ธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต: สิ่งมีชีวิตมีการตอบสนองต่อสิ่งเร้า

สัตว์ต่างๆ จะมีการตอบสนองต่อสิ่งเร้า ซึ่งมีการแสดงออกแตกต่างกัน สัตว์ใช้การสื่อสารเพื่อติดต่อกับสัตว์ตัวอื่นที่เป็นชนิดเดียวกัน และใช้เตือนคู่แข่งหรือศัตรูไม่ให้เข้ามาใกล้

1. สื่อสารทางการสัมผัส (Tactile communication) เป็นการสื่อสารโดยใช้การสัมผัส การสัมผัสเป็นการสื่อสารที่ง่ายที่สุด พ่อแม่ส่วนมากติดต่อกับลูกโดยการสัมผัส และสัตว์ที่โตเต็มวัยก็มักใช้การ สัมผัสในการเกี้ยวพาราสี การติดต่อโดยการสัมผัสมีความสำคัญสำหรับสัตว์ที่อาศัยอยู่ใต้ดินและสัตว์สังคม เช่น ปลวก

2. การสื่อสารทางเคมี (Chemical communication) เป็นการสื่อสารที่ใช้สารเคมี สัตว์บางจำพวกสามารถติดต่อกับสัตว์ตัวอื่นที่อยู่ห่างไกลมากๆ ได้โดยการปล่อยสารเคมีที่อยู่ในร่างกายสู่อากาศ หรือน้ำ เช่น ผีเสื้อกลางคืนตัวเมียสามารถปล่อยสารเคมี ที่เรียกว่า ฟีโรโมน เพื่อใช้ดึงดูดตัวผู้ให้มาหา และแมลงหลายชนิด ใช้ฟีโรโมนในการสื่อสารบอกอันตรายและทำเครื่องหมาย เช่น มด เป็นต้น นอกจากนี้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ยังสามารถรับรู้ หรือสื่อสารได้โดยกลิ่น และใช้สารเคมีเพื่อบอกอาณาเขต

3. การสื่อสารด้วยเสียง (Sound communication) เป็นการสื่อสารโดยใช้เสียงเพื่อติดต่อระหว่างสิ่งมีชีวิตพวกเดียว กันหรือต่างพวกกัน การสื่อสารโดยใช้เสียงทำให้เกิดการสื่อสารได้หลายลักษณะ เช่น การใช้เสียงเพื่อติดต่อกันของสิงโตทะเลและแกะ การใช้เสียงเรียกเพื่อเตือนภัย การใช้เสียงเพื่อเรียกคู่ให้ผสมพันธุ์ เช่น เสียงขยับปีกของจิ้งหรีดตัวผู้ เสียงร้องของกบตัวผู้ เป็นต้น หรือการใช้เสียงเพื่อแสดงความโกรธ ความกลัว การขู่ การแสดงความเป็นเจ้าถิ่น สัตว์บางชนิดอาจใช้เสียงที่ สะท้อนกลับบอกถึงสถานที่และแหล่งอาหาร เช่น ค้างคาว เป็นต้น

4. การสื่อสารด้วยท่าทาง (Visual communication) เป็นการสื่อสารที่แสดงออกทางท่าทางหรือทางสีหน้า จะพบใน สัตว์มีกระดูกสันหลัง การสื่อสารด้วยท่าทางของสัตว์หลายๆ ชนิด มีประโยชน์เพื่อใช้ในการบอกอันตราย ขู่หรือแสดงอาณาเขต แสดงความเป็นผู้นำกลุ่ม ในแมลงบางชนิด เช่น ผึ้งจะใช้การสื่อสารด้วยท่าทางเพื่อบอกถึงแหล่งอาหารโดยการบินไปมา ซึ่งมีหลายแบบ ถ้าบินเป็นเลข 8 แสดงว่า อาหารอยู่ไกล ถ้าบินเป็นวงกลม แสดงว่าแหล่งอาหารอยู่ใกล้การตอบสนองต่อสิ่งเร้าของพืชการตอบสนองของพืชต่อสิ่งแวดล้อมหรือสิ่งเร้าทำให้พืชเกิดการเคลื่อนไหวซึ่งเกิดจาก

1. การเคลื่อนไหวที่เกิดจากการเจริญเติบโต (growth movement) เกิดขึ้นอย่างช้าๆ เนื่องจากฮอร์โมนพืช เช่น การเจริญเติบโตของปลายราก ปลายยอดพืช การบานการหุบของดอกไม้ การพันหลักของไม้เลื้อย ฯลฯ การเคลื่อนไหวของพืชที่มีต่อสิ่งเร้า ที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโต แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่

1.1 การเคลื่อนไหวเนื่องจากสิ่งเร้าภายนอก (stimulus movement)

