Vannpotensialkomponenter, metoder og eksempler

Han Vannpotensial Det er gratis energi eller i stand til å utføre en jobb, som har et gitt vannvolum. Dermed har vann på toppen av et fossefall eller vannhopp et høyt vannpotensial som for eksempel er i stand til å flytte en turbin.

Symbolet som brukes til å referere til vannpotensial er kapitalbrevet som heter PSI, som er skrevet ψ. Vannpotensialet til ethvert system måles i referanse med vannpotensialet til rent vann under forhold som er ansett som standard (trykk på 1 atmosfære og samme høyde og temperatur på systemet som skal studeres).

Osmotisk potensial. Kilde: Kade Knealand/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)

Faktorene som bestemmer vannpotensialet er tyngdekraften, temperaturen, trykk, hydrering og konsentrasjon av oppløste stoffer som er til stede i vann. Disse faktorene bestemmer at vannpotensialkarakterer dannes og disse gradientene driver diffusjon av vann.

På denne måten beveger vann seg fra ett sted med høyt vannpotensial til et annet med lavt vannpotensial. Komponentene i vannpotensialet er det osmotiske potensialet (konsentrasjon av oppløste stoffer i vannet), mastrisk potensial (overholdelse av vannet til porøse matriser), gravitasjonspotensial og trykkpotensialet.

Kunnskapen om vannpotensial er avgjørende for å forstå funksjonen til forskjellige hydrologiske og biologiske fenomener. Blant disse absorpsjonen av vann og næringsstoffer av plantene og vannstrømmen i jorden.

[TOC]

Vannpotensielle komponenter

Vannpotensialet dannes av fire komponenter: osmotisk potensial, mastrisk potensial, gravitasjonspotensial og trykkpotensial. Handlingen til disse komponentene bestemmer eksistensen av vannpotensielle gradienter.

Osmotisk potensial (ψs)

Normalt er ikke vann i sin reneste tilstand, siden det har faste stoffer oppløst i seg (oppløste), for eksempel mineralsalter. Det osmotiske potensialet er gitt av konsentrasjonen av oppløste stoffer i løsningen.

Jo større antall oppløste oppløste stoffer er mindre vannfri energi, det vil si mindre vannpotensial. Derfor prøver vann å etablere en balanse som strømmer fra løsninger med lav konsentrasjon av oppløste løsninger med høy konsentrasjon av oppløste stoffer.

Matrisk eller matrispotensial (ψm)

I dette tilfellet er den avgjørende faktoren tilstedeværelsen av en hydratabel materialmatrise eller struktur, det vil si at den har en affinitet for vann. Dette skyldes vedheftskreftene som er opprettet mellom molekyler, spesielt hydrogenbroer dannet mellom vannmolekyler, oksygenatomer og hydroksylgrupper (OH).

For eksempel er vannadhesjon til jordens leir. Disse matrisene når du tiltrekker vann genererer positivt vannpotensial, strømmer vannet utenfor matrisen mot det og har en tendens til å holde seg inne i det som skjer i en svamp.

Gravitasjons- eller høydepotensial (ψg)

Gravitasjonskraften på jorden er i dette tilfellet den som etablerer den potensielle gradienten, siden vannet vil ha en tendens til å falle ned. Vannet som ligger i en viss høyde har en fri energi bestemt av attraksjonen som jorden utøver på sin masse.

Det kan tjene deg: Kjemisk forurensning: årsaker, konsekvenser, eksempler Tyngdekraftsvannbevegelse. Kilde: Bilal Ahmad/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)

For eksempel faller vann i en høy vanntank fritt gjennom røret og beveger seg med den kinetiske (bevegelsen) energien til den når utkanten.

Trykkpotensial (ψp)

I dette tilfellet har trykk under trykk større fri energi, det vil si større vannpotensial. Derfor vil dette vannet bevege seg fra der det blir utsatt for trykk der det ikke er noe, og følgelig er det mindre fri energi (mindre vannpotensial).

Når vi for eksempel doserer gjennom en dropper, når du strammer gummiknappen, bruker vi et trykk som gir energi på vannet. På grunn av denne mer frie energien, beveger vann seg til utsiden der trykket er lavere.

