Vodne komponente, metode in primeri

On Vodni potencial Je brezplačna energija ali sposobna opravljati delo, ki ima dano količino vode. Tako ima voda na vrhu slapa ali skoka vode velik vodni potencial, ki lahko na primer premakne turbino.

Simbol, ki se uporablja za vodni potencial, je kapitalska črka, imenovana Psi, ki je napisana ψ. Vodni potencial katerega koli sistema se meri glede na vodni potencial čiste vode v pogojih, ki veljajo za standardne (tlak 1 atmosfere in enaka višina in temperatura sistema, ki jo je treba preučiti).

Osmotski potencial. Vir: Kade Knealand/CC by-S (https: // createCommons.Org/licence/by-sa/4.0

Dejavniki, ki določajo vodni potencial, so gravitacija, temperatura, tlak, hidracija in koncentracija topljenih topnih. Ti dejavniki določajo, da nastanejo ocene potenciala vode in ti gradienti poganjajo difuzijo vode.

Na ta način se voda premika z enega mesta z visokim vodnim potencialom na drugega z nizkim vodnim potencialom. Sestavni deli vodnega potenciala so osmotski potencial (koncentracija topljencev v vodi), mastrični potencial (oprijem vode na porozne matrike), gravitacijski potencial in tlačni potencial.

Poznavanje vodnega potenciala je bistvenega pomena za razumevanje delovanja različnih hidroloških in bioloških pojavov. Med njimi absorpcija vode in hranil s strani rastlin in pretok vode v tleh.

[TOC]

Vodne komponente

Vodni potencial tvori štiri komponente: osmotski potencial, mastrični potencial, gravitacijski potencial in tlačni potencial. Delovanje teh komponent določa obstoj vodnih potencialnih gradientov.

Osmotski potencial (ψs)

Običajno voda ni v najčistejšem stanju, saj ima v sebi trdne snovi (topljene), na primer mineralne soli. Osmotski potencial je dana s koncentracijo topljencev v raztopini.

Večje kot je število raztopljenih topnih topljenih energije, torej manj vodnega potenciala. Zato voda poskuša vzpostaviti ravnovesje, ki teče iz raztopin z nizko koncentracijo topljencev do raztopin z visoko koncentracijo topljencev.

Matrični ali matrični potencial (ψm)

V tem primeru je odločilni dejavnik prisotnost hidratabilne materialne matrice ali strukture, to je, da ima afiniteto do vode. To je posledica adhezijskih sil, ustvarjenih med molekulami, zlasti vodikovim mostom, ki se tvorijo med molekulami vode, kisikove atome in hidroksilnimi skupinami (OH).

Na primer, adhezija vode v gline tal je primer vodnega potenciala, ki temelji na mastričnem potencialu. Te matrice, ko privabljate vodo, ustvarjajo pozitiven vodni potencial, zato voda zunaj matrice teče proti njej in se nagiba v notranjost, kot se dogaja v gobici.

Gravitacijski ali višinski potencial (ψg)

Gravitacijska sila zemlje je v tem primeru tista, ki vzpostavlja potencialni gradient, saj bo voda padla navzdol. Voda, ki se nahaja na določeni višini, ima prosto energijo, ki jo določa privlačnost, ki jo zemlja izvaja na svoji masi.

Lahko vam služi: kemično onesnaževanje: vzroki, posledice, primeri Gravitacijsko gibanje vode. Vir: Bilal Ahmad/CC by-S (https: // createCommons.Org/licence/by-sa/4.0

Na primer, voda v visokem rezervoarju za vodo prosto pada skozi cev in se premika s to kinetično (gibalno) energijo, dokler ne doseže pipe.

Potencial tlaka (ψp)

V tem primeru ima tlak pod pritiskom večjo prosto energijo, to je večji vodni potencial. Zato se bo ta voda premaknila od tam, kjer je podvržena, tam, kjer ni, in posledično je manj proste energije (manj vodnega potenciala).

Na primer, ko odmerjamo kapljice skozi kapalko, pri zategnjenju gumijastega gumba uporabimo tlak, ki daje energijo za vodo. Zaradi te bolj proste energije se voda premakne na zunanjo stran, kjer je tlak nižji.

