Vattenpotentialkomponenter, metoder och exempel

han Vattenpotential Det är fri energi eller kan utföra ett jobb, som har en given volym vatten. Således har vatten på toppen av ett vattenfall eller vattenhopp hög vattenpotential som till exempel kan flytta en turbin.

Symbolen som används för att hänvisa till vattenpotentialen är kapitalbrevet som heter PSI, som är skriven ψ. Vattenpotentialen för vilket system som helst mäts i referens med vattenpotentialen för rent vatten under förhållanden som betraktas som standard (tryck på 1 atmosfär och samma höjd och temperatur på systemet som ska studeras).

Osmotisk potential. Källa: Kade Knealand/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)

De faktorer som bestämmer vattenpotentialen är tyngdkraften, temperaturen, trycket, hydreringen och koncentrationen av lösta ämnen som finns i vatten. Dessa faktorer bestämmer att vattenpotentialkvaliteter bildas och dessa lutningar driver diffusion av vatten.

På detta sätt rör sig vatten från en plats med hög vattenpotential till en annan med låg vattenpotential. Komponenterna i vattenpotentialen är den osmotiska potentialen (koncentration av lösta ämnen i vattnet), masterpotential (vidhäftning av vattnet till porösa matriser), gravitationspotential och tryckpotential.

Kunskapen om vattenpotential är avgörande för att förstå funktionen hos olika hydrologiska och biologiska fenomen. Bland dessa absorption av vatten och näringsämnen av växterna och vattenflödet i jorden.

[TOC]

Vattenpotentialkomponenter

Vattenpotentialen bildas av fyra komponenter: osmotisk potential, mastrisk potential, gravitationspotential och tryckpotential. Handlingen av dessa komponenter bestämmer förekomsten av vattenpotentialgradienter.

Osmotisk potential (ψs)

Normalt är vatten inte i sitt renaste tillstånd, eftersom det har fasta ämnen löst i det (lösta ämnen), såsom mineralsalter. Den osmotiska potentialen ges genom koncentrationen av lösta ämnen i lösningen.

Ju större antalet upplösta lösta ämnen finns mindre vattenfri energi, det vill säga mindre vattenpotential. Därför försöker vatten skapa en balans som strömmar från lösningar med låg koncentration av lösta ämnen till lösningar med hög koncentration av lösta ämnen.

Matrisk eller matriell potential (ψm)

I detta fall är den avgörande faktorn närvaron av en hydratabel materialmatris eller struktur, det vill säga den har en affinitet för vatten. Detta beror på vidhäftningskrafterna som skapas mellan molekyler, särskilt vätebroar som bildas mellan vattenmolekyler, syreatomer och hydroxylgrupper (OH).

Till exempel är vatten vidhäftning till lerorna i jorden ett fall av vattenpotential baserat på mastriskpotentialen. Dessa matriser när man lockar vatten genererar positiv vattenpotential, därför flödar vattnet utanför matrisen mot den och tenderar att stanna inne när det händer i en svamp.

Gravitations- eller höjdpotential (ψg)

Jordens gravitationskraft är i detta fall den som fastställer den potentiella gradienten, eftersom vattnet tenderar att falla ner. Vattnet som ligger i en viss höjd har en fri energi bestämd av attraktionen som jorden utövar på sin massa.

Det kan tjäna dig: kemisk förorening: orsaker, konsekvenser, exempel Gravity Water Movement. Källa: Bilal Ahmad/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)

Till exempel faller vatten i en hög vattentank fritt genom röret och rör sig med den kinetiska (rörelse) energin tills den når kran.

Tryckpotential (ψp)

I detta fall har trycket under tryck större fri energi, det vill säga större vattenpotential. Därför kommer detta vatten att röra sig där det utsätts för tryck där det inte finns någon och följaktligen finns det mindre fri energi (mindre vattenpotential).

Till exempel, när vi doserar droppar genom en dropper, när vi strammar gummikredet applicerar vi ett tryck som ger energi till vattnet. På grund av denna mer fria energi rör sig vatten till utsidan där trycket är lägre.

