Vesipotentiaalikomponentit, menetelmät ja esimerkit

Hän Vesipotentiaali Se on ilmaista energiaa tai pystyy suorittamaan työn, jolla on tietty määrä vettä. Siten vedellä vesiputouksen tai vesihyppyn yläosassa on korkea vesipotentiaali, joka esimerkiksi pystyy liikuttamaan turbiinia.

Vesipotentiaalin viittaamiseen käytetty symboli on PSI -niminen pääkirjakirja, joka on kirjoitettu ψ. Minkä tahansa järjestelmän vesipotentiaali mitataan viitteenä puhtaan veden vesipotentiaalin kanssa olosuhteissa, joita pidetään standardissa (1 ilmakehän paine ja tutkittavan järjestelmän sama korkeus ja lämpötila).

Osmoottinen potentiaali. Lähde: Kade Knealand/CC BY-S (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0)

Vesipotentiaalin määrittävät tekijät ovat vedessä olevien liuenneiden aineiden painovoima, lämpötila, paine, nesteytys ja pitoisuus. Nämä tekijät määrittävät, että vesipotentiaaliluokat muodostuvat ja nämä kaltevuudet ohjaavat veden diffuusiota.

Tällä tavalla vesi siirtyy yhdestä paikasta, jolla on korkea vesipotentiaali toiseen, jolla on alhainen vesipotentiaali. Vesipotentiaalin komponentit ovat osmoottinen potentiaali (liuenneiden aineiden pitoisuus vedessä), mastrinen potentiaali (veden tarttuminen huokoisiin matriiseille), gravitaatiopotentiaali ja painepotentiaali.

Vesipotentiaalin tuntemus on välttämätöntä ymmärtää erilaisten hydrologisten ja biologisten ilmiöiden toiminnan. Näistä kasvien veden ja ravintoaineiden imeytyminen ja veden virtaus maaperässä.

[TOC]

Vesipotentiaalikomponentit

Vesipotentiaali muodostuu neljä komponenttia: osmoottinen potentiaali, mastrinen potentiaali, gravitaatiopotentiaali ja painepotentiaali. Näiden komponenttien vaikutus määrittää vesipotentiaalien gradienttien olemassaolon.

Osmoottinen potentiaali (ψS)

Normaalisti vesi ei ole puhtaimmassa tilassaan, koska siinä on kiinteitä aineita (liuenneita aineita), kuten mineraalisuolat. Osmoottinen potentiaali annetaan liuenneiden aineiden konsentraatiolla liuoksessa.

Mitä suurempi liuenneen liuenneiden aineiden lukumäärä on vähemmän vettä vapaata energiaa, toisin sanoen vähemmän vesipotentiaalia. Siksi vesi yrittää luoda tasapainon, joka virtaa liuoksista, joilla on alhainen liuenneen aineen pitoisuus liuoksiin, joilla on korkea liuenneen aineen pitoisuus.

Matrinen tai matriaalipotentiaali (ψm)

Tässä tapauksessa määrittelevä tekijä on hydratoitavan materiaalimatriisin tai rakenteen läsnäolo, ts. Sillä on affiniteetti veteen. Tämä johtuu molekyylien välillä luotuista tarttuvuusvoimista, erityisesti vesimolekyylien, happiatomien ja hydroksyyliryhmien (OH) välillä muodostuneista vety silloista (OH).

Esimerkiksi veden tarttuminen maaperän saviin on vesipotentiaalin tapaus, joka perustuu mastriseen potentiaaliin. Nämä matriisit vettävät vettä tuottavat positiivista vesipotentiaalia, siksi matriisin ulkopuolella oleva vesi virtaa sitä kohti ja pyrkii pysymään sisällä, kun se tapahtuu sienellä.

Gravitaatio- tai korkeuspotentiaali (ψg)

Maan painovoimavoima on tässä tapauksessa se, joka vahvistaa potentiaalisen gradientin, koska vedellä on taipumus pudota. Tietyllä korkeudella sijaitsevalla vedellä on vapaa energia, joka määritetään vetovoima, jota maa käyttää massaan.

Se voi palvella sinua: kemiallinen pilaantuminen: syyt, seuraukset, esimerkit Painovoimaveden liikkuminen. Lähde: Bilal Ahmad/CC BY-S (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0)

Esimerkiksi korkea vesisäiliön vesi putoaa vapaasti putken läpi ja liikkuu tuon kineettisen (liikkeen) energian kanssa, kunnes saavuttaa hanan.

Painepotentiaali (ψp)

Tässä tapauksessa paineen paineella on suurempi vapaa energia, ts. Suurempi vesipotentiaali. Siksi tämä vesi siirtyy siitä, mistä se kohdistuu paineeseen, missä ei ole, ja siten vapaata energiaa on vähemmän (vähemmän vesipotentiaalia).

Esimerkiksi, kun annos putoaa pisaran läpi, kumisuppia kiristäessämme painosta, joka antaa energiaa veteen. Tämän vapaamman energian vuoksi vesi siirtyy ulkopuolelle, missä paine on alhaisempi.