Metoder for å bestemme vannpotensialet

Det er et mangfold av metoder for å måle vannpotensial, noen egnet for jorda, andre for vev, for mekaniske hydrauliske systemer og andre. Vannpotensialet tilsvarer trykkenheter og måles i atmosfærer, barer, Pascals eller Psi (pund per kvadrat tomme på forkortelsen på engelsk).

Nedenfor er noen av disse metodene:

Trykkkamera eller Scholand -pumpe

Hvis du vil måle vannpotensialet til bladet til en plante, kan du bruke en trykk- eller Scholand -pumpe eller pumpe. Dette består av et hermetisk kammer der hele arket er plassert (ark med petiole).

Vannpotensiell måling av et ark med et trykkkammer. Kilde: Trykkbomb.SVG: Aibdescalzoderivativt arbeid: Aibdescalzo/CC By-SA (https: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)

Deretter økes trykket inne i kammeret ved å innføre en undertrykkende gass, og måler trykket som oppnås ved trykkmåler. Gasstrykket på bladet øker, til det punktet hvor vannet som er inneholdt i disse spirene ved det vaskulære vevet i petiolen.

Trykket indikert med trykkmåleren når vannet forlater arket, tilsvarer vannpotensialet til det samme.

Trykkprober

Det er flere alternativer for å måle vannpotensial gjennom spesielle instrumenter som kalles trykkprober. Det er designet for å måle vannpotensialet i jorda, hovedsakelig basert på det mastriske potensialet.

For eksempel er det digitale sonder som fungerer på grunnlag av å innføre i bakken en porøs keramisk matrise koblet til en fuktighetssensor. Denne keramikken er hydrert med vann inne i bakken til den når balansen mellom vannpotensialet i den keramiske matrisen og jordvannspotensialet.

Deretter bestemmer sensoren fuktighetsinnholdet i keramikk og estimerer jordvannspotensialet.

Mikrokapillær med trykksond

Det er også sonder som er i stand til å måle vannpotensial i plantevev, for eksempel en plantestamme. En modell består av et veldig tynt rør med fin spiss (mikropillærrør) som introduseres i vevet.

Kan tjene deg: skogøkosystem: egenskaper, flora, fauna, eksempler

Når det levende vevet trenger inn. På stamvæsken i røret skyver den en olje som er inneholdt i den som aktiverer en trykk- eller trykkmåler som tildeler en verdi som tilsvarer vannpotensialet

Vekt eller volumvariasjoner

For å måle vannpotensialet basert på det osmotiske potensialet, kan vektvariasjonene til et vev nedsenket i oppløsninger til forskjellige konsentrasjoner av et løst stoff bestemmes. For dette tilberedes en serie testrør, hver med en voksende kjent konsentrasjon av et løst stoff, for eksempel sukrose (sukker).

Det vil si at det i hver 5 rør er 10 cm3 vann, tilsettes det i det første røret 1 mg sukrose, i den andre 2 mg og så opp til 5 mg i den siste. Derfor har vi et bindende batteri med sukrosekonsentrasjoner.

Deretter kuttes 5 seksjoner med lik og kjent vekt på vevet som vannpotensialet (for eksempel potetbiter) er ønsket å bestemme. Deretter plasseres en seksjon i hvert testrør og siste 2 timer blir vevsseksjonene trukket ut og veid.

Forventede resultater og tolkning

Noen stykker forventes å gå ned i vekt for vanntap, andre vil ha økt det fordi de absorberte vann og andre vil holde vekten.

De som mister vann var i en løsning der konsentrasjonen av sukrose var større enn konsentrasjonen av oppløste stoffer i vevet. Derfor rant vannet i henhold til den osmotiske potensielle gradienten av den største konsentrasjonen for barnet, og vevet mistet vann og vekt.

Tvert imot, vevet som fikk vann og vekt, var i en løsning med en lavere konsentrasjon av sukrose enn konsentrasjonen av oppløste stoffer i vevet. I dette tilfellet favoriserte den osmotiske potensielle gradienten inntreden av vann i vevet.

Til slutt, i så fall der vevet opprettholdt sin opprinnelige vekt, utledes det at konsentrasjonen der det hadde lik solute konsentrasjon. Derfor vil denne konsentrasjonen samsvare med vannpotensialet til vevet som er studert.

