Водный потенциал

У растений нет кровеносной системы для переноса молекул из одного места в другое. Вода и минеральные вещества, собранные корнями из почвы, должны достичь всех частей растения, включая кончик растущего стебля. Пища, синтезируемая листьями в результате фотосинтеза, должна достигать всех частей растений, в том числе кончиков маршрутов, заглубленных глубоко в почву. На всем пути движение молекул должно происходить от клетки к клетке через клеточную мембрану. Для большинства растений веществами, которые необходимы для переноса из одного места в другое, являются вода, минеральные питательные вещества, органические питательные вещества и регуляторы роста растений. Транспорт молекул на короткие расстояния может происходить путем диффузии, но транспорт на большие расстояния через сосудистую систему ксилемы и флоэмы называется транслокацией.

Водный потенциал (Ψ _w )

Движение веществ в растениях зависит от водного потенциала, который обозначается символом ψ. Водный потенциал (Ψ _w ) является фундаментальной концепцией, которая помогает нам понять движение воды. Потенциал растворенного вещества (Ψ _s ) и потенциал давления (Ψ _p ) являются двумя основными компонентами, определяющими потенциал воды.

Как в жидких, так и в газообразных веществах молекулы не зафиксированы на своем месте и могут свободно двигаться. Следовательно, как в жидких, так и в газообразных веществах момент молекул быстрый и постоянный. Замечено, что чем больше концентрация воды в системе, тем больше кинетическая энергия или водный потенциал. Поэтому чистая вода будет иметь самый высокий водный потенциал. Если две системы, содержащие воду, привести в контакт, случайный момент молекул приведет к результирующему моменту молекул воды из системы с более высокой энергией в систему с более низкой энергией. Таким образом, вода начнет двигаться от системы, содержащей воду с более высоким водным потенциалом, к системе, содержащей более низкий водный потенциал. Процесс движения веществ по градиенту концентрации называется диффузией. Водный потенциал обозначается греческим символом _ψw и выражается в таких единицах, как Паскаль. Условно водный потенциал чистой воды при стандартных температурах, не находящейся под каким-либо давлением, принимается равным нулю.

Всякий раз, когда растворенное вещество растворяется в чистой воде, раствор имеет молекулы воды без лихорадки, а концентрация воды уменьшается, что, в свою очередь, снижает водный потенциал. Поэтому все растворы имеют более низкий водный потенциал, чем чистая вода. Потенциал воды уменьшается из-за растворения частиц растворенного вещества, и величина этого растворенного вещества называется потенциалом растворенного вещества, который обозначается ψ _s и всегда отрицателен. По мере увеличения концентрации молекул растворенного вещества потенциал растворенного вещества уменьшается или становится более отрицательным. Для раствора при атмосферном давлении потенциал воды равен потенциалу растворенного вещества.

Если к чистой воде приложить давление, превышающее атмосферное, наш раствор, то его водный потенциал увеличивается и называется потенциалом давления. Благодаря диффузии в растениях происходит перемещение молекул между клетками. Если мы рассмотрим клетку с более высоким водным потенциалом, то концентрация молекул, окружающих эту клетку, больше из-за диффузии молекулы из окружающих клеток в клетку, расположенную в центре. Это делает клетку набухшей за счет увеличения давления на клеточную стенку. Это называется потенциалом давления. Потенциал давления обозначается Ψ _p . Потенциал давления обычно положительный.

Водный потенциал зависит как от растворенного вещества, так и от потенциала давления. Связь между потенциалом воды, потенциалом растворенного вещества и потенциалом давления заключается в том, что потенциал воды равен сумме потенциала растворенного вещества и потенциала давления.

ψ_w =  ψ_s  + ψ_p

Часто задаваемые вопросы о водном потенциале

Вопрос 1: Почему для растений необходимо понятие водного потенциала?

Отвечать:

Water potential is defined as the measure of potential energy in water which drives the movement of water through plants. Water potential is necessary for plants to carry water from roots to leaves so that photosynthesis can take place.

Вопрос 2: Какова связь между потенциалом воды, потенциалом приветствия и потенциалом давления?

Отвечать:

The relationship between water potential, solute potential, and pressure potential is that the water potential is equal to the sum of solute potential and pressure potential.

ψ_w =  ψ_s  + ψ_p

Вопрос 3: Что такое водный потенциал?

Отвечать:

Water potential is defined as the tendency of water to move from an area of lower concentration to a higher concentration through a semipermeable membrane. Water potential is denoted by the Greek symbol ψ_w and is expressed in the units such as Pascal. By convention, the water potential of pure water at standard temperatures which is not under any pressure is taken to be zero.

Вопрос 4: Объясните диффузию.

Отвечать:

Diffusion is the process of movement of molecules from a region of higher concentration to a region of lower concentration. In plants, diffusion is necessary for the process of photosynthesis where the carbon dioxide from the stomata decreases into the leaves and is used for the process of preparation of food for plants.

Вопрос 5: Что такое растворенный потенциал?

Отвечать:

Whenever a solute is dissolved in pure water, the solution has fever-free water molecules, and the concentration of water decreases which in turn reduces water potential. Therefore all the solutions have lower water potential than pure water. The water potential gets reduced due to the dissolution of solute particles and the magnitude of this solute is called solute potential which is denoted by ψ_s and is always negative.

Вопрос 6: Что такое потенциал давления?

Отвечать:

Due to diffusion, the movement of molecules takes place between cells in plants. If we consider a cell which having higher water potential, since the concentration of molecules surrounding that cell is greater, due to diffusion of the molecule from surrounding cells to the cell placed at the center. This makes the cell turgid by building pressure against the cell wall. This is called pressure potential. Pressure potential is denoted by Ψ_p. Pressure potential is usually positive.

Вопрос 7: Почему возникает водный потенциал?

Отвечать:

In both liquid and gaseous substances, the molecules are not fixed to their position and are free to move. Hence in both liquid and gaseous substances, the moment of molecules is rapid and constant. It is observed that the greater the concentration of water in a system, the greater the kinetic energy or water potential. Therefore water potential arises.