1.1.1 การเคลื่อนไหวที่มีทิศทางสัมพันธ์กับทิศทางของสิ่งเร้า (tropic movement) ถ้าเคลื่อนไหวเข้าหาสิ่งเร้า จัดเป็น positive tropism ถ้าเคลื่อนไหวหนีออกจากสิ่งเร้า จัดเป็น negative tropism ได้แก่

1) การเคลื่อนไหวโดยมีแรงโน้มถ่วงของโลกเป็นสิ่งเร้า (gravitropism หรือ geotropism) แบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ

- positive gravitropism เช่น รากพืชจะเจริญเข้าหาแรงโน้มถ่วงของโลก

- negative gravitropism เช่น ยอดพืชจะเจริญในทิศทางตรงกันข้ามกับแรงโน้มถ่วงของโลก

2) การเคลื่อนไหวโดยมีแสงเป็นสิ่งเร้า (phototropism) แบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ

- positive phototropism เช่น ยอดพืชเอนเข้าหาแสงสว่าง

- negative phototropism เช่น รากพืชเจริญหนีแสงสว่าง

3) การเคลื่อนไหวโดยมีสารเคมีเป็นสิ่งเร้า (chemotropism) เช่น การงอกของหลอดละอองเรณูไปยังรังไข่ของพืช

มีดอก

4) การเคลื่อนไหวโดยตอบสนองต่อการสัมผัส (thigmotropism) เช่น มือเกาะ (tendril) ของพืชบางชนิดยื่นออกไปจากลำต้น ไปยึดสิ่งที่สัมผัสหรือต้นไม้อื่นหรือหลัก เพื่อเป็นการพยุงลำต้น เช่น ตำลึง กระทกรก องุ่น พืชตระกูลแตง เป็นต้น

5) การเคลื่อนไหวโดยมีน้ำเป็นสิ่งเร้า (hydrotropism) เช่น รากของพืชจะเจริญเข้าหาน้ำหรือความชื้นเสมอ

1.1.2 การเคลื่อนไหวของพืชโดยมีทิศทางไม่สัมพันธ์กับทิศทางของสิ่งเร้า (nasty หรือ nastic movement) ได้แก่

1) photonasty เป็นการตอบสนองที่เกิดจากการกระตุ้นของแสง เช่น

- การหุบและบานของดอกไม้ เกิดจากการกระตุ้นของแสงหรืออุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป

- ดอกบัวส่วนมากจะหุบในตอนกลางคืน และบานในตอนกลางวัน

- ดอกกระบองเพชรส่วนมากจะบานในตอนกลางคืน และหุบในตอนกลางวัน

การบานและหุบของดอกไม้ เกิดเนื่องจากกลุ่มเซลล์ทางด้านนอกและด้านในขยายขนาดไม่เท่ากัน ดอกไม้จะบานเมื่อกลุ่มเซลล์ทางด้านในของกลีบดอก ขยายขนาดมากกว่าด้านนอก ส่วนการที่ดอกไม้หุบลง เพราะกลุ่มเซลล์ทางด้านนอกขยายขนาดมากกว่าด้านใน

2) thermonasty เป็นการตอบสนองที่เกิดจากการกระตุ้นของอุณหภูมิ ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวได้ เช่น การบานของดอกบัวสวรรค์ หัวบัวจีน ทิวลิป เมื่อได้รับอุณหภูมิสูง

1. การเคลื่อนไหวเนื่องจากสิ่งเร้าภายในของพืชเอง (autonomic movement)

การเคลื่อนไหวเนื่องจากสิ่งเร้าภายในของพืชเอง แบ่งเป็น 2 ชนิด คือ

1.1 nutation movement เป็นการเคลื่อนไหวที่เกิดเฉพาะที่ยอดของพืชบางชนิด เช่น ถั่ว ทำให้ปลายยอดเอนหรือแกว่งไปมา ในขณะที่พืชเจริญเติบโตทีละน้อย เนื่องจากกลุ่มเซลล์ 2 ด้านของลำต้นเจริญเติบโตไม่เท่ากัน

1.2 spiral movement เป็นการเคลื่อนไหวที่ปลายยอดบิดเป็นเกลียว เมื่อพืชเจริญเติบโตขึ้นทำให้ลำต้นบิดเป็นเกลียวพันรอบแกน หรือพันอ้อมหลักขึ้นไปเป็นการพยุงลำต้นไว้ เช่น การพันหลักของต้นมะลิวัลย์ ต้นลัดดาวัลย์ ต้นพริกไทย ต้นพลู เป็นต้น

