Waterpotentiële componenten, methoden en voorbeelden

Hij Water potentiaal Het is gratis energie of in staat om een ​​taak uit te voeren, die een bepaald volume water heeft. Aldus heeft water aan de bovenkant van een waterval of watersprong een hoog waterpotentieel dat bijvoorbeeld een turbine kan verplaatsen.

Het symbool dat wordt gebruikt om naar waterpotentieel te verwijzen, is de hoofdletter genaamd PSI, die is geschreven ψ. Het waterpotentieel van elk systeem wordt gemeten in referentie met het waterpotentieel van zuiver water in de standaard als standaard (druk van 1 atmosfeer en dezelfde hoogte en temperatuur van het te bestuderen systeem).

Osmotisch potentieel. Bron: kade knaland/cc by-s (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)

De factoren die het waterpotentiaal bepalen, zijn de zwaartekracht, temperatuur, druk, hydratatie en concentratie van opgeloste stoffen die aanwezig zijn in water. Deze factoren bepalen dat waterpotentiaalcijfers worden gevormd en deze gradiënten drijven de verspreiding van water aan.

Op deze manier beweegt water van de ene plaats met een hoog waterpotentieel naar de andere met een laag waterpotentieel. De componenten van het waterpotentieel zijn het osmotische potentieel (concentratie van opgeloste stoffen in het water), mastrisch potentieel (hechting van het water aan poreuze matrices), zwaartekrachtpotentieel en het drukpotentieel.

De kennis van waterpotentieel is essentieel om het functioneren van verschillende hydrologische en biologische fenomenen te begrijpen. Onder deze de absorptie van water en voedingsstoffen door de planten en de waterstroom in de grond.

[TOC]

Waterpotentiële componenten

Het waterpotentieel wordt gevormd door vier componenten: osmotisch potentieel, mastrisch potentieel, zwaartekrachtpotentieel en drukpotentieel. De werking van deze componenten bepaalt het bestaan ​​van waterpotentiaalgradiënten.

Osmotisch potentieel (ψs)

Normaal gesproken is water niet in zijn puurste toestand, omdat er vaste stoffen in zijn opgelost (opgeloste stoffen), zoals minerale zouten. Het osmotische potentieel wordt gegeven door de concentratie opgeloste stoffen in de oplossing.

Hoe groter het aantal opgeloste opgeloste opgeloste stoffen, er is minder watervrije energie, dat wil zeggen minder waterpotentieel. Daarom probeert water een evenwicht vast te stellen dat voortvloeit uit oplossingen met een lage concentratie opgeloste opgeloste stof tot oplossingen met een hoge concentratie opgeloste stoffen.

Matrisch of matriaal potentieel (ψm)

In dit geval is de bepalende factor de aanwezigheid van een hydrateerbaar materiaalmatrix of structuur, dat wil zeggen dat het affiniteit heeft voor water. Dit is te wijten aan de adhesiekrachten die zijn ontstaan ​​tussen moleculen, vooral waterstofbruggen gevormd tussen watermoleculen, zuurstofatomen en hydroxylgroepen (OH).

Wateradhesie aan de klei van de grond is bijvoorbeeld een geval van waterpotentieel op basis van het mastrische potentieel. Deze matrices genereren bij het aantrekken van water een positief waterpotentieel, daarom stroomt het water buiten de matrix er naartoe en blijft er naar binnen omdat het in een spons gebeurt.

Zwaartekracht- of hoogtepotentieel (ψG)

De zwaartekracht van de aarde is in dit geval degene die de potentiële gradiënt vestigt, omdat het water de neiging heeft om te vallen. Het water dat zich op een bepaalde hoogte bevindt, heeft een vrije energie bepaald door de aantrekkingskracht die de aarde uitoefent op zijn massa.

Het kan u van dienst zijn: chemische vervuiling: oorzaken, gevolgen, voorbeelden Gravity Water Movement. Bron: bilal ahmad/cc by-s (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)

Water in een hoog watertank valt bijvoorbeeld vrij door de pijp en beweegt met die kinetische (beweging) energie tot het bereiken van de tap.

Drukpotentieel (ψp)

In dit geval heeft druk onder druk grotere vrije energie, dat wil zeggen een groter waterpotentieel. Daarom zal dit water bewegen van waar het wordt onderworpen aan druk waar er geen is en bijgevolg is er minder vrije energie (minder waterpotentieel).

Wanneer we bijvoorbeeld door een druppelaar dalen, doen we bij het vastdraaien van de rubberen knop een druk die energie op het water verleent. Vanwege deze meer vrije energie beweegt water naar buiten waar de druk lager is.

