Поглощение воды растениями с позиции термодинамических представлений

Поглощение воды растениями с позиции термодинамических представлений

Водный потенциал • Водный потенциал – это термодинамический показатель, который характеризует способность воды диффундировать, поглощаться или испаряться. • Водный потенциал – величина, производная от 2 -х термодинамических показателей • активности воды; • химического потенциала воды.

Активность воды • Активность воды (Aw) –термодинамический показатель, который характеризует ту эффективную (реальную) концентрацию, соответственно которой вода участвует в различных процессах. • Aw = P/P 0 где • P – давление пара над системой; • P 0 - давление насыщенного пара над чистой водой при тех же условиях

Химический потенциал воды • Химический потенциал воды термодинамический показатель, который выражает максимальное количество внутренней энергии молекул воды, которое может быть превращено в работу

Водный потенциал • Градиент водного потенциала определяет направление диффузии молекул воды и массового водного тока. • Максимальная величина водного потенциала - у чистой воды (ψw равен нулю). • Водный потенциал любых растворов – величина отрицательная.

Водный потенциал • ψw= ψS +ψP +ψM + ψG • • • Ψw – водный потенциал ( «–» ); ψS – осмотический потенциал ( «–» ); ψP – потенциал давления; ψM – матричный потенциал ( «–» ); ψG – гравитационный потенциал ( «–» ).

Осмотический потенциал • Осмотический потенциал – величина, равная по значению осмотическому давлению, но обратная ей по знаку. • Он определяется концентрацией растворенного вещества; отражает влияние на активность воды частиц растворенных веществ.

Осмотический потенциал • Осмотический потенциал равен разности между химическим потенциалом раствора и химическим потенциалом чистой воды и всегда <0. • Осмотический потенциал показывает, насколько прибавление растворенного вещества снижает активность воды. • Осмотический потенциал любого раствора проявляется только в условиях осмотической системы: раствор – полупроницаемая мембрана – растворитель

Осмотический потенциал • Величина осмотический потенциала меняется в зависимости от внешних условий. • Она колеблется в широких пределах: от -5 до -200 бар. • Однако для каждого вида она изменяется в определенных пределах.

Осмотический потенциал • ψS у водных растений = -1 бар; • ψS у галофитов = -200 бар. • В пределах одного органа выражен градиент: • В тканях стебля отрицательное значение ψS возрастает от периферии к центру и от основания к верхушке; • В тканях корня отрицательное значение ψS постепенно снижается от основания к верхушке.

Потенциал давления • ψP – потенциал давления; • его величина отражает влияние на активность воды механического (гидростатического или тургорного давления)

Матричный потенциал • ψM – матричный потенциал ( «–» ) • Отражает влияние на активность воды макромолекул полимеров; характеризует силу набухания • Величина матричного потенциала увеличивает отрицательную величину водного потенциала

Гравитационный потенциал • ψG – гравитационный потенциал ( «–» ) • Отражает влияние на активность воды силы тяжести и заметно сказывается только при поднятии воды на относительную большую высоту (у больших деревьев)

Водный потенциал и сосущая сила • Эти два показателя равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку: • S = - Ψw • Единицы измерения: • 1 атм = 1, 013 бар =0, 1 МПа

Распределение значений водного потенциала в системе: почва-растениевоздух Примерные значения водного потенциала: • Почва -0, 5 бар • Корни -2 бар • Стебли -5 бар • Листья -15 бар • Воздух -1000 бар (при относительной влажности = 50%)