การพันหลักของอัญชัน

2. การเคลื่อนไหวที่เกี่ยวข้องกับแรงดันเต่ง(turgor movement) เซลล์พืชดูดน้ำเข้าไป เซลล์จะเต่งขึ้นเพราะเกิดแรงดันเต่ง ทำให้พืชกางใบออกได้เต็มที่ แต่ถ้าเสียน้ำไปใบจะเหี่ยวหรือเฉาลง การเคลื่อนไหวหรือการตอบสนองแบบนี้แบ่งออกเป็น

2.1 การเคลื่อนไหวเนื่องจากการสัมผัส (contact movement)

เป็นการตอบสนองเนื่องจากการสัมผัส ปกติพืชจะตอบสนองต่อการสัมผัสได้ช้ามาก แต่มีพืชบางชนิดที่สามารถตอบสนองต่อการสัมผัสได้รวดเร็วแต่ไม่ถาวร เช่น การหุบและกางของใบไมยราบ นอกจากนี้ใบไมยราบยังมีความไวต่อสิ่งเร้าสูงมาก เพียงใช้มือแตะเบาๆ ที่ใบ ใบจะหุบเข้าหากันทันที การหุบของใบที่เกิดอย่างรวดเร็วเนื่องจากที่โคนก้านใบและโคนก้านใบย่อย มีกลุ่มเซลล์ พัลไวนัส (pulvinus) ซึ่งเป็นเซลล์ขนาดใหญ่และผนังบาง มีความไวสูงต่อสิ่งเร้าที่มากระตุ้น ทำให้แรงดันเต่งในเซลล์พัลไวนัสลดลงอย่างรวดเร็ว เซลล์จะสูญเสียน้ำให้แก่เซลล์ข้างเคียง ทำให้ใบหุบลงทันที หลังจากทิ้งไว้สักครู่หนึ่ง น้ำจากเซลล์ข้างเคียงจะแพร่เข้ามาในเซลล์พัลไวนัสใหม่ ทำให้แรงดันเต่งเพิ่มขึ้นและกางใบออกตามเดิมพืชกินแมลง ได้แก่ ต้นกาบหอยแครง ต้นหยาดน้ำค้าง ต้นหม้อข้าวหม้อแกงลิง จะมีกลุ่มเซลล์ที่ไวต่อการสัมผัสเช่นเดียวกับใบไมยราบ เมื่อแมลงบินมาเกาะก็จะตอบสนองโดยการหุบใบทันที พร้อมทั้งปล่อยเอนไซม์ออกมาย่อยแมลงเป็นอาหาร

2.2 การเคลื่อนไหวเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสง (sleep movement)

เป็นการเคลื่อนไหวเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสงหรือการนอนหลับของพืชตระกูลถั่ว เช่น ก้ามปู กระถิน มะขาม จามจุรี ไมยราบ ผักกระเฉด แค ใบจะหุบในตอนเย็นหรือพลบค่ำที่เรียกว่าต้นไม้นอน และจะกางใบออกตอนรุ่งเช้าเมื่อมีแสงสว่าง การเคลื่อนไหวแบบนี้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงแรงดันเต่งของกลุ่มเซลล์พัลไวนัสทางด้านบนและด้านล่างของโคนก้านใบย่อยเช่นเดียวกับต้นไมยราบเมื่อถูกสัมผัส

2.3 การเคลื่อนไหวเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงปริมาณน้ำภายในเซลล์คุม (guard cell movement)

เป็นการเคลื่อนไหวเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงปริมาณน้ำภายในเซลล์คุม เช่น การเปิด-ปิดของปากใบ เนื่องจากน้ำแพร่เข้าไปในเซลล์คุม (guard cell) ทำให้แรงดันเต่งในเซลล์คุมเพิ่มขึ้น ดันให้เซลล์คุมพองออก หรือในทางตรงกันข้าม ถ้าเซลล์คุมสูญเสียน้ำไป แรงดันเต่งลดลง เซลล์คุมจะหดตัวทำให้ปากใบปิด การเคลื่อนไหวของเซลล์คุมจึงมีผลทำให้ปากใบของพืชปิดหรือเปิดได้

การตอบสนองของพืชต่อสารควบคุมการเจริญเติบโต

สารควบคุมการเจริญเติบโต คือ ฮอร์โมนพืช (plant hormone) เป็นสารเคมีที่พืชสร้างขึ้นมา ในปริมาณที่น้อยมาก และลำเลียงไปยังเนื้อเยื่อต่างๆ ของพืช เพื่อควบคุมการเจริญเติบโตของพืช ฮอร์โมนเหล่านี้ ได้แก่

- ออกซิน (auxin)

- จิบเบอเรลลิน (gibberellin)

- ไซโทไคนิน (cytokinin)

- เอทิลีน ethylene)

- กรดแอบไซซิค (abacisic acid)

- สารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายฮอร์โมน