อาณาจักรพืช (Kingdom Plantae)

       พืช มีบทบาทเป็นผู้ผลิตในระบบนิเวศเพราะสามารถสร้างอาหารเองได้ และยังมีประโยชน์ คือ เป็นแหล่งอาหารและเป็นที่อยู่อาศัยของสัตว์ เนื่องจากพืชมีลักษณะแตกต่างกันมากมาย นักชีววิทยาจึงได้จำแนกพืชออกเป็นหมวดหมู่ โดยพิจารณาจากลักษณะต่าง ๆ ที่คล้ายกัน หรือแตกต่างกัน ดังนี้

1.   ประกอบด้วยเซลล์หลายเซลล์รวมเป็นเนื้อเยื่อ เพื่อทำหน้าที่เฉพาะอย่าง เช่น ท่อลำเลียง ราก ดอก ใบ เป็นต้น

2.   มีคลอโรฟิลล์อยู่ในคลอโรพลาสต์ สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้

3.   หลังจากที่มีการปฏิสนธิแล้วจะมีระยะเป็นต้นอ่อนก่อนจะเจริญเป็นต้นใหม่

4.   ตอบสนองต่อสิ่งเร้าช้า ส่วนใหญ่ไม่สามารถเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้

5.   เป็นสิ่งมีชีวิตที่เป็นเซลล์แบบยูคาริโอต (Eukaryotic cell)

6.   มีวงชีวิตแบบสลับ (Alternation)

ภาพที่ 1 วงชีวิตแบบสลับ

       (ที่มาภาพ: http://www.cartage.org.lb/en/themes/sciences/BotanicalSciences/ClassificationPlants/Cryptogamia/Bryophyta/NonvascularPlants/lifecycle.gif)

ภาพที่ 2 วิวัฒนาการของพืช

       (ที่มาภาพ: http://www.cartage.org.lb/en/themes/sciences/BotanicalSciences/ClassificationPlants/Cryptogamia/Bryophyta/NonvascularPlants/NonvascularPlants.htm)

กำเนิดของพืช

       มีหลักฐานที่เชื่อว่ากำเนิดมาจากสาหร่ายสีเขียว  ดิวิชันคลอโรไฟตา เพราะสาหร่ายสีเขียว

มีคลอโรฟิลล์ เอ มีบีตา-คาโรทีน ซึ่งเป็นรงควัตถุที่สำคัญในการสังเคราะห์ด้วยแสง นอกจากนี้การแบ่งเซลล์ของสาหร่ายและพืชสีเขียวนั้นจะพบว่า ในระยะเทโลเฟสจะมีการสร้างเซลล์เพลท (Cell plate) โดยเริ่มจากกลางเซลล์แล้วจึงค่อยขยายออกไปจนทำให้เซลล์แบ่งตัวกลายเป็น 2 เซลล์ ต่อมาพืชมีวิวัฒนาการจากน้ำขึ้นมาอยู่บนบก และมีการปรับตัวในหลาย ๆ ด้านเพื่อให้ดำรงชีวิตอยู่ได้ การมีคิวติเคิลปกคลุมเพื่อป้องกันการสูญเสียน้ำ ที่บริเวณผิวจะมีช่องทางสำหรับถ่ายเทก๊าซในการหายใจและการสังเคราะห์ด้วยแสง มีวงชีวิตแบบสลับและมีเมล็ดป้องกันต้นอ่อน การปรับตัวเป็นเวลานานตามสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป ทำให้พืชเจริญแยกออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ

1.   พืชที่ไม่มีท่อลำลียง (Nonvascular plant)

2.   พืชที่มีท่อลำเลียง (Vascular plant)

ในปัจจุบัน นักพฤกษศาสตร์ได้จำแนกสิ่งมีชีวิตในอาณาจักรพืชออกเป็นดิวิชันต่าง ๆ ดังนี้

       1. ดิวิชันไบรโอไฟตา (Division Bryophyta)

