Vattenpotential
Växter är fenomenala hydrauliska ingenjörer. Med endast fysikens grundläggande lagar och den enkla manipuleringen av potentiell energi kan växter flytta vatten till toppen av ett 116 meter högt träd. Anläggningar kan också använda hydraulik för att generera tillräckligt med kraft för att dela stenar och spänna trottoarer. Vattenpotential är avgörande för att flytta vatten till löv så att fotosyntes kan äga rum.
Vattenpotential är ett mått på den potentiella energin i vatten, eller skillnad i potentiell energi mellan ett givet vattenprov och rent vatten (vid atmosfärstryck och omgivningstemperatur). Vattenpotential betecknas med den grekiska bokstaven ψ (psi) och uttrycks i enheter av tryck (tryck är en energiform) som kallas megapascal (MPa). Potentialen för rent vatten (pwpure H2O) betecknas som ett värde på noll (även om rent vatten innehåller mycket potentiell energi ignoreras den energin). Vattenpotentialvärden för vattnet i en växtrot, stam eller blad uttrycks därför i förhållande till Ψwpure H2O.
Vattenpotentialen i växtlösningar påverkas av koncentrat, tryck, gravitation och faktorer som kallas matriseffekter. Vattenpotential kan delas upp i dess enskilda komponenter med hjälp av följande ekvation:
Ψsystem = Ψtotal = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm
där
- Ψs = upplöst potential
- Ψp, = tryckpotential
- Ψg, = gravitation potential
- Ψm = matrisk potential
”System” kan referera till jordvattnets (potentialjord), rotvatten (Ψrot), stamvatten (Ψstem), bladvatten (Ψblad) eller vattnet i atmosfären (mosatmosfären), beroende på vilket vattenhaltigt system som helst. När de enskilda komponenterna ändras, höjer eller sänker de den totala vattenpotentialen i ett system. När detta händer rör sig vattnet för att få jämvikt och rör sig från systemet eller avdelningen med högre vattenpotential till systemet eller avdelningen med ett lägre Detta leder till att skillnaden i vattenpotential mellan de två systemen (Δ) återgår till noll (Δ = 0). Därför, för vatten att röra sig genom växten från jorden till luften (en process som kallas transpiration), villkoren måste finnas som sådana:
Ψjord > Ψroot > Ψstem > Ψleaf > Ψatmosfär.
Vatten rör sig bara som svar på Δ, inte som svar på de enskilda komponenterna. Men eftersom de enskilda komponenterna påverkar det totala Ψ-systemet kan en anläggning kontrollera vattenrörelsen genom att manipulera de enskilda komponenterna (särskilt Ψs).