Il movimento dell’acqua nel suolo e nella pianta

1. Il movimento dell’acqua nel suolo e nella pianta

2. - 30 atm -0.8 foglia MPa -0.5 xilema Potenziale idrico w -0.3 radice 0 suolo

3. Componenti di Ψw nel suolo • Ψw = Ψs + Ψp + (Ψg) • Eccetto che nei suoli salini, Ψs è piccolo (le soluzioni nel terreno sono molto diluite (1-10 mM)) • Perciò il potenziale nel terreno è quasi tutto a carico della componente di pressione (Ψp) .

4. In un suolo ben irrigato, Ψp è circa zero. Capacità di campo: acqua disponibile per le piante = (Quantità massima – Quantità al punto di appassimento perm.)

5. Quando il suolo asciuga, si formano bolle d’aria e l’acqua si ritira negli interstizi fra le (e all’interno delle) particelle del terreno/ residui di sostanza organica.

6. Tensione superficiale T = tensione superficiale = forza/lunghezza [N/m] = energia/area [J/m2] T per H2O a 20 C = 0.078 J/m2 Energia necessaria a rompere i legami a idrogeno che sono pesi quando si muove acqua dalla massa della soluzione alla superficie per creare nuova interfaccia aria/acqua

7. r α h Capillari e tensione superficiale Forza dovuta alla tensione superficiale = lunghezza ∙ T = 2πrT cosα Forza che si oppone = πr2hρg (peso della colonna d’acqua) πr2hρg = 2πrT cosα Per l’aqua su superfici idrofile α=0, cosα =1 h = 2T/ rρg Vale con acqua abbondante

8. acqua con detergente acqua pura L’acqua risale nel capillare, ma il mercurio scende, perchè non aderisce al vetro raggio risalita 2 m 0.007 mm 2 cm 0.7 mm 0.2 mm 70 mm La risalita capillare visualizzata con una soluzione colorata La presenza del detergente altera il valore della tensione superficiale dell’acqua http://web.mit.edu/nnf/education/wettability/gravity.html

9. Dentro il tubo si sviluppa una pressione negativa Tensione nei capillari Quando l’aqua scarseggia, nel capillare si instaura una tensione (pressione negativa) che trattiene l’acqua -P∙πr2 = 2πrT cosα P = -2πrT cosα/ πr2= - 2Tcosα/2r

10. Pressione negativa = tensione La resistenza alla trazione (tensile strength ) misura la tensione richiesta per tirare un materiale (corda, cavo, sbarra, fascio…) fino al punto di rottura. E’ una proprietà intensiva del materiale. La resistenza alla trazione di un material è carico massimo a trazione (tensile stress) a cui può essere sottoposto prima che si rompa. Misurata: da -5 a -30 MPa Calcolata per via teorica considerando l’energia dei legami ad idrogeno: 140 MPa

11.  L’adesione dell’acqua alle particelle del terreno genera una TENSIONE (PRESSIONE NEGATIVA)

12. Il Ψp negativo richiama acqua da altre zone del terreno più bagnate in cui Ψp è circa zero. Il movimento di acqua nel terreno arido avviene per flusso di massa ed è guidato dalla differenza di pressione. In questo caso i valori di Ψw del terreno sono negativi e la cellula radicale per assorbire acqua dal terreno dovrà avere valori di Ψw inferiori.

13. Dalla terra al cielo

14. L’assorbimento avviene a livello della parte più giovane della radice non ancora suberificata, ed è massimo a livello dei peli radicali

17. Sezione di apice radicale (banda del Caspary non ancora suberificata) Sezione di radice (endoderma già differenziato)

18. L’acqua dal terreno nella radice per via simplastica e apoplastica Al livello dell’endoderma la via apoplastica diventa per forza simplastica

19. Membrana plasmatica Membrana vacuolo Parete Plasmodesma Apoplastica Simplastica e transcellulare

20. A livello dell’endoderma l’acqua deve passare attraverso la membrana cellulare. A livello dello xilema l’acqua deve passare di nuovo attraverso la membrana cellulare.

21. Un menisco e il suo effetto Anche a livello del mesofillo i menischi sviluppano una tensione notevole A livello subcellulare A livello di tessuto/cellula