       เป็นกลุ่มพืชที่ไม่มีระบบท่อลำเลียง มีประมาณ 20,000 สปีชีส์ ได้แก่ มอส ลิเวอร์เวิร์ต ฮอนเวิร์ต มอสเป็นพืชที่มีขนาดเล็กไม่มีรากที่แท้จริงแต่มีส่วนที่ทำหน้าที่คล้ายรากเรียกว่า ไรซอยด์

ไม่มีใบและลำต้นที่แท้จริงพบได้ทั่วไปในบริเวณที่มีความชื้นสูงเช่น บนพื้นดินตามก้อนหิน กำแพงบ้าน กระถางต้นไม้ บนต้นไม้ มอสที่ขึ้นอยู่ตามผิวดิน จะช่วยป้องกันการสึกกร่อนและให้ความชุ่มชื้นแก่ดิน ส่วนมอสที่ขึ้นตามก้อนหินจะช่วยทำให้หินเกิดการผุกร่อน สลายกลายเป็นดิน ซากของมอสบางชนิด เช่น ข้าวตอกฤาษี หรือสแฟกนัมมอส (sphagnum moss) ซึ่งเป็นมอสขนาดใหญ่ ช่วยบำรุงดิน โดยใช้ผสมกับดินปนทราย จะช่วยอุ้มน้ำได้ดี ซากของมอสชนิดนี้ เมื่อทับถมเป็นเวลานานนับล้านปีจะกลายเป็นถ่านหิน สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้

ภาพที่ 3 วงชีวิตระยะ Sporophyte และ Gametophyte ของไบรโอไฟต์

(ที่มาภาพ: http://www.cartage.org.lb/en/themes/sciences/BotanicalSciences/ClassificationPlants/Cryptogamia/Bryophyta/NonvascularPlants/NonvascularPlants.htm)

                                                          เราสามารถจำแนกพืชในดิวิชันไบรโอไฟตาได้เป็น 3 คลาส (Class) ดังต่อไปนี้
      1.1 คลาสเฮปาทิคอปซิดา (Class Hepaticopsida) เรียกโดยทั่วไปว่า ลิเวอร์เวิร์ต (liverwort)มีอยู่ประมาณ 6,000 ชนิด แกมีโตไฟต์มีทั้งที่เป็นแทลลัส (thalloid liverwort) และที่คล้ายคลึงกับลำต้นและใบ (leafy liverwort) สปอโรไฟต์มีส่วนประกอบเป็น 3 ส่วน คือ ฟุต (foot) เป็นเนื้อเยื่อที่ฝังตัวอยู่ในเนื้อเยื่อแกมีโตไฟต์เพื่อทำหน้าที่ดูดอาหารมาใช้ ก้านชูอับสปอร์ (stalk หรือ seta) และอับสปอร์ (sporangium หรือ capsule)  ที่ทำหน้าที่สร้างสปอร์ ตัวอย่างของลิเวอร์เวิร์ตที่เป็นแทลลัส ได้แก่ Marchantia และที่มีลักษณะคล้ายลำต้นและใบ  แกมีโตไฟต์ของ Marchantia มีขนาดเล็ก ลักษณะเป็นแผ่นแบนราบ ตอนปลายแตกแขนงเป็น 2 แฉก (dichotomous branching) ด้านล่างของแทลลัสมีไรซอยด์ ด้านบนมักพบโครงสร้างที่มีรูปร่างคล้ายถ้วย เรียกว่า เจมมา คัป (gemma cup) ภายในเนื้อเยื่อเจมมา (gemma) อยู่จำนวนหนึ่ง ซึ่งเมื่อแต่ละเจมมาหลุดออกจากเจมมาคัปแล้ว สามารถเจริญเป็นแกมีโตไฟต์ต้นใหม่ได้ นับเป็นการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพสแบบหนึ่งนอกเหนือไปจากการแยกออกเป็นส่วน ๆ (fragmentation) สเปิร์ม

และไข่ถูกสร้างขึ้นในอวัยวะที่มารวมกลุ่มเป็นโครงสร้างที่มีลักษณะเป็นก้านชูที่เจริญอยู่บนแกมีโตไฟต์

