معلومة

11.26: إمكانيات الماء - علم الأحياء

11.26: إمكانيات الماء - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

المصانع مهندسين هيدروليكيين استثنائيين. تحقق النباتات هذا بسبب إمكانات المياه.

إمكانات المياه هو مقياس للطاقة الكامنة في الماء. لا يهتم علماء فسيولوجيا النبات بالطاقة في أي نظام مائي معين ، لكنهم مهتمون جدًا بحركة الماء بين نظامين. من الناحية العملية ، فإن جهد الماء هو الفرق في الطاقة الكامنة بين عينة ماء معينة والمياه النقية (عند الضغط الجوي ودرجة الحرارة المحيطة). يُشار إلى إمكانات الماء بالحرف اليوناني ψ (psi) ويتم التعبير عنها بوحدات الضغط (الضغط هو شكل من أشكال الطاقة) يسمى ميجاباسكالس (الآلام والكروب الذهنية). إمكانات الماء النقي (Ψثنقي H2ا) هو ، حسب التعريف المريح ، قيمة صفرية (على الرغم من أن الماء النقي يحتوي على الكثير من الطاقة الكامنة ، يتم تجاهل هذه الطاقة). يتم التعبير عن القيم المحتملة للمياه في جذر النبات أو الساق أو الورقة بالنسبة إلى Ψثنقي H2ا.

تتأثر إمكانات الماء في المحاليل النباتية بتركيز الذائبة والضغط والجاذبية وعوامل تسمى تأثيرات المصفوفة. يمكن تقسيم جهد الماء إلى مكوناته الفردية باستخدام المعادلة التالية:

Ψالنظام = Ψالمجموع = Ψس + Ψص + Ψز + Ψم

أين Ψس، Ψص، Ψز، و Ψm تشير إلى المذاب ، والضغط ، والجاذبية ، وإمكانات الماتريك ، على التوالي. يمكن أن يشير "النظام" إلى الإمكانات المائية لمياه التربة (Ψتربة) ، ماء الجذر (Ψجذر) ، ماء الساق (Ψإيقاف) ، أوراق الماء (Ψورقة الشجر) أو الماء في الغلاف الجوي (Ψالغلاف الجوي): أيًا كان النظام المائي قيد الدراسة. مع تغير المكونات الفردية ، فإنها ترفع أو تخفض من إجمالي إمكانات المياه للنظام. عندما يحدث هذا ، يتحرك الماء ليوازن ، متحركًا من النظام أو المقصورة التي بها إمكانات مائية أعلى إلى النظام أو المقصورة ذات الإمكانات المائية المنخفضة. هذا يعيد الفرق في جهد الماء بين النظامين (ΔΨ) إلى الصفر (ΔΨ = 0). لذلك ، لكي ينتقل الماء عبر النبات من التربة إلى الهواء (وهي عملية تسمى النتح) ، Ψتربة يجب أن يكون> ​​Ψجذر > Ψإيقاف > Ψورقة الشجر> Ψالغلاف الجوي.

يتحرك الماء فقط استجابة لـ ΔΨ ، وليس استجابةً للمكونات الفردية. ومع ذلك ، لأن المكونات الفردية تؤثر على المجموعالنظام، من خلال معالجة المكونات الفردية (خاصة Ψس) ، يمكن أن يتحكم المصنع في حركة المياه.

جهد المذاب

الجهد المذاب (Ψس) ، وتسمى أيضًا الجهد التناضحي ، سالبة في خلية نباتية وصفر في الماء المقطر. القيم النموذجية للسيتوبلازم الخلوي هي -0.5 إلى -1.0 ميجا باسكال. تقلل المواد المذابة من إمكانات الماء (مما يؤدي إلى Ψ سلبيث) عن طريق استهلاك بعض الطاقة الكامنة المتوفرة في الماء. يمكن أن تذوب الجزيئات الذائبة في الماء لأن جزيئات الماء يمكن أن ترتبط بها عبر روابط هيدروجينية ؛ جزيء كاره للماء مثل الزيت ، الذي لا يمكن أن يرتبط بالماء ، لا يمكن أن يدخل في المحلول. الطاقة في الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات الذائبة والماء لم تعد متوفرة للقيام بعمل في النظام لأنها مرتبطة في الرابطة. بمعنى آخر ، يتم تقليل كمية الطاقة الكامنة المتاحة عند إضافة المواد المذابة إلى نظام مائي. وهكذا ، Ψس يتناقص مع زيادة تركيز المذاب. لأن Ψس هو أحد المكونات الأربعة لـ Ψالنظام أو Ψالمجموع، انخفاض في Ψس سيؤدي إلى انخفاض في Ψالمجموع. تكون إمكانات المياه الداخلية لخلية نباتية أكثر سلبية من الماء النقي بسبب المحتوى العالي للذوبان في السيتوبلازم (الشكل 2). بسبب هذا الاختلاف في الماء ، سينتقل الماء المحتمل من التربة إلى الخلايا الجذرية للنبات عبر عملية التناضح. هذا هو السبب في أن إمكانات الذائبة تسمى أحيانًا الإمكانات التناضحية.

