ข้อสอบวิทยาศาสตร์ สสวท. ปี2556: มีนาคม 2017

ความหลากหลายในป่าชายเลน
http://marinegiscenter.dmcr.go.th/km/mangroves_doc06/#.WKQP5W-LSM8

สัตว์และการปรับตัวของสัตว์ในป่าชายเลน
http://www.sc.psu.ac.th/chm/biodiversity/mangrove_animal.html

พืชและการปรับตัวของพืชในป่าชายเลน
http://www.sc.psu.ac.th/chm/biodiversity/mangrove_plant.html

http://slideplayer.com/slide/8504038/

การปรับตัวสำหรับการมีชีวิตในดินที่มีน้ำท่วมขัง

โดยปกติแล้วในป่าชายเลนจะมีน้ำจะท่วมขังอยู่เสมอเนื่องจากอิทธิพลของน้ำขึ้นน้ำลง ดังนั้นดินในป่าชายเลนจึงมีน้ำท่วมขังอยู่เป็นประจำ ทำให้ออกซิเจนในอากาศไม่สามารถแพร่กระจายลงสู่ดินได้

อย่างไรก็ตามรากของต้นไม้ป่าชายเลนต้องการออกซิเจนเพื่อใช้ในการดำรงชีวิตและการเจริญเติบโต ดังนั้น ต้นไม้จึงต้องพัฒนาวิธีการเพื่อที่รากของมันจะได้รับออกซิเจนต้นไม้ป่าชายเลนส่วนมากจึงมีรากอากาศ (pneumatophores) โผล่พ้นเหนือดิน ออกซิเจนจึงสามารถผ่านลงทางรากอากาศสู่รากที่อยู่ใต้ดินได้ รูปทรงของรากอากาศมีตั้งแต่ผอมบางคล้ายแท่งดินสอ เช่น ต้นแสม จนกระทั่งเป็นปุ่มอ้วนๆ ซึ่งพบในต้นลำแพน และต้นตะบูนดำ

ต้นไม้แต่ละชนิดจะมีลักษณะรากเฉพาะของมันเอง ต้นโกงกางจะมีรากที่มองดูเหมือนกับสุ่มจับปลา ส่วนต้นแสมก็จะมีรากหายใจที่แหลมโผล่ออกมาจากใต้ดินมองดูเหมือนไม้ปลายแหลมขนาดใหญ่ และต้นถั่ว มีรากหายใจโผล่พ้นดินออกมามองดูเหมือนกับหัวเข่าของมนุษย์

ต้นไม้ป่าชายเลนบางชนิดจะมีรูเล็กๆ จำนวนมากที่บริเวณลำต้นและรากที่โผล่ออกมา รูเหล่านี้จะนำอากาศเข้าสู่ต้นพืช และภายในต้นไม้ก็จะมีเนื้อเยื่อฟองน้ำนำออกซิเจนสู่รากเช่นกัน

การที่ต้นไม้ป่าชายเลนจะเติบโตในบริเวณที่ดินมีน้ำท่วมขังได้ไม่ดีเนื่องจากดินน้ำท่วมขังมีอากาศอยู่น้อย จึงเป็นเหตุให้ป่าชายเลนมีระบบรากพิเศษและเซลล์ที่อากาศสามารถเข้าไปในต้นพืชได้ในขณะน้ำลด พืชที่อยู่ในดินน้ำท่วมขังจะไม่งอกเหมือนกับพืชที่ปลูกในดินปกติ เนื่องจากก๊าซออกซิเจนที่จะเข้าสู่รากนั้นมีน้อยเกินไป ส่วนพืชที่ปลูกอยู่ในดินธรรมดานี้จะโตเร็วกว่าและจะมีความแข็งแรงมากกว่าพืชที่ขึ้นในดินน้ำท่วมขัง

