Vesipotentiaali
Kasvit ovat ilmiömäisiä hydrauliikan insinöörejä. Käyttämällä vain fysiikan peruslakeja ja yksinkertaista potentiaalienergian manipulointia kasvit voivat siirtää veden 116 metriä korkean puun huipulle. Kasvit voivat myös käyttää hydrauliikkaa tuottamaan tarpeeksi voimaa halkaisemaan kiviä ja solki jalkakäytäviä. Vesipotentiaali on kriittinen veden siirtämisessä lehtiin fotosynteesin tekemiseksi.
Vesipotentiaali mittaa vedessä olevan potentiaalisen energian määrää tai ero potentiaalienergiassa tietyn vesinäytteen ja puhtaan veden välillä (ilmanpaineessa ja ympäristön lämpötilassa). Vesipotentiaalia merkitään kreikkalaisella kirjaimella ψ (psi) ja se ilmaistaan painoyksikköinä (paine on energiamuoto), nimeltään megapaskalit (MPa). Puhtaan veden (Ψpuhdas H2O) potentiaali on merkitty arvoon nolla (vaikka puhdas vesi sisältää paljon potentiaalista energiaa, tämä energia jätetään huomioimatta). Kasvien juuressa, varressa tai lehdessä olevan veden vesipotentiaaliarvot ilmaistaan siksi suhteessa puhtaaseen H2O: han.
Kasviliuosten vesipotentiaaliin vaikuttavat liuenneen aineen pitoisuus, paine, painovoima ja tekijät, joita kutsutaan matriisivaikutuksiksi. Vesipotentiaali voidaan jakaa sen yksittäisiin komponentteihin seuraavan yhtälön avulla:
Ψsystem = Ψtotal = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm
missä
- Ψs = liuenneen potentiaali
- Ψp, = painepotentiaali
- Ψg, = painopotentiaali
- Ψm = matriisipotentiaali
”Järjestelmä” voi viitata maaperän veden (maaperän), juuriveden (juuren), varren (varren), lehtien (lehden) tai ilmakehässä olevan veden (ilmakehän) vesipotentiaaliin, kumpi vesijärjestelmä on Kun yksittäiset komponentit muuttuvat, ne nostavat tai laskevat järjestelmän kokonaisvesipotentiaalia. Kun näin tapahtuu, vesi siirtyy tasapainottua siirtyäkseen järjestelmästä tai osastosta, jolla on suurempi vesipotentiaali, järjestelmään tai osastoon, jossa on vähemmän vettä Tämä tuo kahden järjestelmän (Δ) vesipotentiaalieron takaisin nollaan (Δ = 0). Siksi, jotta vesi liikkuu kasvien läpi maaperästä ilmaan (prosessia kutsutaan transpiroitumiseksi), ehtojen on oltava sellaisia:
Ψsoil > Ψroot > Ψstem > Ψleaf > Ψilmapiiri.
Vesi liikkuu vain vasteena Δ: lle, ei vastauksena yksittäisiin komponentteihin. Koska yksittäiset komponentit vaikuttavat kokonaisjärjestelmään, kasvi voi hallita veden liikkumista käsittelemällä yksittäisiä komponentteja (etenkin komponentteja).