ภาพที่ 4 (ซ้าย) Thallus liverworts และ (ขวา) Leafy liverworts

       (ที่มาภาพ: http://www.dkimages.com/discover/previews/878/20239114.JPGhttp://www.ubcbotanicalgarden.org/potd/porella_cordaeana.jpg)

การสืบพันธุ์

       สามารถสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศได้โดย แกมมีโตไฟต์ของลิเวอร์เวิร์ตหลายชนิดจัดเป็น Unisexaulเช่น Marchantia สร้าง Archegoniophores รูปร่างคล้ายร่ม บริเวณด้านล่างของ Archegoniophores จะมีArchegonium ยื่นออกมา ส่วน Antheridium สร้างบริเวณด้านบนของ Antheridiophores ส่วนลิเวอร์เวิร์ตชนิดอื่นมีโครงสร้างง่ายกว่า Marchantia เช่นใน Riccia  สร้าง  Antheridium และ Archegonium ในทัลลัสเดียวกัน ส่วนการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศทำโดยการสร้าง Gemma cup ภายในมี Gemma หรือ Gemmae

มีรูปร่างคล้ายไข่ หรือรูปดาว หรือคล้ายเลนส์ซึ่งจะหลุดจาก Gemma cup เมื่อได้รับน้ำฝน เมื่อ Gemmae หลุดไป สามารถเจริญเป็นต้นใหม่ได้ หรืออาจเกิดจากการขาดของต้นเดิมเนื้อเยื่อที่หลุดจากต้นสามารถเจริญเป็นต้นใหม่ได้เช่นกัน

ภาพที่ 5 ระยะ Sporophyte ของ Liverworts

       (ที่มาภาพ: http://cber.bio.waikato.ac.nz/courses/226/Liverworts/Liverworts_files/image001.jpg 

http://www.biology.iastate.edu/Courses/211L/Bryoph/marchantia.jpg)  

ภาพที่ 6 (ซ้าย) Antheridiophores และ (ขวา) Archegoniophores

       (ที่มาภาพ: http://www.biology.iastate.edu/Courses/211L/Bryoph/%20BryoINDX1.htm)

1.2. คลาสแอนโทเซอรอปซิดา (Class Anthoceropsida) เรียกโดยทั่วไปว่า ฮอร์นเวิร์ต (hornwort) ไบรโอไฟต์ในดิวิชันนี้มีจำนวนไม่กี่ชนิด ตัวอย่างเช่น Anthoceros sp แกมีโตไฟต์มีลักษณะเป็นแทลลัสขนาดเล็ก รูปร่างค่อนข้างกลมมน ที่ขอบมีรอยหยักเป็นลอน ด้านล่างมีไรซอยด์ สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศโดยการแยกออกเป็นส่วน ๆ เช่นเดียวกับพวกลิเวอร์เวิร์ต ต้นสปอไรไฟต์มีรูปร่างเรียวยาว ฝังตัวอยู่ด้านบนของแกมีโตไฟต์ ประกอบไปด้วยฟุต และอัปสปอร์ขนาดยาว ซึ่งเมื่อเจริญเต็มที่ ปลายของอับสปอร์จะค่อย ๆ แตกออกเป็น 2 แฉก ทำให้มองดูคล้ายเขาสัตว์ จึงเรียกว่าฮอร์นเวิร์ต

ภาพที่ 7 ระยะ Sporophyte ของ Hornworts

       (ที่มาภาพ: http://botit.botany.wisc.edu/images/130/Bryophytes/Anthocerophyta/Hornwort_w_sporophytes.low.jpg) 

ภาพที่ 8 Anthoceros sp.