Metode za določanje vodnega potenciala

Obstaja raznolikost metod za merjenje vodnega potenciala, nekatere primerne za tla, druge za tkiva, za mehanske hidravlične sisteme in druge. Vodni potencial je enakovreden tlačnim enotam in se meri v atmosferi, palici, pascals ali PSI (kilogrami na kvadratni palec v kratici v angleščini).

Spodaj je nekaj teh metod:

Tlačna kamera ali Scholand črpalka

Če želite izmeriti vodni potencial lista rastline, lahko uporabite tlačno ali Scholand črpalko ali črpalko. To je sestavljeno iz hermetične komore, kjer je postavljen celoten list (list z peclji).

Vodna potencialna meritev lista s tlačno komoro. Vir: tlačni bar.SVG: Aibdescalzoderivative Work: Aibdescalzo/cc BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0

Nato se tlak v komori poveča z uvedbo plina pod tlakom in meri tlak, ki ga dosežemo s merilnikom tlaka. Plinski tlak na listu se povečuje, do točke, ko voda, ki jo vsebuje to poganjko.

Tlak, ki ga označuje merilnik tlaka, ko voda zapusti pločevino, ustreza vodnemu potencialu istega.

Tlačne sonde

Obstaja več alternativ za merjenje vodnega potenciala prek posebnih instrumentov, imenovanih tlačne sonde. Obstajajo zasnovani za merjenje vodnega potenciala tal, ki temelji predvsem na mastričnem potencialu.

Na primer, obstajajo digitalne sonde, ki delujejo na podlagi uvajanja v tla porozna keramična matrica, povezana s senzorjem vlage. Ta keramika je hidrirana z vodo v tleh, dokler ne dosežete ravnotežja med vodnim potencialom znotraj keramične matrice in potencialom vode v tleh.

Nato senzor določi vsebnost vlažnosti v keramiki in oceni potencial vode v tleh.

Mikrokapilarna s tlačno sondo

Obstajajo tudi sonde, ki lahko merijo vodni potencial v rastlinskih tkivih, kot je rastlinsko steblo. Model je sestavljen iz zelo tanke cevi fine konice (mikropilarna cev), ki se vnese v tkivo.

Vam lahko služi: gozdni ekosistem: značilnosti, flora, favna, primeri

Ko živo tkivo prodira, raztopina, ki jo vsebuje celica. Na matični tekočini v cev potisne olje, ki ga vsebuje, ki aktivira tlačni ali tlačni merilnik, ki dodeli vrednost, ki ustreza vodnemu potencialu

Spremembe teže ali volumna

Za merjenje vodnega potenciala, ki temelji na osmotskem potencialu, lahko določimo spremembe teže, potopljene v raztopine v različne koncentracije topljenega. Za to je pripravljena vrsta epruvetov, vsaka z naraščajočo znano koncentracijo topljene topile, na primer saharoza (sladkor).

To je, če je v vsaki 5 cevi 10 ccm vode, dodamo v prvo cev 1 mg saharoze, v drugem 2 mg in tako do 5 mg v zadnjem. Zato imamo vezavno baterijo koncentracije saharoze.

Nato se razreže 5 odsekov enake in znane teže tkiva, na katere se želi določiti vodni potencial (na primer koščki krompirja). Nato je v vsaki epruveti postavljen odsek in v zadnjih dveh urah, tkivni odseki se ekstrahirajo in stehtajo.

Pričakovani rezultati in razlaga

Pričakuje se, da bodo nekateri kosi shujšali za izgubo vode, drugi pa ga bodo povečali, ker bodo absorbirali vodo, drugi.

Tisti, ki izgubijo vodo, so bili v raztopini, kjer je bila koncentracija saharoze večja od koncentracije topljencev znotraj tkiva. Zato je voda tekala v skladu z osmotskim potencialnim gradientom največje koncentracije do otroka, tkivo pa je izgubilo vodo in težo.

Nasprotno, tkivo, ki je pridobilo vodo in težo, je bilo v raztopini z nižjo koncentracijo saharoze kot koncentracija topljencev znotraj tkiva. V tem primeru je osmotski potencialni gradient naklonil vstop vode v tkivo.

Končno, v tem primeru, ko je tkivo ohranilo prvotno težo, sklepamo, da je koncentracija, v kateri je bila enaka koncentracija topila. Zato bo ta koncentracija ustrezala vodnemu potencialu preučenega tkiva.

