Water Potential
Planter er fenomenale hydrauliske ingeniører. Ved å bruke bare de grunnleggende fysiske lovene og den enkle manipuleringen av potensiell energi, kan planter flytte vann til toppen av et 116 meter høyt tre. Planter kan også bruke hydraulikk for å generere nok kraft til å splitte bergarter og spenne fortau. Vannpotensial er avgjørende for å flytte vann til blader slik at fotosyntese kan finne sted.
Vannpotensial er et mål på potensiell energi i vann, eller forskjell i potensiell energi mellom en gitt vannprøve og rent vann (ved atmosfæretrykk og omgivelsestemperatur). Vannpotensial er betegnet med den greske bokstaven ψ (psi) og uttrykkes i enheter av trykk (trykk er en form for energi) kalt megapascal (MPa). Potensialet til rent vann (pwpure H2O) betegnes som en verdi på null (selv om rent vann inneholder rikelig med potensiell energi, ignoreres den energien). Vannpotensialverdier for vannet i en planterot, stamme eller et blad blir derfor uttrykt i forhold til Ψwpure H2O.
Vannpotensialet i planteoppløsninger påvirkes av konsentrasjon av løsemiddel, trykk, tyngdekraft og faktorer som kalles matriseeffekter. Vannpotensialet kan brytes ned i de enkelte komponentene ved hjelp av følgende ligning:
Ψsystem = Ψtotal = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm
hvor
- Ψs = oppløst potensiale
- Ψp, = trykkpotensial
- Ψg, = gravitasjonspotensiale
- Ψm = matrisk potensiale
«System» kan referere til vannpotensialet i jordvannet (Ψjord), rotvannet (Ψrotet), stammevannet (Ψstemmen), bladvannet (Ψbladet) eller vannet i atmosfæren (Ψatmosfæren), avhengig av hvilket vandig system som er Når de enkelte komponentene endres, øker eller senker de det totale vannpotensialet til et system. Når dette skjer, beveger vannet seg i likevekt, og beveger seg fra systemet eller rommet med et høyere vannpotensial til systemet eller rommet med et lavere vann Dette bringer forskjellen i vannpotensial mellom de to systemene (Δ) tilbake til null (Δ = 0). For vann å bevege seg gjennom planten fra jorden til luften (en prosess som kalles transpirasjon), vilkårene må eksistere som sådan:
Ψjord > Ψroot > Ψstem > Ψleaf > Ψatmosfære.
Vann beveger seg bare som svar på Δ, ikke som respons på de enkelte komponentene. Men fordi de enkelte komponentene påvirker det totale Ψ-systemet, kan et anlegg kontrollere vannbevegelsen ved å manipulere de enkelte komponentene (spesielt Ψs).