Wasserpotentialkomponenten, Methoden und Beispiele

Er Wasserpotential Es ist freie Energie oder in der Lage, einen Job auszuführen, der ein bestimmtes Wasservolumen hat. So hat Wasser am oberen Rand eines Wasserfalls oder Wassersprung ein hohes Wasserpotential, das beispielsweise eine Turbine bewegen kann.

Das Symbol, das sich auf das Wasserpotential bezieht, ist der Großbuchstaben namens PSI, der geschrieben ist. Das Wasserpotential eines Systems wird in Bezug auf das Wasserpotential von reinem Wasser unter als Standard (Druck von 1 Atmosphäre und gleiche Höhe und Temperatur des zu untersuchenden Systems) gemessen).

Osmotisches Potenzial. Quelle: Kade Knaland/CC BY-S (https: // CreePecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)

Die Faktoren, die das Wasserpotential bestimmen. Diese Faktoren bestimmen, dass Wasserpotentialklassen gebildet werden und diese Gradienten die Diffusion von Wasser treiben.

Auf diese Weise bewegt sich Wasser von einem Ort mit einem hohen Wasserpotential zum anderen mit niedrigem Wasserpotential. Die Bestandteile des Wasserpotentials sind das osmotische Potential (Konzentration von gelösten Stoffen im Wasser), mastrisches Potential (Adhärenz des Wassers an poröse Matrizen), Gravitationspotential und das Druckpotential.

Das Wissen über Wasserpotential ist wichtig, um die Funktionsweise verschiedener hydrologischer und biologischer Phänomene zu verstehen. Unter diesen die Absorption von Wasser und Nährstoffen durch die Pflanzen und den Wasserfluss im Boden.

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Wasserpotentialkomponenten

Das Wasserpotential wird durch vier Komponenten gebildet: osmotisches Potential, mastrisches Potential, Gravitationspotential und Druckpotential. Die Wirkung dieser Komponenten bestimmt die Existenz von Wasserpotentialgradienten.

Osmotisches Potential (ψs)

Normalerweise befindet sich Wasser nicht in seinem reinsten Zustand, da es feste Feststoffe (gelöste Stoffe) wie Mineralsalze aufweist. Das osmotische Potential wird durch die Konzentration von gelösten Stoffen in der Lösung gegeben.

Je größer die Anzahl der gelösten gelösten gelösten gelösten ist, gibt weniger wasserfreie Energie, dh weniger Wasserpotential. Daher versucht Wasser, einen Gleichgewicht zu ermitteln, der aus Lösungen mit geringer Konzentration von gelösten Stoffen auf Lösungen mit hoher Konzentration von gelösten Stoffen fließt.

Matrisches oder matriales Potential (ψm)

In diesem Fall ist der bestimmende Faktor das Vorhandensein einer hydratbaren Materialmatrix oder -struktur, dh eine Affinität zum Wasser. Dies ist auf die Adhäsionskräfte zwischen Molekülen, insbesondere Wasserstoffbrücken zwischen Wassermolekülen, Sauerstoffatomen und Hydroxylgruppen (OH), zurückzuführen.

Zum Beispiel ist die Wasserversorgung an den Tätern des Bodens ein Fall von Wasserpotential, das auf dem mastrischen Potential basiert. Diese Matrizen, die Wasser anziehen, erzeugen ein positives Wasserpotential. Daher fließt das Wasser außerhalb der Matrix dazu und neigt dazu, drinnen zu bleiben.

Gravitations- oder Höhenpotential (ψg)

Die Gravitationskraft der Erde ist in diesem Fall derjenige, der den potenziellen Gradienten festlegt, da das Wasser tendenziell herunterfällt. Das Wasser in einer bestimmten Höhe hat eine freie Energie, die durch die Anziehungskraft bestimmt wird, die die Erde auf ihrer Masse ausübt.

Es kann Ihnen dienen: Chemische Verschmutzung: Ursachen, Folgen, Beispiele Schwerkraftwasserbewegung. Quelle: Bilal Ahmad/CC BY-S (https: // CreateRecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)

Zum Beispiel fällt Wasser in einem Hochwassertank frei durch das Rohr und bewegt sich mit dieser kinetischen (Bewegungs-) Energie bis zum Treffpunkt.

