กิจกรรม วิถีชีวิต (เศรษฐศาสตร์) การทำสวนยางพารา ตอนที่ 4

การปลูกต้นยาง

          ใบอ้อยเป็นโรงงานทำน้ำตาลที่แท้จริง  เพราะสามารถสร้างน้ำตาลจากวัตถุดิบง่ายๆ  คือ  ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศและน้ำจากดินโดยมีแสงแดดเป็นพลังงาน ขบวนการนี้เรียกว่าการสังเคราะห์แสง (photosynthesis)  ส่วนโรงงานทำน้ำตาลนั้นเป็นเพียงผู้สกัดเอาน้ำตาลซึ่งมีอยู่แล้วออกมาจากอ้อยเท่านั้น
          ขบวนการสังเคราะห์แสง  เป็นขบวนการที่พืชสีเขียวเปลี่ยนพลังงานจากแสงแดดเป็นพลังงานเคมีซึ่งอยู่ในรูปของน้ำตาลและแป้ง เป็นต้น
          ภายในใบอ้อยรวมทั้งพืชสีเขียวทั่วไป จะมีรงคสารสีเขียวเรียกว่า คลอโรฟีลล์ อยู่มากมาย ทำให้ใบเป็นสีเขียวทั้งใบ ภายในใบมีช่องเปิดเล็กๆ มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ทั้งด้านบนและด้านล่างของใบ แต่ด้านล่างมีมากกว่า  ช่องเปิดนี้เรียกว่า ปากใบ (stomata) ทำหน้าที่ถ่ายเทอากาศของน้ำของใบ
          ขบวนการสังเคราะห์แสง อาจแสดงให้เห็นง่ายๆ ด้วยสมการต่อไปนี้
                จากสมการแสดงว่า ในการสร้างน้ำตาลกลูโคส   (C₆H₁₂O₆) ๑ โมเลกุลนั้นต้องใช้วัตถุดิบ คือ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ๖ โมเลกุล 
และน้ำ ๑๒ โมเลกุล  นอกจากน้ำตาลแล้วยังมีออกซิเจนซึ่งมาจากน้ำ ๖ โมเลกุล และน้ำอีก ๖ โมเลกุล
          การสังเคราะห์แสงมิใช่เป็นขบวนการง่ายๆ  เช่นที่ปรากฏตามสมการข้างบน แต่เป็นขบวนการที่ยุ่งยากสลับซับซ้อนประกอบด้วยปฏิกิริยา ๒ ขั้น  คือ ขั้นแรก เป็นการเปลี่ยนพลังงานแสงแดดซึ่ง  เป็นพลังงานที่ไม่สามารถเก็บได้โดยตรง ให้มาอยู่ในรูปสารเคมีที่ให้พลังงานสูงคือ NADPH (nico- tinamide adenine dinucleotide phosphate) และ ATP (adenosine-5-triphosphate) ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในขณะที่มีแสงเท่านั้น จึงเรียกว่าปฏิกิริยาต้องการแสง  หรือ  "light reaction" ขั้นที่สอง เป็นการนำพลังงานที่ได้จากขั้นแรกมาใช้ในการตรึงก๊าซ CO₂ จากอากาศที่เข้าไปในใบทางปากใบและ CO₂ จะถูก เปลี่ยนไปเป็นสารประกอบหลายอย่างด้วยการช่วย เหลือของเอนไซม์  (enzyme) หลายชนิดซึ่งทำหน้าที่ โดยเฉพาะเจาะจงจนกระทั่งได้เป็นน้ำตาล  ปฏิกิริยานี้ไม่ต้องใช้แสง  จึงเรียกว่า  ปฏิกิริยาไม่ต้องการแสง  หรือ  "dark reaction"  สารประกอบต่างๆ ที่เกิดขึ้นภายหลัง CO₂ เข้าไปในใบนับว่าเป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์โดยทั่วไป  คาลวิน (Calvin)   และผู้ร่วมงาน ได้ศึกษาเกี่ยวกับเรื่องนี้ในสาหร่าย และพืชบางชนิดที่ได้รับ C¹⁴O₂ (radioactive carbon
dioxide) และได้เสนอวงจร (cycle) ของ CO₂  ที่สมบูรณ์ขึ้นเมื่อปี ค.ศ. ๑๙๕๖  วงจรนี้จึงเรียกว่า วงจรคาลวิน (Calvin cycle) ตามชื่อของเขา
          คาลวินได้พบว่าสารประกอบชนิดแรกที่พบภายหลัง  CO₂  เข้าไปในขบวนการ dark reaction  คือ กรดฟอสโฟไกลเซอริก (3 - phosphoglyceric acid) เป็นกรดที่มีคาร์บอน ๓ อะตอม (3-carbon atom-C₃) ซึ่งต่อมาคำ "C₃" ได้กลายเป็นชื่อกลุ่มของพืชที่สร้างกรดฟอสโฟไกลเซอริก ขบวนการนอกจากจะเรียกว่าพืช  C₃ แล้ว ยังมีผู้นิยมเรียกพืชคาลวิน (Calvin plant) อีกด้วย  ตัวอย่าง พืช C₃ ได้แก่ ข้าว  ข้าวสาลี  ถั่วเขียว  ถั่วเหลือง และถั่วลิสง เป็นต้น
          ในปี  ค.ศ. ๑๙๖๕ กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในฮาวายนำโดยคอร์ตสชาค (Kortschak) ได้เสนอราย งานว่าในอ้อยนั้นสารประกอบชนิดแรกที่พบมิใช่กรดฟอสโฟไกลเซอริกตามที่รายงานโดยคาลวิน แต่เป็น  กรดมาลิก (malic acid)  ซึ่งมีคาร์บอน ๔ อะตอม (C₄) การค้นพบ
ดังกล่าวนี้ได้รับการยืนยันโดย แฮทช์ (Hatch) และสแลค (Slack) ในปีต่อมา  หลังจากนั้น  นักวิทยาศาสตร์จึงได้พบว่ามีพืชอีกหลายชนิด  ที่มีขบวนการเช่นเดียวกับอ้อย และเรียกชื่อพืชกลุ่มนี้ว่า  พืช "C₄" (C₄ plant)  ตัวอย่างได้แก่ อ้อย ข้าวโพด  ข้าวฟ่างและผักโขม เป็นต้น  พืชพวกนี้มีความสามารถสูงกว่าพวก C₃ ในแง่ของการใช้ปัจจัยเพื่อการเจริญเติบโต  โดยเฉพาะแสงแดดและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นต้น
          การวัดอัตราการสังเคราะห์แสงอาจกระทำได้หลายวิธี  แต่ที่นิยมคือวัดอัตราการตรึงก๊าซ C¹⁴O₂  ต่อหน่วยพื้นที่ใบต่อหน่วยเวลา 