Metoder för att bestämma vattenpotentialen

Det finns en mångfald av metoder för att mäta vattenpotential, vissa lämpliga för jorden, andra för vävnader, för mekaniska hydraulsystem och andra. Vattenpotentialen motsvarar tryckenheter och mäts i atmosfärer, staplar, pascals eller PSI (pund per kvadrat tum i sin förkortning på engelska).

Nedan följer några av dessa metoder:

Tryckkamera eller forskningspump

Om du vill mäta vattenpotentialen för bladet på en växt kan du använda ett tryck eller en stipendiering eller pump. Detta består av en hermetisk kammare där hela arket placeras (ark med sin petiole).

Vattenpotentialmätning av ett ark med en tryckkammare. Källa: PressureBomb.SVG: AIBDESCALZODERIVATIVE ARBETE: AIBDESCALZO/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)

Därefter ökas trycket inuti kammaren genom att införa en trycksatt gas och mäta trycket som uppnås med tryckmätare. Gastrycket på bladet ökar, till den punkt där vattnet innehöll i denna groddar av petiolens vaskulära vävnad.

Trycket som indikeras av tryckmätaren när vattnet lämnar arket motsvarar vattenpotentialen på samma.

Tryckprober

Det finns flera alternativ för att mäta vattenpotential genom specialinstrument som kallas tryckprober. Det är utformat för att mäta jordens vattenpotential, baserat främst på mastrisk potential.

Till exempel finns det digitala sonder som fungerar på grundval av att införa i marken en porös keramisk matris ansluten till en fuktsensor. Denna keramik är hydratiserad med vatten i marken tills den når balansen mellan vattenpotentialen inom den keramiska matrisen och markvattenpotentialen.

Därefter bestämmer sensorn fuktinnehållet i keramik och uppskattar markvattenpotentialen.

Mikrokapillär med trycksond

Det finns också sonder som kan mäta vattenpotentialen i växtvävnader, till exempel en växtstam. En modell består av ett mycket tunt rör med fint spets (mikropillär rör) som införs i vävnaden.

Kan tjäna dig: skogsekosystem: egenskaper, flora, fauna, exempel

När den levande vävnaden tränger in följer lösningen i cellerna en potentiell gradient som definieras av trycket i stammen och införs i mikropilar. På stamvätskan in i röret skjuter den en olja som finns i den som aktiverar en tryck- eller tryckmätare som tilldelar ett värde som motsvarar vattenpotentialen

Vikt eller volymvariationer

För att mäta vattenpotentialen baserat på den osmotiska potentialen kan viktvariationerna i en vävnad nedsänkt i lösningar på olika koncentrationer av ett lösta ämnet bestämmas. För detta bereds en serie provrör, var och en med en växande känd koncentration av en lösta ämnen, till exempel sackaros (socker).

Det vill säga om det i varje 5 rör finns 10 cm vatten, tillsätts det i det första röret 1 mg sackaros, i den andra 2 mg och så upp till 5 mg i det sista. Därför har vi ett bindande batteri med sackaroskoncentrationer.

Därefter skärs 5 delar av lika och känd vävnadsvikt till vilken vattenpotentialen (till exempel bitar av potatis) vill bestämma. Därefter placeras en sektion i varje provrör och de senaste 2 timmarna, vävnadssektionerna extraheras och vägs.

Förväntade resultat och tolkning

Vissa bitar förväntas gå ner i vikt för vattenförlust, andra kommer att ha ökat det eftersom de absorberade vatten och andra kommer att hålla vikten.

De som tappar vatten befann sig i en lösning där koncentrationen av sackaros var större än koncentrationen av lösta ämnen inom vävnaden. Därför flödade vattnet enligt den osmotiska potentialgradienten för den största koncentrationen till barnet, och vävnaden tappade vatten och vikt.

Tvärtom, vävnaden som fick vatten och vikt var i en lösning med en lägre koncentration av sackaros än koncentrationen av lösta ämnen inom vävnaden. I detta fall gynnade den osmotiska potentialgradienten inträde av vatten i vävnaden.

Slutligen, i det fallet där vävnaden bibehöll sin ursprungliga vikt, dras det att koncentrationen i vilken den hade en lika lösta koncentration. Därför kommer denna koncentration att motsvara vattenpotentialen för den studerade vävnaden.

