ ระยะ 10 เซนติเมตร โดยวัดจากพื้นดินจนถึงยอดสุดของต้นพืช และให้ความเข้มของแสงที่ส่วนยอดสุดของต้นพืชมีค่าเป็น 100 เปอร์เซนต์ 
3. ขึงเชือก ตามแนวนอนรอบเสาไม้ทุกระยะ 10 เซนติเมตรจากยอดสุดของต้นพืชไปจนถึงพื้นดิน
4. ตัดต้นพืชใส่ถุงพลาสติกโดยแยกเป็นชั้นๆ (stratified clipping method) ตามระยะทุก 10 เซนติเมตร และแยกพืชในแต่ละชั้นออกเป็นส่วนใบ กับส่วนอื่นๆ เช่น ลำต้น ดอก ผล แล้วนำไปชั่งน้ำหนักเพื่อหาชีวมวลหรือน้ำหนักสด
5. นำข้อมูลที่ได้ไปเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มของแสง ความสูงของต้นพืชจากพื้นดิน และ      ชีวมวลหรือน้ำหนักสด

จากการทดลองนี้สามารถแสดงผลความสัมพันธ์ในรูปกราฟได้ดังภาพที่ 3

 

                       ภาพที่ 3 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มของแสง ความสูงของต้นพืชจากพื้นดิน และชีวมวล
                   ที่มาภาพ : ดัดแปลงจากหนังสือ塩川光一郎、『改訂版高等学校生物Ⅱ』、数研出版株式会社、2009。
                                  (หนังสือเรียนชีววิทยา ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย  เล่ม 2) 

        จากกราฟที่แสดงในภาพที่ 3 พบว่า ณ จุดที่ความสูงของของต้นพืช 10 เซนติเมตร จากพื้นดินมีค่าความเข้มของแสง 3.13% ชีวมวลส่วนของใบ 6.25 กรัม/ตารางเมตร และชีวมวลของส่วนอื่นๆ ที่ไม่ใช่ใบ 137.5 กรัม/ตารางเมตร  ส่วนจุดที่  ความสูงของต้นพืช 50 เซนติเมตร จากพื้นดินมีค่าความเข้มของแสง 6.25% ชีวมวลส่วนของใบ 18.6 กรัม/ตารางเมตร และ  ชีวมวลของส่วนอื่นๆ ที่ไม่ใช่ใบ 87.5 กรัม/ตารางเมตร  สำหรับจุดที่ความสูงของต้นพืช 100 เซนติเมตรจากพื้นดิน พบว่ามีค่าความเข้มของแสง 37.5% ชีวมวลส่วนของใบ 56.25 กรัม/ตารางเมตร และชีวมวลของส่วนอื่นๆ ที่ไม่ใช่ใบ 37.5 กรัม/ตารางเมตร

        จากข้อมูลที่อ่านค่าได้จากกราฟข้างต้นสามารถสรุปความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มของแสง ความสูงของต้นพืชจากพื้นดิน และชีวมวล ได้ดังนี้ บริเวณส่วนบนของต้นพืชที่ระดับความสูง 100 เซนติเมตรจะพบว่าได้รับปริมาณความเข้มของแสงมากกว่าบริเวณส่วนล่างของต้นพืชที่ระดับความสูง 50 เซนติเมตรและ 10 เซนติเมตร และเมื่อพิจารณาข้อมูลชีวมวลส่วนของใบก็พบว่าเป็นไปในทิศทางเดียวกับระดับความสูงของต้นพืชนั่นคือ ชีวมวลส่วนของใบที่ระดับความสูง 100 เซนติเมตร มีค่ามากกว่าชีวมวลส่วนของใบที่ระดับความสูง 50 เซนติเมตร และ 10 เซนติเมตร แต่ในทางตรงกันข้ามเมื่อพิจารณาชีวมวลของส่วนอื่นๆ ที่ไม่ใช่ใบจะพบว่าที่ระดับความสูง 100 เซนติเมตร มีค่าชีวมวลของส่วนอื่นๆ ที่ไม่ใช่ใบน้อยกว่าที่ระดับความสูง 50 เซนติเมตร และ 10 เซนติเมตร จากความสัมพันธ์ของปัจจัยต่างๆ ข้างต้นนั้นจึงทำให้บริเวณส่วนบนของต้นพืชที่ระดับความสูง 100 เซนติเมตร เป็นบริเวณที่เกิดกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ดีกว่าบริเวณส่วนล่างของต้นพืช นอกจากปัจจัยที่ได้กล่าวมาแล้วยังมีปัจจัยอื่นๆ ที่มีผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ชนิดของพืชเป็นพืชใบเลี้ยงเดี่ยวหรือพืชใบเลี้ยงคู่ เป็นต้น ซึ่งข้อมูลที่ได้จากการทดลองแล้วนำมาเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มของแสง ความสูงของต้นพืชจากพื้นดิน และชีวมวล อาจแตกต่างไปจากกราฟในภาพที่ 3

        จากกิจกรรมนี้ครูผู้สอนอาจนำไปทดลองปรับใช้กับกิจกรรมในชั้นเรียน โดยอาจทดลองกับพืชต่าง ชนิดกัน และให้นักเรียนลองเขียนกราฟแสดงผลการทดลองที่ได้ พร้อมคำอธิบายประกอบ ก็จะช่วยให้นักเรียนเข้าใจความสัมพันธ์ของปัจจัยต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ดีมากยิ่งขึ้น  เนื่องจากนักเรียนได้ลงมือปฏิบัติด้วยตนเอง

 

เอกสารอ้างอิง

ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, สถาบัน.กระทรวงศึกษาธิการ. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ชีววิทยา เล่ม 3 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6 ตามหลักสูตรแกนกลาง 
          การศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. พิมพ์ครั้งที่ 2. กรุงเทพฯ : องค์การค้าของคุรุสภา,2554塩川光一郎、『改訂版高等学校生物Ⅱ』、数研出版株式会社、2009。 

Nakano, T. (2000) Application of plant canopy analyzer for mature tea (Camellia
          sinensis(L.) O. Kuntze) bush. Japanese Journal of Crop Science, 69(3), 419-423.

 

 

http://www.hydro-gardens.com/mequipt2.htm Retrieved 8 November 2012.