การปรับตัวเพื่อพยุงตัวเองในดินเลนเปียก

ต้นไม้ป่าชายเลนเจริญเติบโตมีความสูงประมาณ 40 เมตร และเจริญเติบโตได้ดีในดินเลนนิ่ม ดังนั้น จึงถูกน้ำพัดให้ล้มลงได้ง่าย พรรณไม้ในป่าชายเลนจึงมีการปรับตัวหลายๆ อย่างเพื่อที่จะให้ลำต้นยืนอยู่ได้ ต้นไม้ป่าชายเลน เช่น โกงกางจะมีรากค้ำจุนหรือรากพยุง (prop roots) และรากอากาศ รากเหล่านี้จะห้อยจากลำต้นหรือกิ่งลงสู่ดิน ต้นไม้ป่าชายเลนบางชนิดมีระบบรากเคเบิล (cable roots หรือ Pencil roots) เช่น ต้นแสม รากชนิดนี้จะออกมาครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่เพื่อช่วยพยุงลำต้นให้ยืนอยู่ได้ ส่วนต้นไม้ป่าชายเลนชนิดอื่นๆ เช่น โปรงแดง จะมีรากพูพอน (buttress roots) เช่นเดียวกันกับที่พบในต้นไม้ป่าเขตร้อน

ลักษณะรากไม้ป่าชายเลน

ต้นไม้ป่าชายเลนที่หยั่งรากลงลึกหรือเจาะรากฝังแน่นในดินมีไม่กี่ชนิด ส่วนมากแล้วต้นไม้ป่าชายเลนจะมีรากฝังตื้นๆ แต่อยู่หนาแน่น และอาจแผ่ปกคลุมเป็นพื้นที่กว้าง ต้นกล้าของต้นโกงกางจะมีส่วนเรดิเคิล (radicle) ยาว ซึ่งจะสามารถพัฒนาเป็นรากยึดได้ดี แต่เมื่อต้นกล้าเริ่มตั้งตัวในดินเลน ส่วนของเรดิเคิลจะพัฒนาไปอีกเล็กน้อย บทบาทการทำหน้าที่ของรากจะถูกรับช่วงโดยระบบกิ่งก้านของรากที่พัฒนามาจากส่วนปลายสุดของรากค้ำจุน โดยรากนี้จะเจาะลึกลงใต้ดินประมาณ 1 ฟุต

ส่วนต้นถั่วและโปรงแดงนั้น ระบบรากจะเป็นแบบเคเบิ้ล และจะส่งรากซึ่งมีลักษณะคล้ายหัวเข่าของมันโผล่ขึ้นมาเหนือผิวดินและสร้าง lenticles ซึ่งมีลักษณะเป็นตุ่ม ระบบรากของต้นแสม ลำแพน และต้นตะบูน จะไม่มีรากเกาะลึก แต่จะมีการพัฒนารากเคเบิ้ลที่หนาแน่น ซึ่งจะวางยาวใต้ผิวดินประมาณ 20 - 50 เซนติเมตร ต้นแสมและต้นลำแพน จะมีการพัฒนารากหลายๆ ชนิด ซึ่งประกอบด้วยรากเคเบิ้ลขนาดใหญ่ แล้วแยกออกเป็นรากสมองอกแทงลงใต้ดิน และมีรากอากาศ หรือ pneumatophores แทงออกสู่ด้านบน รากอากาศนี้จะสร้างรากดูดอาหารจำนวนมาก รากดูดอาหารจะยึดเกาะอยู่ในชั้นผิวดินที่อุดมไปด้วยธาตุอาหาร

บทบาทของรากอากาศ คือ การเจริญเติบโตขึ้นโผล่พ้นผิวดิน และรากดูดอาหารก็จะงอกออกมามากมายในชั้นดินที่มีอาหารอุดมสมบูรณ์ การหายใจของรากอากาศจะมีความสำคัญน้อยกว่าบทบาทการสร้างรากดูดอาหาร ระบบการจับอากาศของรากนั้นจะพบในที่ติดกับ lenticle ของรากอากาศ หรือ prop roots เช่น เมื่อน้ำท่วมปกคลุมรากต้นแสม ความดันในระบบรากก็จะลดลง และจะเริ่มสูงขึ้นอีกครั้งเมื่อน้ำเริ่มลด แล้วรากก็จะดูดอากาศเข้ามาในรากอย่างรวดเร็ว