       (ที่มาภาพ: http://home.manhattan.edu/~frances.cardillo/plants/nonvas/antho1.gif

http://botit.botany.wisc.edu/images/130/Bryophytes/Anthocerophyta/Anthoceros.low.jpg)

       1.3. คลาสไบรออฟซิดา (Class Bryopsida) เรียกโดยทั่วไปว่า มอส (moss) เป็น ไบรโอไฟต์กลุ่มที่มีมากที่สุด คือประมาณ 9,500 ชนิด ต้นแกมีโตไฟต์มีขนาดเล็ก ลักษณะคล้ายลำต้นและใบ ส่วนที่คล้ายใบเรียงตัวเป็นเกลียวโดยรอบส่วนที่คล้ายลำต้น มีไรซอยต์อยู่ในดิน สปอโรไฟต์มีลักษณะง่าย ๆ เกิดบนปลายยอดหรือปลายกิ่ง มีส่วนประกอบคือ ฟุต ก้านชูอับสปอร์ และอับสปอร์

             มอสที่เราเห็นทั่วไปมีสีเขียวเป็นระยะที่มีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ เรียกระยะนี้ว่าแกมีโตไฟต์ (gametophyte) เพศผู้มีอวัยวะสร้างสเปิร์ม เรียกว่า แอนเธอริเดียม (antheridium) และแกมีโตไฟต์เพศเมียมีอวัยวะสร้างไข่เรียกว่า อาร์คีโกเนียม สเปิร์มจากแอนเทอริเดียมว่ายน้ำเข้าผสมกับไข่ในอาร์คีโกเนียม ภายหลังการปฏิสนธิไข่ที่ได้รับการผสมเรียกว่า ไซโกต ซึ่งจะเจริญเป็นต้นสปอโรไฟต์ อาศัยอยู่บนแกมีโตไฟต์ มีโครโมโซม 2 ชุด เรียกว่า ดิพลอยด์ ใช้สัญลักษณ์แทนด้วย 2n  สปอโรไฟต์ของมอสมีขนาดเล็ก เห็นเพียงก้านและอับสปอร์ ซึ่งในระยะแรกจะมีสีเขียวเมื่อแก่เปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล และเมื่ออับสปอร์แตกออกจะให้สปอร์ออกมามากมาย สปอร์แต่ละเซลล์จะมีโครโมโซมเพียงชุดเดียว ใช้สัญลักษณ์ n หรือเรียกว่า แฮพพลอยด์ เมื่อปลิวไปตกในที่ชุ่มชื้น สปอร์จะงอกเป็นแกมีโตไฟต์ต้นใหม่ ดังแผนภาพแสดงวงชีวิตมอส

             มอสที่เราเห็นทั่วไปมีสีเขียวเป็นระยะที่มีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ เรียกระยะนี้ว่าแกมีโตไฟต์ จะเห็นว่าในวงชีวิตของมอสมี 2 ระยะ คือ ระยะที่เป็น แฮพพลอยด์ และระยะดิพลอยด์ เราเรียกวงชีวิตแบบนี้ว่าวงชีวิตแบบสลับ ซึ่งเป็นวงชีวิตที่พบในพืชทุกชนิด นอกจากมอสแล้วพืชที่ไม่มีท่อลำเลียงอีกพวกหนึ่งคือลิเวอร์เวิร์ต ซึ่งมีแกมีโตไฟต์ที่เป็นแผ่นสีเขียว ส่วนปลายมันแตกออกเป็นคู่ ด้านหลังของแผ่นมีไรซอยด์ ช่วยยึดดิน ดูดน้ำ และแร่ธาตุ

    จากที่กล่าวมาจะเห็นว่า พืชไม่มีท่อลำเลียง มีแกมีโตไฟต์เป็นระยะเด่น และเจริญเป็นอิสระ ส่วนสปอโรไฟต์เป็นขนาดเล็กเจริญอยู่บนแกมีโตไฟต์และมีอายุสั้น

ภาพที่ 9 โครงสร้างของมอส

(ที่มาภาพ: http://www2.auckland.ac.nz/info/schools/nzplants/images/moss/moss_major_parts1.jpg)

ภาพที่ 10 วงชีวิตของมอส

       (ที่มาภาพ: http://kentsimmons.uwinnipeg.ca/16cm05/1116/29-16-PolytrichumLifeCyc-L3.gif)

ภาพที่ 11 Sphagnum moss

       (ที่มาภาพ: http://www.fs.fed.us/wildflowers/regions/pacificnorthwest/ToolboxMeadow/images/sphagnum_squarrosum_lg.jpg)