Vízpotenciál
A növények fenomenális hidraulikus mérnökök. Csak a fizika alaptörvényeit és a potenciális energia egyszerű manipulálását alkalmazva a növények a 116 méter magas fa tetejére vihetik a vizet. A növények hidraulika segítségével is képesek elegendő erő létrehozására a kőzetek hasításához és a járdák csatolásához. A vízpotenciál kritikus fontosságú a víz leveleihez való mozgatásához, hogy a fotoszintézis megvalósulhasson.
A vízpotenciál a vízben lévő potenciális energia mértéke, vagy a potenciális energia különbsége egy adott vízminta és a tiszta víz között (légköri nyomáson és környezeti hőmérsékleten). A vízpotenciált görög letter (psi) betűvel jelöljük, és megapascálnak (MPa) nevezett nyomásegységekben (a nyomás az energia egy formája) fejezzük ki. A tiszta víz (Ψ tiszta H2O) potenciálját nulla értéknek nevezzük (annak ellenére, hogy a tiszta víz rengeteg potenciális energiát tartalmaz, ezt az energiát figyelmen kívül hagyják). A növényi gyökérben, szárban vagy levélben lévő víz vízpotenciál-értékeit ezért a „tiszta H2O” -hoz viszonyítva fejezzük ki.
A növényi oldatok vízpotenciálját az oldott anyag koncentrációja, nyomása, gravitációja és mátrixhatásoknak nevezett tényezők. A vízpotenciál a következő egyenlet segítségével bontható fel az egyes komponenseire:
Ψsystem = Ψtotal = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm
ahol
- Ψs = oldott potenciál
- Ψp, = nyomáspotenciál
- Ψg, = gravitációs potenciál
- Ψm = mátrixpotenciál
A “rendszer” a talajvíz (talaj), a gyökérvíz (gyökér), a szárvíz (szár), a levélvíz (levél) vagy a légkörben lévő víz (légkör) vízpotenciáljára utalhat. Az egyes alkatrészek megváltoznak, emelik vagy csökkentik a rendszer teljes vízpotenciálját. Amikor ez megtörténik, a víz egyensúlyba lép, és a nagyobb vízpotenciállal rendelkező rendszerből vagy rekeszből az alacsonyabb vízszintű rendszerbe vagy rekeszbe mozog. Ez a két rendszer (Δ) vízpotenciáljának különbségét visszaállítja nullára (Δ = 0). Ezért ahhoz, hogy a víz a növényen keresztül a talajból a levegőbe mozogjon (ezt az eljárást transzpirációnak hívják), a feltételeknek ilyeneknek kell lenniük:
Ψsoil > Ψroot > Ψstem > Ψleaf > Ψatmoszféra.
A víz csak a Δ, nem pedig az egyes komponensekre reagálva mozog. Mivel azonban az egyes komponensek befolyásolják a teljes ystem rendszert, egy növény az egyes komponensek (különösen a Ψ) manipulálásával szabályozhatja a víz mozgását.