Methoden voor het bepalen van waterpotentieel

Er is een diversiteit aan methoden om waterpotentieel te meten, sommige geschikt voor de bodem, andere voor weefsels, voor mechanische hydraulische systemen en andere. Het waterpotentieel is gelijk aan drukeenheden en wordt gemeten in atmosferen, staven, pascals of psi (pond per vierkante inch in zijn acroniem in het Engels).

Hieronder staan ​​enkele van deze methoden:

Drukcamera of scholandpomp

Als u het waterpotentieel van het blad van een plant wilt meten, kunt u een druk- of scholandpomp of pomp gebruiken. Dit bestaat uit een hermetische kamer waar het hele blad wordt geplaatst (blad met zijn bladsteel).

Waterpotentiaalmeting van een vel met een drukkamer. Bron: Drukbomb.SVG: AIBDESCALZOTERIVATIEF WERK: AIBDESCALZO/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)

Vervolgens wordt de druk in de kamer verhoogd door een onder druk te introduceren, het meten van de druk die wordt bereikt door de drukmeter. De gasdruk op het blad neemt toe, tot het punt waar het water in deze spruiten door het vasculaire weefsel van de bladsteel is.

De druk aangegeven door de drukmeter wanneer het water het vel verlaat, komt overeen met het waterpotentiaal van hetzelfde.

Drukprobes

Er zijn verschillende alternatieven om het waterpotentieel te meten door speciale instrumenten die drukprobes worden genoemd. Er zijn ontworpen om het waterpotentieel van de bodem te meten, voornamelijk gebaseerd op het mastrische potentieel.

Er zijn bijvoorbeeld digitale sondes die werken op basis van het introduceren van een poreuze keramische matrix die is verbonden met een vochtsensor. Dit keramiek wordt gehydrateerd met water in de grond tot het bereiken van de balans tussen het waterpotentieel binnen de keramische matrix en het bodemwaterpotentieel.

Vervolgens bepaalt de sensor het vochtigheidsgehalte van keramiek en schat het bodemwaterpotentieel.

Microcapillair met druksonde

Er zijn ook sondes in staat om waterpotentieel in plantenweefsels te meten, zoals een plantenstam. Een model bestaat uit een zeer dunne buis van fijne punt (micropillaire buis) die in het weefsel wordt geïntroduceerd.

Kan u van dienst zijn: bosecosysteem: kenmerken, flora, fauna, voorbeelden

Wanneer het levende weefsel doordringt, volgt de oplossing in de cellen een potentiële gradiënt gedefinieerd door de druk in de stengel en wordt in de micropilar geïntroduceerd. Op de stengelvloeistof in de buis duwt het een olie die erin bevat die een druk of drukmeter activeert die een waarde toewijst die overeenkomt met het waterpotentiaal

Gewicht of volumevariaties

Om het waterpotentieel te meten op basis van het osmotische potentieel, kunnen de gewichtsvariaties van een weefsel ondergedompeld in oplossingen voor verschillende concentraties van een opgeloste stof worden bepaald. Hiervoor worden een reeks testbuizen bereid, elk met een groeiende bekende concentratie van een opgeloste stof, bijvoorbeeld sucrose (suiker).

Dat wil zeggen, als in elke 5 buizen er 10 cc water zijn, wordt het toegevoegd in de eerste buis 1 mg sucrose, in de tweede 2 mg en dus tot 5 mg in de laatste. Daarom hebben we een bindende batterij van sucrose -concentraties.

Vervolgens worden 5 secties van gelijk en bekend gewicht van het weefsel gesneden waaraan het waterpotentieel (bijvoorbeeld stukjes aardappel) wil bepalen. Vervolgens wordt een sectie in elke testbuis geplaatst en na 2 uur worden de weefselsecties geëxtraheerd en gewogen.

Verwachte resultaten en interpretatie

Van sommige stukken wordt verwacht dat ze afvallen voor waterverlies, anderen zullen het hebben verhoogd omdat ze water hebben geabsorbeerd en anderen het gewicht zullen behouden.

Degenen die water verliezen, waren in een oplossing waar de concentratie sucrose groter was dan de concentratie opgeloste stoffen in het weefsel. Daarom stroomde het water volgens de osmotische potentiële gradiënt van de grootste concentratie voor het kind, en het weefsel verloor water en gewicht.

Integendeel, het weefsel dat water en gewicht kreeg, was in een oplossing met een lagere concentratie sucrose dan de concentratie opgeloste stoffen in het weefsel. In dit geval gaf de osmotische potentiële gradiënt de voorkeur aan de binnenkomst van water in het weefsel.

