Alan: Bitki fizyolojisi · Düzey: İleri IBO
Termodinamik temel
Su, uygun koşullarda yüksek su potansiyelinden düşük su potansiyeline hareket eder. Basitleştirilmiş formül Ψw=Ψs+Ψp'de çözelti potansiyeli Ψs genellikle sıfır veya negatiftir; basınç potansiyeli Ψp pozitif turgor veya ksilemde negatif gerilim olabilir. Yükseklik ve matriks etkilerinin önemli olduğu ortamlarda ek terimler gerekir. Bu yüzden 'su daima düşük derişimden yüksek derişime geçer' biçimindeki ifade basınç etkisini dışladığından genelleştirilemez.
İdeal seyreltik çözelti için Ψs≈−iCRT kullanılabilir. Gerçek iyonik çözeltilerde aktivite ve ayrışma etkileri söz konusudur. Uzun boylu bitkilerde ksilem suyunun taşınması esas olarak yapraktan buharlaşmanın oluşturduğu gerilimin su sütunu boyunca kohezyonla iletilmesiyle açıklanır. Adezyon ve ksilem anatomisi bu sistemi destekler. Kök basıncı belirli koşullarda önemlidir ancak yüksek ağaçtaki tüm su akışını tek başına açıklamaz. Ksilem embolisi ve pit membranları, su sütununun bütünlüğüyle ilişkilidir.
Stomalar bekçi hücrelerinin iyon taşınımı ve turgoruna göre açılıp kapanır. ABA kuraklık yanıtını destekleyebilir; CO₂, ışık, sıcaklık ve hidrolik sinyaller de önemlidir. Kapanan stoma transpirasyonu azaltırken CO₂ alımını sınırlayabilir. Yalnız net fotosentez değerinden stomatal ve biyokimyasal kısıtlamalar ayırt edilmez.
Nicel örnek
Bir kök hücresinde Ψs=−0,80 MPa, Ψp=+0,45 MPa olsun; Ψw=−0,35 MPa. Çevre çözeltisi Ψw=−0,55 MPa ise ilk anda su hücreden çözeltiye hareket etme eğilimindedir. Turgor sıfırlanırsa hücre Ψw=−0,80 MPa olur ve anlık akış yönü değişebilir. Hacim değiştikçe hücre derişimi de değişeceği için bu sonuç başlangıç eğilimidir.
Özgün IBO sorusu: Toprak su potansiyeli −0,40 MPa ve kök ksilemi −0,80 MPa iken net eğilim nedir? A) Kökten toprağa B) Topraktan köke C) Net akı sıfır D) Sadece yerçekimi belirler E) Su ksileme hiç giremez. Yanıt B.
Deney kontrolü: Şafak öncesi ve öğle yaprak su potansiyelleri karşılaştırılırken ölçüm saati, buharlaşma talebi, sulama ve kök hacmi kontrol edilmelidir.
Kaynak: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/30-5-transport-of-water-and-solutes-in-plants