Nvnyi vzviszonyok s energiamrleg A vz hossztv szlltsa

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%

YP: nyomás-potenciál Yg: gravitációs potenciál + hidrosztatikai nyomás a rigid sejtfalon belül - hidrosztatikai nyomás (szívóerő) a sejtfalakban, xilémben Yp: ozmotikus potenciál Yg = rw g h • a víz koncentrációjának hatása Yre • oldott anyagok jelenléte csökkenti a víz koncentrációját • általában az oldott anyag koncentrációját érdemes meghatározni, mert vízből sok van: m 3. Pa *K* mol. K m 3 Yt: mátrix-potenciál a felületeken megkötődött víz is csökkenti a vízpotenciált (hidrátburok, talajrészecskék felszíne, sejtfal-kapillárisok belseje) •

A VÍZPOTENCIÁL Y = Y + YP +Yp +Yg +Yt Y : 25 °C-on 0, 1 MPa nyomáson a tiszta vízpotenciálja, értéke önkényesen 0 YP: nyomás-potenciál (-, 0, +), plazmolízis, xilem elemek, turgor Yp: ozmotikus potenciál (-, 0), ozmotikusan aktív, inaktív vegyületek Yg: gravitációs potenciál(0, +), magas fák Yt: mátrix-potenciál (-, 0), kapillárisok

Milyen magasra emelkedhet a víz az edényes növényekben? - kapillaritás (átmérő) – víz, higany - vízszivattyúk (légköri nyomás) - magas fák

nyomásmérő kamra, Scholander-kamra 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

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=d. P/(d. V/V)

Levegő: -100 MPa Levél légterei: -7 MPa levél sejtfal: -1 MPa Xilem elemek: 0. 8 MPa (törzs) Xilem elemek: -0. 6 MPa (gyökérzet) Talaj: -0. 3 MPa

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)

Termoelemek réz – konstantán, réz – króm elektromos áram d. U(µVolt) vagy d. T (°C) Feszültségkülönbség µVolt-os nagyságrend Peltiereffektus idő, másodpercek Hőmérsékleti külonbség a csatlakozások között

DIFFÚZIÓ A SZTÓMÁKON ÁT xilém floém folyadék film diffúzió a külső légtérbe zárósejt sztóma evaporáció a belső légtérbe

A zárósejtek falaiban a cellulózfibrillumok a harántirányúak, úgy hogy a középtől kifelé tartanak - aktív (pl. a K+-ionok aktív transzportjával járó), CO 2, kék fény, ABA - passzív (vízvesztésen alapuló), szárazságstressz

R=U/I, ellenállás=koncentrációkülönbség/áram(lás), I=U/R, g=1/r, F=d. C*D/l F(kg. m 2. s-1)=d. C(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)=m 2. s. m-1*Pa*(m-3 Pa-1. mol. K. K-1)→m. s-1*mol. m-3

Felületi határréteg vízgőznyomás-kontúr (a vízgőzre nézve izobár) F=D*(c 2 -c 1)/l mol. m 2. s-1=m 2. s-1*mol. m-3*m F=(csztóma alatti tér-ckörnyező levegő)*gs mol. m 2. s-1=mol. m-3*m. s-1

Felületi határréteg vastagsága (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 CO 2 -t „megeszi” egy nap alatt. Vagy mégsem? )

Szélprofilból vezetőképesség (~1/R) u*=u. k/(ln((z-d)/z 0) Km=k. u*(z-d) F=dc*Km (Km=Kh=Kv) Analógia a diffúzióval: vezetőképesség ~ konduktancia, Km~g hasonlósági elv, Km=Kh=Ks

Hőháztartás Felszínek (vegetáció, hó, úttest) energiamérlege

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 (2 440 J/g) E: evapotranszspiráció Bowen arány: H/L*E Rn=H+LE+G+P

Rn; nettó radiáció H; az érzékelhető hő árama ; magában foglalja a kondukciót és a konvekciót; LE; látens hő; (párolgás, kondenzáció) Megegyezés: ↑ a + irány, ↓ a – negatív irány konstans levélhőmérséklet mellett és a metabolizmust nem tekintve Rn+H+LE=0 Rn, (W/m 2); Rn=Rnabs-e. σ. T 4 e; a levél emisszivitása cca 0. 95 σ; Stefan-Boltzmann állandó, 5. 673*10 -8 W/(m 2. K 4) T; levélhőmérséklet, °K H, (W/m 2); H= (Ta-Tl). c. P. ρ. ga Ta; léghőmérséklet, Tl; levélhőmérséklet c. P; a száraz (telítetlen) levegő specifikus hőkapacitása 1000 J/(kg. K) ρ; a száraz levegő sűrűsége; 1. 205 kg/m 3 (20 °C, 1 atm) ga a felületi határréteg konduktanciája; m/s levélszinten, a vezetőképesség (Km) állományszinten LE, (W/m 2); LE= (el-ea). c. P. ρ. (gl + ga)/ el; a sztóma alatti tér vízgőznyomása, Pa; ea; a levegő vízgőznyomása, Pa gl , ga ; a levélre és a felületi határrétegre jellemző konduktanciák, m/s ; pszichrometrikus állandó (~66 Pa/K). → ld. levegő páratartalma, nedves hőmérséklet