Primeri

Absorpcija vode s rastlinami

30 m visoko drevo mora prevažati vodo od tal do zadnjega lista, kar se izvaja prek njegovega žilnega sistema. Ta sistem je specializirana tkanina, ki jo tvorijo celice, ki so mrtve in so podobne zelo tankim epruvetom.

Gibanje vode v rastlinah. Vir: Laurel Jules/CC BY-SA (https: // createCommons.Org/licence/by-sa/3.0

Prevoz je možen zahvaljujoč razlikam v vodnem potencialu, ki nastanejo med atmosfero in listom, ki se nato prenašajo na vaskularni sistem. Lestvica izgubi vodo v plinastem stanju zaradi večje koncentracije vodne pare v njej (glavni vodni potencial) glede na okolje (manjši vodni potencial).

Vam lahko služi: 20 aseksualnih živali in njenih značilnosti

Izguba pare ustvari negativen tlak ali sesanje, ki poganja vodo iz žilnih sistemov na list lista. To sesanje se prenaša iz kozarca v kozarec, dokler ne doseže korena, kjer so medcelične celice in prostori vgrajeni iz vode, absorbirane v tleh.

Voda od tal prodre v korenino zaradi razlike v osmotskem potencialu med vodo koreninskih in talnih povrhnjic celic. To se zgodi, ker imajo koreninske celice topljene v večji koncentraciji kot voda v tleh.

Sluzi

Številna suha okolja zadržujejo sluz za proizvodnjo vode (viskozna snov), ki so shranjene v vakuolah. Te molekule zadržujejo vodo z zmanjšanjem svoje proste energije (pod vodnim potencialom), v tem primeru pa misijonska sestavina vodnega potenciala.

Visok rezervoar za vodo

V primeru sistema za zagotavljanje vode, ki temelji na visokem rezervoarju, je napolnjen z vodo zaradi učinka tlačnega potenciala. Podjetje, ki zagotavlja vodno storitev, ga predloži s pritiskom s hidravličnimi črpalkami in tako poteče silo gravitacije, da doseže rezervoar.

Ko je rezervoar napolnjen, se voda porazdeli iz istega po zaslugi potencialne razlike med vodo, shranjeno v rezervoarju, in vodami v hiši. Ko odprete pipo, se vzpostavi gravitacijski potencialni gradient med vodo v ustju rezervoarja in rezervoarjem.

Zato ima voda rezervoarja večjo prosto energijo (večji vodni potencial) in pade predvsem zaradi sile gravitacije.

Difuzija vode na tleh

Glavna sestavina vodnega potenciala tal je mastrični potencial, glede na adhezijsko silo, vzpostavljeno med glinami in vodo. Po drugi strani gravitacijski potencial vpliva na navpični gradient vode v tleh.

Na prosti energiji vode, ki jo vsebuje tla, to je njen vodni potencial, veliko procesov, ki se pojavijo v istem odvisnem odvisnem. Med temi procesi so prehrana in potenje rastlin, infiltracija deževnice in izhlapevanje talne vode.

V kmetijstvu je pomembno določiti vodni potencial tal za pravilno uporabo namakanja in gnojenja. Če je martrični potencial tal zelo visok, bo voda ostala pritrjena na gline in rastline ne bo na voljo za absorpcijo.

Reference

1. Busso, c.Do. (2008). Uporaba tlačne komore in psihometrov za termoepolup pri določanju vodnih odnosov v rastlinskih tkivih. Φyton.
2. Quintal-Ortiz, w.C., Pérez-Gutiérrez, a., Latournerie-Moreno, l., May-lara, c., Ruiz-Sánchez, e. in Martínez-Chacón,.J.(2012). Uporaba vode, vodnega potenciala in zmogljivosti Habanero Chili (cApsicum chinense JACQ.). Mehiška revija Phytotechnics.
3. Salisbury, f.B. in Ross, c.W. (1991). Rastlinska fiziologija. Wadsworth Publishing.
4. Scholand, str., Bradstreet, e., Hemmingsen, e. In Hammel, h. (1965). SAP tlak v vaskularnih rastlinah: negativni hidrostatični tlak je mogoče izmeriti v rastlinah. Znanost.
5. Squeo, f.Do. (2007). Potencial vode in vode. V: Squeo, F.Do. In kardemil, l. (Eds.). Rastlinska fiziologija. Editions University of La Serena