Eksempler

Vannabsorpsjon av planter

Et 30 m høyt tre må transportere vann fra bakken til det siste arket, og dette gjøres gjennom det vaskulære systemet. Dette systemet er et spesialisert stoff dannet av celler som er døde og ligner veldig tynne rør.

Vannbevegelse i planter. Kilde: Laurel Jules/CC By-SA (https: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)

Transport er mulig takket være forskjellene i vannpotensial som genereres mellom atmosfæren og bladet, som igjen overføres til det vaskulære systemet. Arket mister vann i en gassformig tilstand på grunn av den større konsentrasjonen av vanndamp i det (hovedvannspotensialet) med hensyn til miljøet (mindre vannpotensial).

Kan tjene deg: 20 aseksuelle dyr og dens egenskaper

Tapet av damp genererer et negativt trykk eller sug som driver vann fra det vaskulære systemkar til arket på arket. Denne sugingen overføres fra glass til et glass til den når roten, der intercellulære celler og rom er innebygd fra jorden absorbert vann.

Vannet fra bakken, trenger gjennom roten på grunn av en forskjell i osmotisk potensial mellom vannet i roten og jordens epidermisceller. Dette skjer fordi rotceller har oppløste stoffer i større konsentrasjon enn jordvann.

Mucilages

Mange tørre miljøer beholder vann som produserer mucilage (tyktflytende stoff) som er lagret i vakuolene deres. Disse molekylene beholder vann ved å redusere deres frie energi (under vannpotensial), og er i dette tilfellet misjonærkomponenten i vannpotensialet.

En høy vanntank

Når det gjelder et vannforsyningssystem basert på en høy tank, er det fylt med vann på grunn av effekten av trykkpotensialet. Selskapet som leverer vanntjenesten, sender det inn ved trykk med hydrauliske pumper og dermed utløper tyngdekraften for å nå tanken.

Når tanken er fylt, er vannet distribuert fra samme takket være en potensiell forskjell mellom vannet som er lagret i tanken og vannuttakene i huset. Når du åpner et trykk, er en gravitasjonspotensialgradient mellom vannet i munnen på tanken og tanken etablert.

Derfor har tankvann større fri energi (større vannpotensial) og faller hovedsakelig på grunn av tyngdekraften.

Vanndiffusjon på bakken

Hovedkomponenten i vannpotensialet i jorda er det mastriske potensialet, gitt vedheftskraften som er etablert mellom leire og vann. På den annen side påvirker tyngdekraftspotensialet den vertikale forskyvningsgradienten av vann i jorden.

På vannets frie energi som er inneholdt i jorden, det vil si vannpotensialet, er mange prosesser som oppstår i samme. Blant disse prosessene er ernæring og svette av planter, infiltrasjon av regnvann og fordampning av jordvann.

I jordbruket er det viktig å bestemme jordens vannpotensial for å bruke vanning og befruktning på riktig måte. Hvis jordens martriske potensial er veldig høyt, vil vannet forbli festet til leirene og vil ikke være tilgjengelig for absorpsjon av plantene.

Referanser

1. BUSSO, c.TIL. (2008). Bruk av trykkkammeret og psykrometre til ThermocoUpla for å bestemme vannforhold i plantevev. Φyton.
2. Quintal-Ortiz, w.C., Pérez-Gutiérrez, a., Latournerie-Moreno, l., May-Lara, ca., Ruiz-Sánchez, e. og Martínez-chacón, til.J.(2012). Bruk av vann, vannpotensial og ytelse av Habanero chili (CApsicum Chinense JACQ.). Meksikansk Phytotechnics Magazine.
3. Salisbury, f.B. og Ross, C.W. (1991). Plantefysiologi. Wadsworth Publishing.
4. Scholand, p., Bradstreet, e., Hemmingsen, e. Og Hammel, h. (1965). SAP -trykk i vaskulære planter: Negativt hydrostatisk trykk kan måles i planter. Vitenskap.
5. Squeo, f.TIL. (2007). Vann og vannpotensial. I: Squeo, f.TIL. Og Cardemil, l. (Eds.). Plantefysiologi. Utgaver University of La Serena