Potențial de apă
Plantele sunt ingineri hidraulici fenomenali. Folosind doar legile de bază ale fizicii și simpla manipulare a energiei potențiale, plantele pot muta apa în vârful unui copac înalt de 116 metri. Plantele pot utiliza, de asemenea, hidraulică pentru a genera suficientă forță pentru a împărți pietrele și cataramele trotuarelor. Potențialul apei este esențial pentru mutarea apei către frunze, astfel încât să poată avea loc fotosinteza.
Potențialul apei este o măsură a energiei potențiale din apă sau diferența de energie potențială între o probă de apă dată și apa pură (la presiunea atmosferică și temperatura ambiantă). Potențialul apei este notat cu litera greacă ψ (psi) și este exprimat în unități de presiune (presiunea este o formă de energie) numite megapascali (MPa). Potențialul apei pure (pwpure H2O) este desemnat o valoare zero (chiar dacă apa pură conține multă energie potențială, acea energie este ignorată). Valorile potențialului de apă pentru apa dintr-o rădăcină, tulpină sau frunză de plantă sunt, prin urmare, exprimate în raport cu ppura H2O. factori numiți efecte matrice. Potențialul apei poate fi împărțit în componentele sale individuale utilizând următoarea ecuație:
Ψsystem = Ψtotal = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm
unde
- Ψs = potențial de dizolvare
- Ψp, = potențial de presiune
- Ψg, = potențial de gravitație
- Ψm = potențial matric
„Sistem” se poate referi la potențialul hidric al apei din sol (Ψpământ), apei din rădăcini (Ψ rădăcină), apei stem (Ψ trunchiului), apei din frunze (Ψ frunze) sau apei din atmosferă (Ψatmosferă), oricare dintre sistemele apoase Pe măsură ce componentele individuale se schimbă, ele cresc sau scad potențialul total de apă al unui sistem. Când se întâmplă acest lucru, apa se deplasează pentru a se echilibra, trecând de la sistem sau compartiment cu un potențial de apă mai mare la sistem sau compartiment cu o apă mai mică Acest lucru aduce diferența de potențial de apă între cele două sisteme (Δ) la zero (Δ = 0). Prin urmare, pentru ca apa să se deplaseze prin plantă din sol în aer (un proces numit transpirație), condițiile trebuie să existe ca atare:
Ψsoil > Ψroot > Ψstem > Ψleaf > Ψatmosphere.
Apa se mișcă numai ca răspuns la Δ, nu ca răspuns la componentele individuale. Cu toate acestea, deoarece componentele individuale influențează sistemul Ψ total, o plantă poate controla mișcarea apei manipulând componentele individuale (în special Ψs).