Upload
gezana
View
33
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Növényi vízviszonyok és energiamérleg. A víz hosszútávú szállítása növényi vízviszonyok viszgálatára szolgáló módszerek A víz leadása a levél szintjén diffúzió a sztómák szerepe Növényi állományok energiamérlege Nettó radiáció szenzibilis és látens hőáram - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Növényi vízviszonyok és energiamérleg
A víz hosszútávú szállítása
növényi vízviszonyok viszgálatára szolgáló módszerek
A víz leadása a levél szintjén
diffúzió
a sztómák szerepe
Növényi állományok energiamérlege
Nettó radiáció szenzibilis és látens hőáram
A szél szerepe az energiacserében
A NÖVÉNYI SZÖVETEK VÍZTARTALMA
Átlagosan: 75-95 %
Fa: 35-75 %
Mag: 5-15 %
Sejtfal: 50 %
Citoplazma: 95 %
Vakuólum: 98%
P: nyomás-potenciál
ozmotikus potenciál
g: gravitációs potenciál
mátrix-potenciál
• a víz koncentrációjának hatása -re
• oldott anyagok jelenléte csökkenti a víz koncentrációját
• általában az oldott anyag koncentrációját érdemes meghatározni, mert vízből sok van:
RTCs
+ hidrosztatikai nyomás a rigid sejtfalon belül- hidrosztatikai nyomás (szívóerő) a sejtfalakban, xilémben
g = w g h
• a felületeken megkötődött víz is csökkenti a vízpotenciált (hidrátburok, talajrészecskék felszíne, sejtfal-kapillárisok belseje)m3.Pa *K* mol
mol.K m3
3/**.3 mmolKPam
A VÍZPOTENCIÁL
P +g
25 °C-on 0,1 MPa nyomáson a tiszta víz vízpotenciálja, értéke önkényesen 0
P: nyomás-potenciál (-,0,+), plazmolízis, xilem elemek, turgor
ozmotikus potenciál (-,0), ozmotikusan aktív, inaktív vegyületek
Yg: gravitációs potenciál(0,+), magas fák
mátrix-potenciál (-,0), kapillárisok
Milyen magasra emelkedhet a víz
az edényes növényekben?
- kapillaritás (átmérő) – víz, higany
- vízszivattyúk (légköri nyomás)
- magas fák
r
r
/*2P
g)*/(cos(*2h
cos(*r*2g*h*r*r
nyomásmérő kamra, Scholander-kamra
egyensúlyihajtás )12(P(2))10(
1. - ha a xilem elem vízpotenciálja a környező sejtekével egyensúlyban van, akkor onnan nem tud felvenni vizet
2. – xilem elemek – sok esetben elhalt sejtek (fák) – nincs szerepe az ozmózisnak – csak a P komponens „áll rendelkezésre”, ez esetben
P
)11(P(-2))13(
plazmolízis, az oldatok által elfoglalt térfogat csökken → tenzió lép fel
a plazmalemma tapad a sejtfalhoz
ahhoz hogy attól elváljon, negatív nyomás hidrosztatikus nyomás szükséges
A negatív nyomás sejtszinten is előfordulhat
az elaszticitás, rugalmasság ez ellen hat
e=dP/(dV/V)
Ψ=P+π
Levegő: -100 MPa
Levél légterei: -7 MPalevél sejtfal: -1 MPa
Xilem elemek:-0.8MPa(törzs)
Xilem elemek:-0.6 MPa(gyökérzet)
Talaj: -0.3 MPa
ln(RH(%))*T*R*1/Vwlevegő
Kohézió, a víz tenziótűrése
Rostok, tracheidák, xilém elemek
Átmérő, specializálódás a vízvezetésre
A transzspirációs szívóerő a vízoszlopot instabillá teszi, könnyen buborék képződhet (kavitáció vagy embolizmus).
