آب ، یکی از اجزای تشکیل دهنده گیاه

در بین همه موادی که برای ادامه حیات گیاهان ضروری هستند، آب از نظر مقدار بیش از سایر مواد مورد احتیاج گیاهان است. آب در سراسر پیکره گیاه از آبی که در خاک اطراف ریشه هاست تا بخار آ ب موجود در اطاقک زیر روزنه های هوایی برگها ، وجود دارد. سطح تبخیر سلولهای مزوفیل برگ نشانگر قطع ارتباط و پیوستگی آب داخل گیاه و بخار آب موجود در هوا است . هر یک از سلولهای فعال و در حال رشد گیاهان است . سرعت رشد گیاهان عالی نسبت به کمبود آب در خاک خیلی سریعترعکس العمل نشان می دهد. مقدار آب قابل استفاده برای ریشه گیاهان و نیز مقدار بخار آب موجود در هوا  ، از مهمترین عوامل اکولوژیکی هستند که در توزیع و پراکندگی گونه های مختلف گیاهان عالی در سطح کره زمین تاثیر دارند.

مقدار آب اکثر سلولها و بافتهای گیاهان عالی بیش از 80 درصد وزن  تر آنها است. مقدار آب موجود در برخی سلولهای درحال رشد ممکن است تا حدود 90 درصد و بیشتر نیز برسد ولی در دانه های در حال خواب ( دورمانت) و نیز شکوفه ، مقدار آب ممکن است 10 درصد و یا کمتر باشد.

درفصل حاضر خواص فیزیکی و شیمیائی آب در گیاهان بحث خواهد شد و نیز مفهوم پتانسیل آب نیز توضیح داده خواهد شد . فیزیولوژی روابط آب- گیاه شامل مباحث جذب ، انتقال و خروج آب از گیاهان می باشد.

وظایف و اعمال آب در گیاهان

اهمیت آب در حیات گیاهان عالی را با شمردن برخی از وظایف و تاثیرهای آن در گیاهان می توان بخوبی نشان داد:

1- آب جز عمده و تشکیل دهنده پروتوپلاسم است.

2- آب حلالی است که عناصر غذایی معدنی در آن محلول می شود و از طریق آن وارد گیاه می شوند. همچنین ، آب حلالی است که به وسیله آن مواد غذایی معدنی از یک محل در داخل یک سلول به محل دیگر در همان سلول و نیز از یک سلول به سلول دیگر و از یک بافت به بافت دیگر و بالاخره از یک اندام به اندام دیگر منتقل می شوند.

3- آب محیطی است که در آن بسیاری واکنشهای متابولیکی انجام می شوند.

4- آب یک ماده فعل و انفعال کننده در بسیاری از

واکنشهای متابولیکی ( مانند برخی از واکنشهای

چرخه کربس است.

7- درمرحله فتوسنتز ، اتم هیدروژن مولکول آب وارد ترکیبات آلی می شود و اتمهای اکسیژن مولکول آب به صورت   o2 آزاد می شوند.

6- آب سبب تورم و آماس سلولهای در حال رشد می شود و بدین ترتیب شکل و ساختمان آنها را تامین می کند . در حقیقت آب را می توان به عنوان ماده ای که سبب حمایت مکانیکی و تورم و یا چروکیدن سلولهای محافظ روزنه های هوایی و نیز تاشدن و جمع شدن برگچه ها در برخی از گیاهان و باز یا بسته شدن گلهای برخی گیاهان در ساعات مختلف روز یا شب و همچنین حساسیت برگچه های برخی گیاهان نسبت به تماس و لمس کردن آنها ، مانند گیاه حساس ( میموزا پودیکا)

8- مرحله رشد طولی سلولها بستگی به جذب آب دارد.

9- آب یک محصول متابولیکی نهایی مرحله تنفس است

10- آب بیش از هر ماده دیگری توسط گیاهان جذب و دفع ( به صورت بخار آب) می شود.

ساختمان و خواص آب

ما می توانیم این بحث را با مطالعه چگونگی ساختمان آب و خواص مهم آب شروع کنیم . این امر می تواند مبنایی برای شناخت مکانیسم های مختلف انتقال آب از خاک به گیاه و از آن طریق به اتمسفر باشد.

خاصیت قطبی بودن مولکولهای آب ، باعث به وجود آمدن جاذبه قوی بین مولکولی می گردد که پیوند هیدروژنی نامیده می شود.

مولکول آب دارای یک اتم اکسیژن است که با دو اتم هیدروژن پیوند کووالانس دارد. دو پیوند H-Oبا هم یک زاویه 105 تشکیل می دهند چون خاصیت الکترونگاتیوی اتم اکسیژن بیشتراز هیدوژن است بنابراین تمایل اکسیژن به جذب الکترونهای پیوند کووالانس ،بیشتر است . این امر باعث به وجود آمدن بار منفی جزئی در سمت اکسیژن و نیز بار مثبت جزئی در سمت هر هیدروژن می شود.

این بارهای جزئی برابرند و باعث می شوند که مولکول آب هیچ گونه بار خاصی نداشته باشد. جاذبه الکترواستاتیکی بین مولکولهای آب به عنوان پیوند هیدروژنی معروف بوده و عامل تعدادی از خواص فیزیکی غیر طبیعی آب می باشد . پیوند هیدروژنی بین مولکولهای آب باعث قوام بخشیدن به محلولهای آبی می گردد.