Ten slotte, in dat geval waarin het weefsel zijn oorspronkelijke gewicht handhaafde, wordt afgeleid dat de concentratie waarin het een gelijke opgeloste concentratie had gehad. Daarom zal deze concentratie overeenkomen met het waterpotentieel van het bestudeerde weefsel.

Voorbeelden

Waterabsorptie door planten

Een hoge boom van 30 m moet water van de grond naar het laatste vel transporteren, en dit gebeurt via zijn vaatstelsel. Dit systeem is een gespecialiseerde stof gevormd door cellen die dood zijn en vergelijkbaar zijn met zeer dunne buizen.

Waterbeweging in planten. Bron: Laurel Jules/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)

Transport is mogelijk dankzij de verschillen in waterpotentieel die worden gegenereerd tussen de atmosfeer en het blad, dat op zijn beurt naar het vaatstelsel wordt overgedragen. De plaat verliest water in een gasvormige toestand vanwege de grotere concentratie van waterdamp erin (groot waterpotentiaal) ten opzichte van het milieu (klein waterpotentieel).

Kan u van dienst zijn: 20 aseksuele dieren en de kenmerken ervan

Het verlies van stoom genereert een negatieve druk of zuigkracht die water uit de vasculaire systeemvaten naar het vel van het blad drijft. Deze zuigkracht wordt overgedragen van glas naar een glas totdat deze de wortel bereikt, waar intercellulaire cellen en ruimtes zijn ingebed uit het geabsorbeerde water van de grond.

Het water uit de grond, dringt door de wortel door een verschil in osmotisch potentieel tussen het water van de wortel- en bodemepidermis -cellen. Dit gebeurt omdat wortelcellen in grotere concentratie opgeloden zijn dan bodemwater.

De slijmingen

Veel droge omgevingen behouden waterproducerende slijm (viskeuze substantie) die worden opgeslagen in hun vacuola's. Deze moleculen behouden water door hun vrije energie te verminderen (onder waterpotentieel), in dit geval de zendingscomponent van waterpotentieel.

Een tank met een hoog water

In het geval van een watervoorzieningssysteem op basis van een hoge tank is het gevuld met water vanwege het effect van drukpotentieel. Het bedrijf dat de waterservice levert, verstrekt deze door druk door hydraulische pompen en vervalt dus de zwaartekracht om de tank te bereiken.

Zodra de tank is gevuld, wordt het water onder hetzelfde verdeeld dankzij een potentieel verschil tussen het water dat in de tank is opgeslagen en de wateruitgangen in het huis. Bij het openen van een kraan wordt een gravitatiepotentiaalgradiënt tussen het water in de monding van de tank en de tank gevestigd.

Daarom heeft tankwater een grotere vrije energie (groter waterpotentieel) en valt voornamelijk als gevolg van de zwaartekracht.

Waterdiffusie op de grond

De belangrijkste component van het waterpotentieel van de bodem is het mastrische potentieel, gezien de adhesiekracht die is vastgesteld tussen klei en water. Aan de andere kant beïnvloedt het zwaartekrachtpotentieel de verticale verplaatsingsgradiënt van water in de grond.

Over de vrije energie van het water in de bodem, dat wil zeggen, zijn waterpotentieel, hangen veel processen die zich voordoen in dezelfde afhankelijk. Onder deze processen zijn de voeding en transpiratie van planten, de infiltratie van regenwater en de verdamping van bodemwater.

In de landbouw is het belangrijk om het waterpotentieel van de grond te bepalen om irrigatie en bemesting goed toe te passen. Als het martrische potentieel van de grond erg hoog is, blijft het water aan de kleien bevestigd en is het niet beschikbaar voor de absorptie door de planten.

Referenties

1. Busso, c.NAAR. (2008). Gebruik van de drukkamer en psychrometers voor thermokoppla bij het bepalen van waterrelaties in plantenweefsels. Φyton.
2. Quintal-Tortiz, W.C., Pérez-Gutiérrez, een., Latournerie-moreno, l., May-Lara, C., Ruiz-Sánchez, E. en Martínez-Chacón,.J.(2012). Gebruik van water, waterpotentieel en prestaties van Habanero Chili (CApsicum Chinense JACQ.)). Mexicaans Phytotechnics Magazine.
3. Salisbury, F.B. en Ross, c.W. (1991). Plantenfysiologie. Wadsworth Publishing.
4. Scholand, p., Bradstreet, E., Hemmingen, E. En hammel, h. (1965). SAP -druk in vasculaire planten: negatieve hydrostatische druk kan worden gemeten in planten. Wetenschap.
5. Squeo, f.NAAR. (2007). Water- en waterpotentieel. In: Squeo, F.NAAR. En Cardemil, L. (Eds.)). Plantenfysiologie. Editions University of La Serena