A levegő vízgőztartalma-száraz (Ta) és nedves (Tw) hőmérő, pszichrometrikus állandó- abszolút és relatív páratartalom, harmatpont-hőmérséklet (D)
Diffúzió, koncentrációgrádiens (=(parciális)nyomásgrádiens)
ln(RH(%))*T*R*1/Vwlevegő
Termoelemek
réz – konstantán, réz – króm
Hőmérsékleti külonbség a csatlakozások között
elektromos áram
Peltier-effektus
Feszültségkülönbség µ
Volt-os nagyságrend
idő, másodpercekdU
(µV
olt) vagy dT (°C
)
xilém
floém folyadékfilm
diffúzió a külső légtérbe
evaporáció a belső légtérbe
sztóma
zárósejt
DIFFÚZIÓ A SZTÓMÁKON ÁT
ln(RH(%))*T*R*1/Vwlevegő
ln(RH(%))*T*R*1/Vwlevegő
A zárósejtek falaiban a cellulóz-fibrillumok a harántirányúak, úgy hogy a középtől kifelé tartanak
- aktív (pl. a K+-ionok aktív transzportjával járó), CO2, kék fény, ABA
- passzív (vízvesztésen alapuló), szárazságstressz
R=U/I, ellenállás=koncentrációkülönbség/áram(lás), I=U/R, g=1/r, F=dC*D/l
F(kg.m2.s-1)=dC(kg.m-3)*D/l (m.s-1), →D/l=g
F = D/l*P/(R*T)*, D/l=g (n/V=P/(R*T))
↓
(mol.m-2.s-1)=m2.s.m-1*Pa*(m-3Pa-1.mol.K.K-1)→m.s-1*mol.m-3
F=D*(c2-c1)/l
F=(csztóma alatti tér-ckörnyező levegő)*gs
Felületi határréteg
vízgőznyomás-kontúr (a vízgőzre nézve izobár)
mol
mol.m2.s-1=m2.s-1*mol.m-3*m
mol.m2.s-1=mol.m-3*m.s-1
Fel
ület
i hat
árré
teg
vast
agsá
ga (
mm
)
az objektum (levél, gömb, henger) jellemző kiterjedésének hossza (m) . A levél esetében ez a levél hossza.
Morfológiai adaptáció
A fénylevelek kisebbek mint az árnyéklevelek → kisebb effektív hossz → vékonyabb felületi határréteg → hatékonyabb konvekció (és egyéb kicserélődés)
A levél tagoltsága is a hatékony hossz csökkenését eredményezi.
Anyag és energia forgalom a növényi állományok szintjén
És ha nem diffúzióval történik az energia, vagy anyagtranszport.... (egy búzamező a felette lévő 90 m-es légoszlop által tartalmazott összes CO2-t „megeszi” egy nap alatt. Vagy mégsem?)
Szélprofilból vezetőképesség (~1/R)
u*=u.k/(ln((z-d)/z0)
Km=k.u*(z-d)
F=dc*Km
(Km=Kh=Kv)
Analógia a diffúzióval: vezetőképesség ~ konduktancia, Km~g
hasonlósági elv, Km=Kh=Ks
)(*
)(* ),)c((* P
zSKmFs
zuKmFmzKmFh
Hőháztartás
Felszínek (vegetáció, hó, úttest) energiamérlege
R+S
R-S
R+L R-
L
H LE
G
P,S
Beérkező rövid és hosszúhullámú sugárzás
Visszavert rövid- (albedo) és hosszúhullámú sugárzás
A felszín hőmérsékletétől függő hosszúhullámú (infravörös) kisugárzás
Rn:nettó radiáció
(összes↓-összes↑)
H: érzékelhető/szenzibilis hőáram
L: a (víz) párolgás látens hőmennyisége (2 440J/g)
E: evapotranszspiráció
Bowen arány: H/L*E
Rn=H+LE+G+P
Rn; nettó radiációH; az érzékelhető hő árama ;magában foglalja a kondukciót és a konvekciót; LE; látens hő; (párolgás, kondenzáció)Megegyezés: ↑ a + irány, ↓ a – negatív iránykonstans levélhőmérséklet mellett és a metabolizmust nem tekintve Rn+H+LE=0
Rn, (W/m2); Rn=Rnabs-e.σ.T4e; a levél emisszivitása cca 0.95σ; Stefan-Boltzmann állandó, 5.673*10-8 W/(m2.K4)T; levélhőmérséklet, °K
H, (W/m2); H= (Ta-Tl).cP.ρ.gaTa; léghőmérséklet, Tl; levélhőmérsékletcP; a száraz (telítetlen) levegő specifikus hőkapacitása 1000 J/(kg.K)ρ; a száraz levegő sűrűsége; 1.205 kg/m3 (20 °C, 1 atm)ga a felületi határréteg konduktanciája; m/s levélszinten, a vezetőképesség (Km) állományszinten
LE, (W/m2); LE= (el-ea). cP.ρ.(gl + ga)/el; a sztóma alatti tér vízgőznyomása, Pa; ea; a levegő vízgőznyomása, Pagl , ga ; a levélre és a felületi határrétegre jellemző konduktanciák, m/s ; pszichrometrikus állandó (~66Pa/K). → ld. levegő páratartalma, nedves hőmérséklet