ซึ่งมักจะเป็นนาที หรือชั่วโมง วิธีนี้นอกจากจะเสียค่าใช้จ่ายสูงและไม่สะดวกแล้วยังใช้ไม่ค่อยได้ผล  โดยเฉพาะเมื่อใช้เป็นตัวเปรียบเทียบพันธุ์อ้อย ทั้งนี้เพราะอ้อยแต่ละพันธุ์มีพื้นที่ใบแตกต่างกัน  อีกวิธีหนึ่งคือการวัดน้ำหนักแห้งทั้งหมด (total dry matter)  ต่อหน่วยเวลา ซึ่งอาจเป็นสัปดาห์ เดือน หรือปี  อ้อยพันธุ์ใดให้น้ำหนักแห้งทั้งหมดมากกว่าในเวลาเท่ากัน ย่อมให้ผลผลิตมากว่าและการผลิตน้ำหนักแห้งทั้งหมดมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการเพิ่มพื้นที่ใบ
          อัตราการสร้างน้ำตาลของใบอ้อยมีมากน้อยเท่าไร จากการศึกษาในฮาวายพบว่าใบอ้อยที่มีพื้นที่ใบ ๕๗ ตารางเซนติเมตร สามารถสร้างน้ำตาล ๑ ช้อนชาในเวลา ๓๖ ชั่วโมง