Potenciál vody
Rostliny jsou fenomenálními hydraulickými inženýry. Pomocí pouze základních fyzikálních zákonů a jednoduché manipulace s potenciální energií mohou rostliny přesouvat vodu na vrchol 116 metrů vysokého stromu. Rostliny mohou také použít hydrauliku k vygenerování dostatečné síly k rozdělení skal a rozepnutí chodníků. Potenciál vody je rozhodující pro přesun vody k listím, aby mohla probíhat fotosyntéza.
Vodní potenciál je míra potenciální energie ve vodě, nebo rozdíl v potenciální energii mezi daným vzorkem vody a čistou vodou (při atmosférickém tlaku a teplotě okolí). Vodní potenciál je označen řeckým písmenem ψ (psi) a je vyjádřen v jednotkách tlaku (tlak je forma energie) nazývaných megapascal (MPa). Potenciál čisté vody (p čistá H2O) se označuje jako nula (i když čistá voda obsahuje dostatek potenciální energie, tato energie je ignorována). Hodnoty vodního potenciálu pro vodu v kořeni, stonku nebo listu rostliny jsou proto vyjádřeny ve vztahu k pčistému H2O.
Vodní potenciál v rostlinných roztocích je ovlivněn koncentrací rozpuštěné látky, tlakem, gravitací a faktory zvané maticové efekty. Vodní potenciál lze rozdělit na jednotlivé složky pomocí následující rovnice:
Ψsystem = Ψtotal = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm
kde
- Ψs = solute potential
- Ψp, = pressure potential
- Ψg, = gravity potential
- Ψm = matric potential
„Systém“ může odkazovat na vodní potenciál půdní vody (půda), kořenové vody (kořen), stonkové vody (kmen), listové vody (list) nebo vody v atmosféře (atmosféra), podle toho, který vodný systém je s ohledem na to, jak se jednotlivé komponenty mění, zvyšují nebo snižují celkový vodní potenciál systému. Když k tomu dojde, voda se uvede do rovnováhy, pohybuje se ze systému nebo oddělení s vyšším potenciálem vody do systému nebo oddělení s nižším množstvím vody Potenciál. Tím se rozdíl ve vodním potenciálu mezi těmito dvěma systémy (Δ) vrátí na nulu (Δ = 0). Proto, aby voda procházela rostlinou z půdy do vzduchu (proces zvaný transpirace), podmínky musí existovat jako takové:
Ψsoil > Ψroot > Ψstem > Ψleaf > Ψatmosphere.
Voda se pohybuje pouze v reakci na Δ, nikoli v reakci na jednotlivé komponenty. Protože však jednotlivé složky ovlivňují celý Ψsystém, může rostlina ovládat pohyb vody manipulací s jednotlivými složkami (zejména Ψs).