يمكن للخلايا النباتية التلاعب الأيضي Ψس (وبالتبعية ، Ψالمجموع) عن طريق إضافة أو إزالة الجزيئات الذائبة. لذلك ، فإن النباتات تتحكم في Ψالمجموع من خلال قدرتها على ممارسة السيطرة الأيضية على Ψس.

في الشكل 2 ، سينتقل الماء من منطقة ذات إمكانات مائية أعلى إلى منخفضة حتى يتم الوصول إلى التوازن. المذابات (Ψس) ، الضغط (Ψص) والجاذبية (Ψز) تؤثر على إجمالي إمكانات المياه لكل جانب من جوانب الأنبوب (Ψالمجموعيمينًا أو يسارًا) ، وبالتالي ، الفرق بين Ψالمجموع على كل جانب (ΔΨ). (Ψم، الاحتمالية الناتجة عن تفاعل الماء مع الركائز الصلبة ، يتم تجاهلها في هذا المثال لأن الزجاج ليس محبًا للماء بشكل خاص). يتحرك الماء استجابة للاختلاف في جهد الماء بين نظامين (الجانب الأيسر والأيمن من الأنبوب).

سؤال الممارسة

يتم وضع جهد الماء الموجب على الجانب الأيسر من الأنبوب بزيادةص بحيث يرتفع منسوب المياه على الجانب الأيمن. هل يمكنك معادلة مستوى الماء على كل جانب من جوانب الأنبوب بإضافة المذاب ، وإذا كان الأمر كذلك ، فكيف؟

[صفوف منطقة الممارسة = "2 ″] [/ منطقة الممارسة]
[تكشف-الإجابة q = ”229403 ″] إظهار الإجابة [/ تكشف-الإجابة]
[hidden-answer a = ”229403 ″] نعم ، يمكنك معادلة مستوى الماء عن طريق إضافة المذاب إلى الجانب الأيسر من الأنبوب بحيث يتحرك الماء نحو اليسار حتى تتساوى مستويات الماء. [/ hidden-answer]

جهد الضغط

جهد الضغط (Ψص) ، والتي تسمى أيضًا إمكانات التورم ، قد تكون إيجابية أو سلبية (الشكل 2). لأن الضغط هو تعبير عن الطاقة ، فكلما زاد الضغط ، زادت الطاقة الكامنة في النظام ، والعكس صحيح. لذلك ، موجب Ψص (الضغط) يزيد Ψالمجموع، وسالب Ψص (التوتر) ينخفض ​​Ψالمجموع. يتم احتواء الضغط الإيجابي داخل الخلايا بواسطة جدار الخلية ، مما ينتج عنه ضغط التورم. عادة ما تكون إمكانات الضغط حوالي 0.6-0.8 ميجا باسكال ، ولكن يمكن أن تصل إلى 1.5 ميجا باسكال في مصنع جيد الري. أ Ψص 1.5 ميجا باسكال تعادل 210 أرطال لكل بوصة مربعة (1.5 ميجا باسكال × 140 رطل بوصة-2 الآلام والكروب الذهنية-1 = 210 رطل / بوصة-2). على سبيل المقارنة ، يتم الاحتفاظ بمعظم إطارات السيارات عند ضغط 30-34 رطل / بوصة مربعة. مثال على تأثير ضغط التمزق هو ذبول الأوراق واستعادتها بعد سقي النبات (الشكل 3). يُفقد الماء من الأوراق عن طريق النتح (يقترب من Ψص = 0 ميجا باسكال عند نقطة الذبول) واستعادتها عن طريق الامتصاص عبر الجذور.

يمكن للنبات التلاعب Ψص من خلال قدرته على التلاعب Ψس وبواسطة عملية التناضح. إذا زادت خلية نباتية من تركيز المذاب السيتوبلازمي ، فإن Ψ سوف تنخفض ،المجموع سوف تنخفض ، سوف تنخفض ΔΨ بين الخلية والأنسجة المحيطة ، وسوف ينتقل الماء إلى الخلية عن طريق التناضح ، و Ψص سيزيد. Ψص كما يخضع للسيطرة غير المباشرة للمصنع عن طريق فتح وإغلاق الثغور. تسمح الفتحات الفموية للماء بالتبخر من الورقة ، مما يقللص و Ψالمجموع من الورقة وزيادة ii بين الماء في الورقة والسويقة ، مما يسمح بتدفق الماء من الورقة إلى الورقة.