Menetelmät vesipotentiaalin määrittämiseksi

Vesipotentiaalin mittaamiseksi on monenlaisia ​​menetelmiä, jotkut sopivat maaperään, toiset kudoksiin, mekaanisiin hydraulisiin järjestelmiin ja muihin. Vesipotentiaali vastaa paineyksiköitä ja mitataan ilmakehissä, baareissa, pascalsissa tai psi: ssä (puntaa neliötuumaa kohti lyhenteessä englanniksi).

Alla on joitain näistä menetelmistä:

Painekamera tai Scholand -pumppu

Jos haluat mitata kasvin lehden vesipotentiaalin, voit käyttää painetta tai scholand -pumppua tai pumppua. Tämä koostuu hermeettisestä kammiosta, johon koko arkki sijoitetaan (arkki sen lehtiputkella).

Levyn vesipotentiaalimittaus painekammiolla. Lähde: Painepommi.SVG: AIBDESCALZODERIVATION-TYÖ: AIBDESCALZO/CC BY-SA (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0)

Sitten paine nostetaan kammion sisällä ottamalla paineistetun kaasun, mitattaessa painemittarilla saavutettua painetta. Lehden kaasunpaine kasvaa pisteeseen, jossa vesipilti -verisuonikudoksen vieressä oleva vesi.

Painemittari osoittama paine, kun vesi poistuu arkista, vastaa saman veden potentiaalia.

Paine koettimet

Vesipotentiaalin mittaamiseen on useita vaihtoehtoja erityisellä välineellä, jota kutsutaan painettimiksi. Maaperän vesipotentiaalin mittaamiseksi on suunniteltu pääasiassa mastriseen potentiaaliin.

Esimerkiksi, on digitaalisia koettimia, jotka toimivat sen perusteella, että maahan saadaan maahan huokoinen keraaminen matriisi, joka on kytketty kosteusanturiin. Tämä keramiikka hydratoituu vedellä maan sisällä, kunnes se saavuttaa tasapainon keraamisen matriisin vesipotentiaalin ja maaperän vesipotentiaalin välillä.

Seuraavaksi anturi määrittää keramiikan kosteuspitoisuuden ja arvioi maaperän vesipotentiaalin.

Mikrokapillaari painettimella

On myös koettimia, jotka kykenevät mittaamaan vesipotentiaalia kasvikudoksissa, kuten kasvien varsi. Malli koostuu erittäin ohuesta putkesta, joka on hienoa kärkeä (mikropillaariputki), joka viedään kudokseen.

Voi palvella sinua: Metsäekosysteemi: Ominaisuudet, kasvisto, eläimistö, esimerkit

Kun elävä kudos tunkeutuu, soluihin sisältyvä liuos seuraa potentiaalista gradienttia, joka on määritelty varren sisältämällä paineella ja viedään mikropilaan. Kantanesteen päällä putkeen se työntää siihen sisältävän öljyn, joka aktivoi paine- tai painemittarin, joka määrittää vesipotentiaalia vastaavan arvon

Paino- tai tilavuuden vaihtelut

Vesipotentiaalin mittaamiseksi osmoottisen potentiaalin perusteella voidaan määrittää liuoksissa upotettujen kudoksen painon vaihtelut liuoksissa. Tätä varten valmistetaan sarja testiputkia, joista jokaisella on kasvava tunnettu liuenneen aineen pitoisuus, esimerkiksi sakkaroosi (sokeri).

Toisin sanoen, jos jokaisessa viidessä putkessa on 10 cm3 vettä, se lisätään ensimmäiseen putkeen 1 mg sakkaroosia, toisessa 2 mg: ssä ja siten jopa 5 mg viimeisessä. Siksi meillä on sidonta akku sakkaroosipitoisuuksia.

Sitten viisi leikkausta, joissa on kudoksen yhtä suuri ja tunnettu paino. Seuraavaksi osa on sijoitettu jokaiseen koeputkeen ja 2 tunnin yli, kudosleikkeet uutetaan ja punnitaan.

Odotetut tulokset ja tulkinta

Joidenkin kappaleiden odotetaan laihduttavan veden menetystä, toiset ovat lisänneet sitä, koska ne imevät vettä ja toiset pitävät painoa.

Ne, jotka menettävät vettä. Siksi vesi virtaa lapselle suurimman pitoisuuden osmoottisen potentiaalin gradientin mukaan, ja kudos menetti veden ja painon.

Päinvastoin, kudos, joka sai vettä ja painoa, oli liuoksessa, jossa sakkaroosipitoisuus oli pienempi kuin kudoksen sisällä olevien liuenneiden aineiden pitoisuus. Tässä tapauksessa osmoottinen potentiaalinen gradientti kannatti veden pääsyä kudokseen.

Lopuksi, siinä tapauksessa, jossa kudos säilytti alkuperäisen painonsa, päätellään, että pitoisuudella, jossa sillä oli yhtä liuenneen aineen pitoisuus. Siksi tämä pitoisuus vastaa tutkitun kudoksen vesipotentiaalia.