Druckpotential (ψP)

In diesem Fall hat der Druck unter Druck eine höhere freie Energie, dh ein höheres Wasserpotential. Daher bewegt sich dieses Wasser von dem, wo es Druck ausgesetzt ist, wo es keine gibt, und folglich gibt es weniger freie Energie (weniger Wasserpotential).

Wenn wir beispielsweise die Dosis durch einen Tropfen abfallen, üben wir beim Anziehen des Gummiknopfs einen Druck aus, der dem Wasser Energie verleiht. Aufgrund dieser mehr freien Energie bewegt sich Wasser nach außen, wo der Druck niedriger ist.

Methoden zur Bestimmung des Wasserpotentials

Es gibt eine Vielzahl von Methoden zur Messung des Wasserpotentials, einige für den Boden geeignet, andere für Gewebe, für mechanische Hydrauliksysteme und andere. Das Wasserpotential entspricht Druckeinheiten und wird in Atmosphären, Stäben, Pascals oder PSI gemessen (Pfund pro Quadratzoll in seinem Akronym in englischer Sprache).

Im Folgenden finden Sie einige dieser Methoden:

Druckkamera oder Scholandpumpe

Wenn Sie das Wasserpotential des Blattblattes einer Pflanze messen möchten, können Sie einen Druck oder eine Scholandpumpe oder eine Pumpe verwenden. Dies besteht aus einer hermetischen Kammer, in der das gesamte Blatt platziert ist (Blatt mit dem Blattstiel).

Wasserpotentialmessung eines Blechs mit einer Druckkammer. Quelle: Druckbombe.SVG: Aibdescalzoderivative Arbeit: Aibdescalzo/CC BY-SA (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)

Dann wird der Druck in der Kammer durch Einführung eines Druckgases erhöht, wodurch der Druck misst. Der Gasdruck auf dem Blatt nimmt bis zu dem Punkt zu, an dem das Wasser in diesen Sprossen durch das Gefäßgewebe des Blätters enthielt.

Der durch die Manometer angezeigte Druck, wenn das Wasser das Blech verlässt, entspricht dem Wasserpotential desselben.

Drucksonden

Es gibt mehrere Alternativen zur Messung des Wasserpotentials durch spezielle Instrumente, die als Drucksonden bezeichnet werden. Es ist so konzipiert.

Zum Beispiel gibt es digitale Sonden, die auf der Grundlage der Einführung in den Boden eine poröse Keramikmatrix funktionieren, die mit einem Feuchtigkeitssensor verbunden ist. Diese Keramik wird mit Wasser im Boden hydratisiert, bis das Gleichgewicht zwischen dem Wasserpotential innerhalb der Keramikmatrix und dem Bodenwasserpotential erreicht ist.

Anschließend bestimmt der Sensor den Feuchtigkeitsgehalt der Keramik und schätzt das Bodenwasserpotential.

Mikrokapillär mit Drucksonde

Es gibt auch Sonden, die das Wasserpotential in Pflanzengeweben wie einen Pflanzenstamm messen können. Ein Modell besteht aus einem sehr dünnen Rohr mit feiner Spitze (Mikropillärrohr), das in das Gewebe eingeführt wird.

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Wenn das lebende Gewebe eindringt, folgt die in den Zellen enthalten. Auf der Stammflüssigkeit in das Röhrchen drückt es ein darin enthalten

Gewichts- oder Volumenvariationen

Um das Wasserpotential auf der Grundlage des osmotischen Potentials zu messen. Zu diesem Zweck werden eine Reihe von Reagenzgläser hergestellt, wobei jeweils eine wachsende bekannte Konzentration eines gelösten Stoffes, beispielsweise Saccharose (Zucker).

Das heißt, wenn es in jeweils 5 Röhrchen 10 cc. Daher haben wir eine bindende Batterie von Saccharosekonzentrationen.

Dann werden 5 Abschnitte gleicher und bekanntes Gewebesgewicht geschnitten, an die das Wasserpotential (zum Beispiel Kartoffelstücke) bestimmen wollte. Als nächstes wird in jedem Reagenzglas ein Abschnitt platziert und die Gewebeschnitte werden extrahiert und gewogen.

Erwartete Ergebnisse und Interpretation

Es wird erwartet.