إمكانات الجاذبية

إمكانات الجاذبية (Ψز) دائمًا سالب إلى الصفر في نبات بدون ارتفاع. دائمًا ما يزيل أو يستهلك الطاقة الكامنة من النظام. تسحب قوة الجاذبية الماء إلى أسفل إلى التربة ، مما يقلل من الكمية الإجمالية للطاقة الكامنة في الماء في النبات (Ψالمجموع). كلما زاد ارتفاع النبات ، زاد ارتفاع عمود الماء ، وزاد تأثيره Ψز يصبح. على المستوى الخلوي وفي النباتات القصيرة ، هذا التأثير ضئيل ويمكن تجاهله بسهولة. ومع ذلك ، على ارتفاع شجرة طويلة مثل الخشب الأحمر الساحلي العملاق ، فإن قوة الجاذبية تبلغ -0.1 ميجا باسكال م-1 تعادل مقاومة إضافية تبلغ 1 ميجا باسكال يجب التغلب عليها حتى تصل المياه إلى أوراق الأشجار الأطول. النباتات غير قادرة على التلاعب Ψز.

ماتريك المحتملة

إمكانات ماتريك (Ψم) دائمًا من سالب إلى صفر. في النظام الجاف ، يمكن أن تصل إلى –2 ميجا باسكال في البذور الجافة ، وتكون صفرًا في نظام مشبع بالماء. يؤدي ربط الماء بالمصفوفة دائمًا إلى إزالة أو استهلاك الطاقة الكامنة من النظام. Ψم يشبه جهد المذاب لأنه يتضمن ربط الطاقة في نظام مائي عن طريق تكوين روابط هيدروجينية بين الماء وبعض المكونات الأخرى. ومع ذلك ، في إمكانات الذائبة ، تكون المكونات الأخرى جزيئات ذائبة قابلة للذوبان ومحبة للماء ، بينما في Ψم، المكونات الأخرى غير قابلة للذوبان ، جزيئات ماء من جدار الخلية النباتية. تحتوي كل خلية نباتية على جدار خلوي سليلوزي ، والسليلوز الموجود في جدران الخلية محب للماء ، مما ينتج مصفوفة لالتصاق الماء: ومن هنا جاء اسم جهد المصفوفة. Ψم كبير جدًا (سلبي) في الأنسجة الجافة مثل البذور أو التربة المتأثرة بالجفاف. ومع ذلك ، فإنه ينتقل بسرعة إلى الصفر حيث تمتص البذرة الماء أو ترطب التربة. Ψم لا يمكن للنبات التلاعب بها وعادة ما يتم تجاهله في الجذور والسيقان والأوراق المروية جيدًا.


يغلق تقاطع المياه الرئيسي تقاطع رولاندو

SAN DIEGO & # 8212 ترك فاصل رئيسي للمياه الشركات المحيطة بتقاطع رئيسي في منطقة Rolando دون تشغيل السباكة يوم الثلاثاء وقيد حركة المرور في المنطقة المزدحمة.

بدأ الخط الخرساني الممزق الذي يبلغ قطره 12 بوصة في إغراق الركن الجنوبي الشرقي من شوارع الكلية والجامعة في حوالي الساعة 9:30 صباحًا ، وفقًا لإدارة المياه في سان دييغو.

وقال أريان كولينز المتحدث باسم SDWD إن الأمر استغرق طواقم المرافق حوالي ساعة لوقف التدفق الفائض الذي لم يتسبب في حدوث أضرار هيكلية.

أدى فشل البنية التحتية إلى قطع خدمة المياه عن المباني التجارية في مجمع 6100 من شارع الجامعة و 4100 بلوك من قرطاجنة درايف. كان من المتوقع أن تستغرق الإصلاحات حتى الساعة 10 مساءً على الأقل. قال كولينز.

أرسلت المدينة "عربة مياه & # 8221 لخدمة التجار المتضررين بانتظار استعادة الخدمة.

وتسبب الحادث في إغلاق ممر واحد في كل من شارع الكلية والجامعة.

اقترح تصحيح

حقوق النشر 2021 Nexstar Media Inc. جميع الحقوق محفوظة. لا يجوز نشر هذه المواد أو بثها أو إعادة كتابتها أو إعادة توزيعها.


معلومة اضافية

نقطة ساخنة

إنسايت: عدم وجود تصريف سائل في الصناعات - هل هو خيار قابل للتطبيق؟

باستخدام ZLD كرافعة ، بدأت EBTC و ETI Dynamics عملية تطوير مشروع مبتكر من أسفل إلى أعلى لقطاع المياه الهندي. يتعلم أكثر.


شاهد الفيديو: حادي عشر علمي 2022 أحياء الفصل الدراسي الأول 3 فرق جهد الماء في الخلايا النباتية (قد 2022).