Wasserpotential
Anlagen sind phänomenale Wasserbauingenieure. Mit nur den Grundgesetzen der Physik und der einfachen Manipulation potenzieller Energie können Pflanzen Wasser auf einen 116 Meter hohen Baum befördern. Pflanzen können auch Hydraulik verwenden, um genügend Kraft zu erzeugen, um Steine zu spalten und Bürgersteige zu knicken. Das Wasserpotential ist entscheidend für die Bewegung von Wasser zu Blättern, damit die Photosynthese stattfinden kann.
Das Wasserpotential ist ein Maß für die potentielle Energie im Wasser oder Unterschied in der potentiellen Energie zwischen einer gegebenen Wasserprobe und reinem Wasser (bei atmosphärischem Druck und Umgebungstemperatur). Das Wasserpotential wird mit dem griechischen Buchstaben ψ (psi) bezeichnet und in Druckeinheiten (Druck ist eine Energieform) ausgedrückt, die als Megapascal (MPa) bezeichnet werden. Das Potential von reinem Wasser (Ψwpure H2O) wird als Null bezeichnet (obwohl reines Wasser viel potentielle Energie enthält, wird diese Energie ignoriert). Die Wasserpotentialwerte für das Wasser in einer Pflanzenwurzel, einem Stängel oder einem Blatt werden daher in Bezug auf reines H2O ausgedrückt.
Das Wasserpotential in Pflanzenlösungen wird durch die Konzentration des gelösten Stoffs, den Druck, die Schwerkraft und beeinflusst Faktoren, die Matrixeffekte genannt werden. Das Wasserpotential kann unter Verwendung der folgenden Gleichung in seine einzelnen Komponenten zerlegt werden:
Ψsystem = Ψtotal = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm
wobei
- Ψs = gelöstes Potential
- Ψp, = Druckpotential
- Ψg, = Schwerkraftpotential
- Ψm = matric Potential
„System“ kann sich auf das Wasserpotential des Bodenwassers (Boden), des Wurzelwassers (Wurzel), des Stammwassers (Stamm), des Blattwassers (Blatt) oder des Wassers in der Atmosphäre (Atmosphäre) beziehen, je nachdem, welches wässrige System vorhanden ist Wenn sich die einzelnen Komponenten ändern, erhöhen oder senken sie das Gesamtwasserpotential eines Systems. In diesem Fall bewegt sich das Wasser zum Gleichgewicht und bewegt sich vom System oder Kompartiment mit höherem Wasserpotential zum System oder Kompartiment mit niedrigerem Wasser Dies bringt die Differenz des Wasserpotentials zwischen den beiden Systemen (Δ) zurück auf Null (Δ = 0). Damit sich Wasser durch die Pflanze vom Boden in die Luft bewegt (ein Prozess, der als Transpiration bezeichnet wird), wird der Bedingungen müssen als solche vorliegen:
Boden > Wurzel > Stamm > Ψleaf > Ψatmosphere.
Wasser bewegt sich nur als Reaktion auf Δ, nicht als Reaktion auf die einzelnen Komponenten. Da jedoch die einzelnen Komponenten das Gesamtsystem beeinflussen, kann eine Anlage die Wasserbewegung durch Manipulieren der einzelnen Komponenten (insbesondere der Komponenten) steuern.