Vandpotentiale
Planter er fænomenale hydrauliske ingeniører. Brug kun de grundlæggende fysiske love og den enkle manipulation af potentiel energi, og planter kan flytte vand til toppen af et 116 meter højt træ. Planter kan også bruge hydraulik til at generere nok kraft til at splitte sten og spænde fortove. Vandpotentiale er kritisk for at flytte vand til blade, så fotosyntese kan finde sted.
Vandpotentiale er et mål for den potentielle energi i vand eller forskel i potentiel energi mellem en given vandprøve og rent vand (ved atmosfærisk tryk og omgivelsestemperatur). Vandpotentiale er betegnet med det græske bogstav ψ (psi) og udtrykkes i enheder af tryk (tryk er en form for energi) kaldet megapascal (MPa). Potentialet for rent vand (pwpure H2O) betegnes som en værdi på nul (selvom rent vand indeholder masser af potentiel energi, ignoreres den energi). Vandpotentialeværdier for vandet i en rod af planter, stængler eller blade udtrykkes derfor i forhold til Ψwpure H2O.
Vandpotentialet i planteopløsninger påvirkes af koncentrationen af opløst stof, tryk, tyngdekraft og faktorer kaldet matrixeffekter. Vandpotentiale kan opdeles i dets individuelle komponenter ved hjælp af følgende ligning:
Ψsystem = Ψtotal = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm
hvor
- Ψs = opløst potentiale
- Ψp, = trykpotentiale
- Ψg, = tyngdepotentiale
- Ψm = matrisk potentiale
“System” kan henvise til vandpotentialet i jordvandet (jord), rodvand (rod), stilkvand (Ψstem), bladvand (blad) eller vandet i atmosfæren (mosatmosfære), alt efter hvilket vandigt system der er Når de enkelte komponenter ændres, hæver eller sænker de det samlede vandpotentiale i et system. Når dette sker, bevæger vand sig for at komme i ligevægt, bevæger sig fra systemet eller rummet med et højere vandpotentiale til systemet eller rummet med et lavere vand Dette bringer forskellen i vandpotentiale mellem de to systemer (Δ) tilbage til nul (Δ = 0). For vand at bevæge sig gennem planten fra jorden til luften (en proces kaldet transpiration), betingelser skal eksistere som sådan:
Ψjord > Ψroot > Ψstem > Ψleaf > Ψatmosfære.
Vand bevæger sig kun som reaktion på Δ, ikke som reaktion på de enkelte komponenter. Men fordi de enkelte komponenter påvirker det samlede Ψ-system, kan et anlæg kontrollere vandbevægelse ved at manipulere de enkelte komponenter (især Ψs).