Щоб зрозуміти, як здійснюється підтримання водного режиму рослин, Необхідно розібратися в таких процесах, як осмос і дифузія, які розглянуті в нашій статті. Там підкреслено, що осмос можна вважати типом дифузії, при якій дифундують тільки молекуливоди, а молекули всіх інших речовин не проходять через напівпроникну мембрану. Молекули води переміщаються через напівпроникну мембрану з області з високою їх концентрацією (тобто з відносно розведеного розчину) туди, де вона нижча (тобто в більш концентрований розчин).
У 1988 р. Інститут біології рекомендував користуватися терміном водний потенціал при описі руху води через мембрани. Водний потенціал рослинних клітин визначається двома головними факторами - концентрацією розчинених речовин і тиском, що виникають при набуханні клітини в результаті надходження в неї води. Відповідно говорять про концентраційний, або осмотическом, і гідростатичному потенціалах. Ці терміни пояснюються нижче.
Водний потенціал
Водний потенціал - Один з фундаментальних показників термодинамічної стану води. Її молекули володіють кінетичної енергією, оскільки і в рідині, і в газі (водяній парі) швидко і безладно рухаються. Чим вище концентрація цих молекул в системі, тим більше їх загальна кінетична енергія і вище водний потенціал. Таким чином, у чистої води він максимальний. Якщо дві системи, що містять воду (наприклад, грунт і атмосфера або клітка і навколишній її розчин), вступають в контакт, то безладний рух її молекул призведе до їх результуючому руху туди, де їх менше, - з області з більш високим водним потенціалом (з більш високою енергією) туди, де він нижчий (нижче енергія), поки їх концентрації в обох системах не зрівноважаться.
У біології водний потенціал зазвичай вимірюють одиницями тиску (наприклад, Паскаля) 1. У чистої води він максимальний, але умовно прийнятий за нульовий.
Запам'ятайте наступні головні моменти:
1) водний потенціал чистої води максимальний і, за визначенням, дорівнює нулю (в «стандартних» умовах, тобто при нормальному атмосферному тиску і 25 ° С);
2) вода завжди рухається по градієнту у: звідти, де він вищий, туди, де він нижчий;
3) у всіх розчинів водний потенціал нижче, ніж у чистої води, тобто в стандартних умовах виражається негативною величиною;
4) осмос можна визначити як рух молекул води через напівпроникну мембрану за градієнтом водного потенціалу.
Перевага використання поняття «водний потенціал»
Водний потенціал відображає тенденцію молекул води рухатися в певному напрямку. Чим він вищий (ніж менш негативний), тим більше у молекул шансів покинути дану систему. Якщо дві системи (не обов'язково розділені мембраною) контактують один з одним, то вода буде переходити з системи з більш високим водним потенціалом в систему з більш низьким водним потенціалом.
Таким чином, поняття « водний потенціал »Дозволяє визначити напрямок руху води між будь-якими двома системами - не тільки з однієї клітини рослини в іншу, але, наприклад, з грунту в корінь, з листа в атмосферу і т. п. Можна сказати, що вода рухається через рослина по градієнту водного потенціалу з грунту в повітря. Чим крутіше цей градієнт, тим швидше потік води.