Exempel

Vattenabsorption av växter

Ett 30 m högt träd måste transportera vatten från marken till det sista arket, och detta görs genom dess vaskulära system. Detta system är ett specialiserat tyg som bildas av celler som är döda och liknar mycket tunna rör.

Vattenrörelse i växter. Källa: Laurel Jules/CC BY-SA (https: // Creativecommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)

Transport är möjlig tack vare skillnaderna i vattenpotential som genereras mellan atmosfären och bladet, som i sin tur överförs till det vaskulära systemet. Arket tappar vatten i ett gasformigt tillstånd på grund av den större koncentrationen av vattenånga i den (större vattenpotential) med avseende på miljön (mindre vattenpotential).

Kan tjäna dig: 20 asexuella djur och dess egenskaper

Förlusten av ånga genererar ett negativt tryck eller sug som driver vatten från kärlsystemets kärl till arket. Detta sug överförs från glas till ett glas tills det når roten, där intercellulära celler och utrymmen är inbäddade från jordabsorberad vatten.

Vattnet från marken, penetrerar roten på grund av en skillnad i osmotisk potential mellan vattnet i roten och jordens överhudceller. Detta inträffar eftersom rotceller har lösta ämnen i större koncentration än markvatten.

Slemhinnan

Många torra miljöer behåller vattenproducerande slem (visköst ämne) som lagras i deras vakuoler. Dessa molekyler behåller vatten genom att minska sin fria energi (under vattenpotential), i detta fall den missionära komponenten i vattenpotentialen.

En hög vattentank

När det gäller ett vattenförsörjningssystem baserat på en hög tank är det fylld med vatten på grund av effekten av tryckpotential. Företaget som tillhandahåller vattentjänsten, lämnar det genom tryck med hydraulpumpar och därmed löper ut tyngdkraften för att nå tanken.

När tanken är fylld fördelas vattnet från samma tack vare en potentiell skillnad mellan vattnet som lagras i tanken och vattenuttagen i huset. När du öppnar en kran är en gravitationspotentialgradient mellan vattnet i tankens mun och tanken etablerad.

Därför har tankvatten större fri energi (större vattenpotential) och faller främst på grund av tyngdkraften.

Vattendiffusion på marken

Huvudkomponenten i jordens vattenpotential är den mastriska potentialen, med tanke på vidhäftningskraften som är etablerad mellan leror och vatten. Å andra sidan påverkar tyngdkraftspotentialen den vertikala förskjutningsgradienten för vatten i jorden.

På den fria energin i vattnet som finns i jorden, det vill säga dess vattenpotential, många processer som förekommer i samma beroende. Bland dessa processer är näring och svett hos växter, infiltration av regnvatten och förångning av markvatten.

I jordbruket är det viktigt att bestämma jordens vattenpotential för att tillämpa bevattning och befruktning korrekt. Om jordens martriska potential är mycket hög, kommer vattnet att förbli fäst vid lerorna och kommer inte att vara tillgängligt för absorptionen av växterna.

Referenser

1. Busso, c.TILL. (2008). Användning av tryckkammaren och psykrometrarna för att termoopapla vid bestämning av vattenrelationer i växtvävnader. Φyton.
2. Quintal-notiz, w.C., Pérez-Gutiérrez, a., Latournerie-Moreno, L., Maj-lara, c., Ruiz-Sánchez, E. och Martínez-Chacón, till.J.(2012). Användning av vatten, vattenpotential och prestanda för Habanero Chili (cApsicum Chinense JAcq.). Mexikansk fytoteknik Magazine.
3. Salisbury, f.B. och Ross, C.W. (1991). Växtfysiologi. Wadsworth Publishing.
4. Scholand, s., Bradstreet, E., Hemmingsen, E. Och Hammel, h. (1965). SAP -tryck i vaskulära växter: negativt hydrostatiskt tryck kan mätas i växter. Vetenskap.
5. Squeo, f.TILL. (2007). Vatten- och vattenpotential. I: squeo, f.TILL. Och Cardemil, L. (Eds.). Växtfysiologi. Utgåvor University of La Serena