Diejenigen, die Wasser verlieren. Daher flos.

Im Gegenteil, das Gewebe, das Wasser und Gewicht zu sich nahm. In diesem Fall bevorzugte der osmotische Potential -Gradient den Eintritt von Wasser in das Gewebe.

Schließlich wird in diesem Fall, in dem das Gewebe sein ursprüngliches Gewicht beibehielt. Daher entspricht diese Konzentration dem Wasserpotential des untersuchten Gewebes.

Beispiele

Wasseraufnahme durch Pflanzen

Ein 30 m hoher Baum muss Wasser vom Boden bis zum letzten Blatt transportieren, und dies erfolgt durch sein Gefäßsystem. Dieses System ist ein spezialisierter Gewebe, der von Zellen gebildet wird, die tot sind und sehr dünnen Röhren ähneln.

Wasserbewegung in Pflanzen. Quelle: Laurel Jules/CC BY-SA (https: // CreateRecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)

Der Transport ist dank der Unterschiede im Wasserpotential möglich, die zwischen der Atmosphäre und dem Blatt erzeugt werden, was wiederum auf das Gefäßsystem übertragen wird. Das Blatt verliert aufgrund der größeren Konzentration des Wasserdampfes (Hauptwasserpotential) in einem gasförmigen Zustand (Hauptwasserpotential) in Bezug auf die Umwelt (geringfügiges Wasserpotential) Wasser.

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Der Dampfverlust erzeugt einen Unterdruck oder einen Absaugen. Dieser Saug wird von Glas auf ein Glas übertragen, bis sie die Wurzel erreicht, wo interzelluläre Zellen und Räume aus dem Boden absorbiert sind, das Wasser eingebettet ist.

Das Wasser vom Boden durchdringt die Wurzel aufgrund eines Unterschieds im osmotischen Potential zwischen dem Wasser der Wurzel- und der Bodenepidermiszellen. Dies tritt auf, weil Wurzelzellen gelöste Stoffe in größerer Konzentration aufweisen als Bodenwasser.

Die Schleimhaut

Viele trockene Umgebungen behalten Wasser produzierender Schleim (viskose Substanz), die in ihren Vakuolen gespeichert sind. Diese Moleküle behalten Wasser, indem sie ihre freie Energie (unter Wasserpotential) reduzieren, in diesem Fall die Missionsbestandteile des Wasserpotentials.

Ein Hochwassertank

Im Falle eines Wasserversorgungssystems, das auf einem hohen Tank basiert, wird es aufgrund der Auswirkung des Druckpotentials mit Wasser gefüllt. Das Unternehmen, das den Wasserdienst leistet, unterhält sie durch Druck durch hydraulische Pumpen und läuft somit die Schwerkraft ab, um den Tank zu erreichen.

Sobald der Tank gefüllt ist, wird das Wasser dank einer potenziellen Differenz zwischen dem im Tank gespeicherten Wasser und den Wasserauslässen im Haus aus demselben verteilt. Beim Öffnen eines Wassers wird ein Gravitationspotentialgradient zwischen dem Wasser in der Mündung des Tanks und des Tanks festgelegt.

Daher hat Tankwasser eine größere freie Energie (größeres Wasserpotential) und fällt hauptsächlich aufgrund der Schwerkraft zurück.

Wasserdiffusion am Boden

Der Hauptbestandteil des Wasserpotentials des Bodens ist das mastrische Potential angesichts der Adhäsionskraft zwischen Tonen und Wasser. Andererseits beeinflusst das Schwerkraftpotential den vertikalen Verschiebungsgradienten von Wasser im Boden.

Von der freien Energie des im Boden enthaltenen Wassers, dh seinem Wasserpotential, viele Prozesse, die darin auftreten. Unter diesen Prozessen befinden sich die Ernährung und Verschmelzung von Pflanzen, die Infiltration von Regenwasser und die Verdunstung von Bodenwasser.

In der Landwirtschaft ist es wichtig, das Wasserpotential des Bodens zu bestimmen, um Bewässerung und Befruchtung ordnungsgemäß anzuwenden. Wenn das martrische Potential des Bodens sehr hoch ist, bleibt das Wasser an den Tonen gebunden und steht nicht zur Absorption durch die Pflanzen zur Verfügung.

Verweise

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