水ポテンシャル
植物は驚異的な水力エンジニアです。植物は、物理学の基本法則と位置エネルギーの簡単な操作だけを使用して、高さ116メートルの木の頂上に水を移動させることができます。植物はまた、水力を使用して、岩を分割し、歩道を座屈させるのに十分な力を生成することができます。水ポテンシャルは、光合成が起こるように水を葉に移動させるために重要です。
水ポテンシャルは、水中の位置エネルギーの尺度です。特定の水サンプルと純水（大気圧および周囲温度）間の位置エネルギーの差。水ポテンシャルはギリシャ文字のψ（psi）で表され、メガパスカル（MPa）と呼ばれる圧力（圧力はエネルギーの形式）の単位で表されます。純水のポテンシャル（ΨwpureH2O）は、ゼロの値として指定されます（純水には多くのポテンシャルエネルギーが含まれていますが、そのエネルギーは無視されます）。したがって、植物の根、茎、または葉の水の水ポテンシャル値は、ΨwpureH2Oに関連して表されます。
植物溶液の水ポテンシャルは、溶質濃度、圧力、重力、およびマトリックス効果と呼ばれる要因。水ポテンシャルは、次の式を使用して個々の成分に分解できます。
Ψsystem=Ψtotal=Ψs+Ψp+Ψg+Ψm
ここで
- Ψs=溶質ポテンシャル
- Ψp、=圧力ポテンシャル
- Ψg、=重力ポテンシャル
- Ψm=マトリックスポテンシャル
「システム」とは、土壌水（Ψsoil）、根水（Ψroot）、幹水（Ψstem）、葉水（Ψleaf）、または大気中の水（Ψatmosphere）のいずれか水系の水ポテンシャルを指します。個々のコンポーネントが変化すると、システムの総水ポテンシャルが上下します。これが発生すると、水は平衡状態に移動し、水ポテンシャルの高いシステムまたはコンパートメントから水ポテンシャルの低いシステムまたはコンパートメントに移動します。これにより、2つのシステム間の水ポテンシャルの差（Δ）がゼロ（Δ= 0）に戻ります。したがって、水が植物を通って土壌から空気に移動する場合（蒸散と呼ばれるプロセス）、条件は次のように存在する必要があります：
Ψsoil>Ψroot>Ψstem>Ψleaf>Ψatmosphere。
水はΔに応答してのみ移動し、個々のコンポーネントには応答しません。ただし、個々のコンポーネントはΨシステム全体に影響を与えるため、植物は個々のコンポーネント（特にΨ）を操作することによって水の動きを制御できます。