Esimerkit

Kasvien veden imeytyminen

30 m korkean puun on kuljetettava vettä maasta viimeiseen arkkiin, ja tämä tapahtuu sen verisuonijärjestelmän kautta. Tämä järjestelmä on erikoistunut kangas, jonka muodostavat solut, jotka ovat kuolleita ja ovat samanlaisia ​​kuin erittäin ohuet putket.

Veden liikkuminen kasveissa. Lähde: Laurel Jules/CC BY-SA (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0)

Kuljetus on mahdollista ilmakehän ja lehden välillä syntyneiden vesipotentiaalien erojen ansiosta, mikä puolestaan ​​siirtyy verisuonijärjestelmään. Arkki menettää vettä kaasumaisessa tilassa johtuen siinä suuremmasta vesihöyryn pitoisuudesta (tärkein vesipotentiaali) ympäristöön (vähäinen vesipotentiaali) suhteen.

Voi palvella sinua: 20 aseksuaalista eläintä ja sen ominaisuuksia

Höyryn menetys tuottaa negatiivisen paineen tai imun, joka ajaa vettä verisuonisysteemistä arkin arkkiin. Tämä imu siirretään lasista lasille, kunnes se saavuttaa juuren, jossa solunväliset solut ja tilat upotetaan maaperän absorboituneesta vedestä.

Maasta oleva vesi tunkeutuu juureen johtuen osmoottisen potentiaalin erosta juuren ja maaperän orvasketen veden välillä. Tämä tapahtuu, koska juurisoluilla on liuennut aineita suuremmassa pitoisuudessa kuin maaperän vedessä.

The mucilages

Monet kuivat ympäristöt pitävät veden tuottavan limakalvon (viskoosista ainetta), jotka säilytetään niiden tyhjässä. Nämä molekyylit säilyttävät vettä vähentämällä niiden vapaata energiaa (vesipotentiaalin alla), mikä on tässä tapauksessa vesipotentiaalin lähetyssaarnaajakomponentti.

Korkea vesisäiliö

Korkeaan säiliöön perustuvan veden tarjontajärjestelmän tapauksessa se täytetään vedellä painepotentiaalin vaikutuksen vuoksi. Vesipalvelun tarjoava yritys, toimittaa sen paineella hydraulipumppuilla ja vanhenee siten painovoiman saavuttamiseksi säiliöön.

Kun säiliö on täytetty, vesi on jaettu samasta säiliössä varastoidun veden ja talon vesipistorasioiden välisen potentiaalieron ansiosta. Hanan avaamisen yhteydessä perustetaan gravitaatiopotentiaaligradientti veden suuhun ja säiliön välillä.

Siksi säiliövedellä on suurempi vapaa energia (suurempi vesipotentiaali) ja se putoaa pääasiassa painovoiman vuoksi.

Veden diffuusio maahan

Maaperän vesipotentiaalin pääkomponentti on mastrinen potentiaali, kun otetaan huomioon savien ja veden välinen tarttuvuusvoima. Toisaalta painovoimapotentiaali vaikuttaa veden pystysuuntaiseen siirtymägradientiin maaperässä.

Maaperän sisältämän veden vapaan energian, toisin sanoen sen vesipotentiaalin, monet samassa tapahtuvat prosessit riippuvat. Näiden prosessien joukossa ovat kasvien ravitsemus ja hikoilu, sadeveden tunkeutuminen ja maaperän veden haihtuminen.

Maataloudessa on tärkeää määrittää maaperän vesipotentiaali kastelun ja hedelmöityksen asianmukaiseksi levittämiseksi. Jos maaperän martrinen potentiaali on erittäin korkea, vesi pysyy kiinnittyneinä saviin eikä sitä ole saatavana kasvien imeytymiseen.

Viitteet

1. Busso, c.-Lla. (2008). Painekammion ja psykrometrien käyttö termokouplaan kasvikudoksissa olevien vesisuhteiden määrittämisessä. Φyton.
2. Quintal-Ordiz, W.C., Pérez-Gutiérrez, a., Latournerie-Moreno, L., May-Lara, c., Ruiz-Sánchez, E. ja Martínez-Chacón,.J -.(2012). Veden, vesipotentiaalin ja Habanero -chilin suorituskyvyn käyttö (CApsicum Chinense JACQ.-A. Meksikolainen Phytotechnics -lehti.
3. Salisbury, f.B -. ja Ross, c.W -. (1991). Kasvien fysiologia. Wadsworth Publishing.
4. Scholand, P., Bradstreet, E., Hemmingsen, E. Ja Hammel, H. (1965). SAP -paine verisuonikasveissa: Negatiivinen hydrostaattinen paine voidaan mitata kasveissa. Tiede.
5. Squee, f.-Lla. (2007). Vesi- ja vesipotentiaali. Julkaisussa: Sque, f.-Lla. Ja cardemil, l. (Toim.-A. Kasvien fysiologia. La Serenan Editions University