รากอากาศเปรียบเสมือนปล่องที่เป็นตัวถ่ายอากาศของระบบรากในดินเลนที่ไม่มีอากาศ ดินโคลนชั้นลึกลงไปไม่เพียงเป็นชั้นที่ขาดออกซิเจนเท่านั้น แต่ยังเต็มไปด้วยก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ดังนั้นรากสมอจึงไม่มีการแลกเปลี่ยนก๊าซหรือสารอาหารกับดินรอบๆ มัน แต่บางครั้งก็พบก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ในดินชั้นบนซึ่งรากดูดอาหารอาศัยอยู่

ส่วนต้นโปรงแดงและต้นถั่วจะมีรากเข่าที่ต่างกันไป รากเข่าจะโผล่ขึ้นเหนือดินแล้วจมลงดินอีกครั้ง รากนี้จะอยู่ติดกับรากเคเบิ้ล ซึ่งความจริงแล้วรากเข่านี้เป็นรากเคเบิ้ลของต้นไม้

การปรับตัวให้เข้ากับสภาพความเค็ม

ในช่วงน้ำขึ้นนั้น น้ำบริเวณรอบๆ ต้นไม้ป่าชายเลนจะเป็นน้ำเค็ม เนื่องมาจากการท่วมขังของน้ำทะเล นอกจากนี้น้ำยังมีปริมาณมากเกินความต้องการของต้นไม้ ต้นไม้ป่าชายเลนต้องการน้ำจืดสำหรับการเจริญเติบโต ส่วนน้ำเค็มนั้นสามารถที่จะทำลายหรือทำให้ต้นไม้ป่าชายเลนตายได้ ดังนั้น ป่าชายเลนจะต้องมีการปรับตัวเพื่อที่จะสามารถรับเอาน้ำจืดที่มันต้องการเพื่อการเจริญเติบโตดังนี้ คือ

ต้นไม้ป่าชายเลนบางชนิดป้องกันเกลือที่จะเข้ามาทางรากโดยวิธี pH excluders

ต้นไม้ป่าชายเลนบางชนิดดูดเกลือเข้าไปในลำต้น แล้วขับเกลือออกทางรูใบ วิธีนี้เรียกว่า salt excreters พืชที่มีการขับเกลือออกทางใบ เช่น ต้นแสม ต้นเล็บมือนาง และเหงือกปลาหมอ เป็นต้น

ต้นไม้ป่าชายเลนบางชนิดอาศัยอยู่ในสภาพที่มีความเค็มได้เนื่องจากมันสามารถสะสมน้ำเลี้ยงที่มีความเค็มได้มาก เรียกวิธีการนี้ว่า salt accumulators เห็นได้ชัดในต้นโกงกาง ลำพู-ลำแพน ที่ใบมีลักษณะอวบน้ำ

ต้นไม้ป่าชายเลนบางชนิดสามารถเก็บสะสมเกลือไว้ในใบ หรือเปลือกไม้ เมื่อใบและเปลือกไม้หล่น เกลือก็ถูกกำจัดทิ้งไป

เมื่ออากาศร้อน ต้นไม้ป่าชายเลนบางชนิดก็จะปิดรูใบ บางชนิดก็สามารถที่จะพลิกใบให้พ้นจากแสงอาทิตย์ วิธีการเหล่านี้เป็นการลดการสูญเสียน้ำจากรูใบ ทำให้ป่าชายเลนมีการสูญเสียน้ำน้อยและไม่ต้องการน้ำมาก

การปรับตัวที่กล่าวมานี้ช่วยให้ต้นไม้ป่าชายเลนสามารถอาศัยในสภาพแวดล้อมน้ำเค็มได้

The following are the adaptational characteristics of hydrophytes:

The root system of aquatic plants is properly developed.
Hydrophytes have a waterproof and protective waxy coat on its surface which prevents them from decaying.
Hydrophytes have air cavities in their tissues which help them to float.
Conducting tissues (xylem and phloem) are less developed in them.
The stem of the aquatic plant is long, slender, spongy and flexible.
Conducting tissues (xylem and phloem) are less developed in them.
They have a waterproof and protective waxy coat on its surface which prevents them from rotting and decaying.
Hydrophytes have air storage tissues called aerenchyma which help them to float