خاصیت قطبی آب ،آن را به یک حلال عالی تبدیل کرده

خواص فیزیکی آب ، آن را به عنوان یک ماده مناسب و بی نظیر ، در بستر حیات در آورده است .آب دردرجه اول یک حلال عالی است . آب در مقایسه با سایر حلالها ، مقدار بیشتر و طیف وسیعتری از مواد را در خود حل می کند . این خصوصیت ، تا حدی به کوچک بودن اندازه مولکول آب و نیز ماهیت قطبی آن(که باعث می شود آب حلال خوبی برای مواد یونی باشد) مربوط می شود. مولکولهای آب ، اطراف یونها و مواد محلول قطبی موجود در محلول را احاطه می کنند و به طور مؤثر ، بارهای الکتریکی آنها را می گیرند. این عمل باعث کاهش اثر متقابل بین مواد باردار می شود و بنابراین حلالیت آنها را زیاد می کند . علاوه بر این انتهای قطبی مولکولهای آب به گروههای باردار و یا دارای بار جزئی مولکلوهای بزرگ نزدیک می شوند و تشکیل لایه هایی از آب می دهند .

پیوند هیدروژنی بین مولکولهای بزرگ و آب باعث کاهش اثر متقابل بین مولکولهای بزرگ شده و به حلالیت آنها کمک    می کند.توانایی آب در تشکیل پیوندهای هیدروژنی ، باعث افزایش خصوصیات حرارتی ، پیوستگی و چسبندگی آن می شود :

پیوند قوی هیدروژنی بین مولکولهای آب باعث به وجود آمدن خصوصیات ویژه ای مانند گرمای ویژه زیاد و گرمای نهان تبخیر بالا می شود. گرمای ویژه مقدار انرژی گرمایی است که لازم است تا درجه حرارت یک ماده به مقدار معینی افزایش یابد .

وقتی درجه حرارت آب بالا می رود ، جنبش مولکولها سریعتر می شود و بنابراین انرژی بیشتری برای شکستن پیوند هیدروژنی بین مولکولهای آب لازم است . از این رو آب در مقایسه با سایر مایعات ، انرژی نسبتا بیشتری برای بالا بردن درجه حرارت خود نیاز دارد . این خصوصیت برای گیاهان حائز اهمیت است ، زیرا اثرات سوء ناشی از نوسانات احتمالی درجه حرارت را کاهش می دهد.

گرمای نهان تبخیر عبارت است از مقدار انرژی که لازم است تا درجه ثابت ، مولکولهای آب از فاز مایع جدا شده و به فاز گاز منتقل شوند ( همان فرایندی که ضمن تعرق اتفاق می افتد) . گرمای نهان تبخیر آب در 25 درجه سانتی گراد، 5/10 کیلو ژول بر مول است که بیشتر از هر مایعی می باشند . بیشتر این انرژی ، صرف شکستن پیوند هیدروژنی بین مولکولها ی آب می شود. بالابودن گرمای تبخیر آب باعث می شود که گیاهان گرم شده در اثر تابش خورشید، بتوانند از طریق تبخیر آب  از سطح برگها ، خودشان را خنک کنند . تعرق ، یک عامل مهم برای تنظیم حرارت گیاهان است.

خواص فیزیکی و شیمیایی آب

آب مایع ماده ای بی رنگ ، بی بو، بی مزه و شدیدا غیر قابل تراکم و فشردگی است و دارای خواص بی مانندی است . یکی از این خواص نحوه یخ زدن آب است. آب ، هنگامی که یخ می زند منبسط می شوند، در حالی که تقریبا همه مواد دیگر به هنگام سرد شدن و یخ زدن منقبض می شوند. حجم یک قطعه یخ به وزن معین ، حدود 9 درصد بیشتر از حجم آب مایع  هم وزن آن است . بنابراین ، یخ تراکم کمتری نسبت به آب مایع دارد و در نتیجه در آب به حالت شناور قرار می گیرد . این پدیده به علت آن است که مولکولهای آب تا اندازه ای متلاشی می شود و مولکولهای آب قسمتی از فضاهای خالی را اشغال می کنند.

سایر خواص بی مانند آب عبارتند از نقطه جوش زیاد و نقطه نهان تبخیر زیاد در مقایسه با سایر مواد هیدروژن دار با وزن مولکولی مشابه (مانند: متان  با وزن مولکولی 16 و آمونیاک باوزن مولکولی 17 و سولفید هیدروژن  با وزن مولکولی 34) دیده می شود که آب ( با وزن مولکولی 18) دارای نقطه جوش و نقطه نهان تبخیر خیلی زیاد تری نسبت به آنچه که ممکن است تنها براساس معیار وزن مولکولی آب انتظار داشت . مثلا نقطه جوش سولفید هیدروژن 62- درجه سانتی گراد و گرمای تبخیر ( مقدار کالری لازم برای تبدیل یک گرم مایع به بخار )آن 132

کالری در گرم درنقطه جوش آن است.

اکنون اگر تنها براساس معیار وزن مولکولی آب قضاوت کنیم ، باید انتظارداشت که نقطه جوش و گرمای تبخیر آب از سولفید هیدروژن نیز کمتر باشد ولی آب در 100درجه سانتی گراد به جوش می آید و گرمای تبخیر آب از 540 کالری در گرم در درجه حرارت 100 سانتی گراد تا 580 کالری در گرم در درجه حرارت 25 سانتی گراد متغیر است.

نقطه جوش زیاد و نیزگرمای تبخیر زیاد آب به علت جذب مولکولهای آب به یکدیگر به واسطه پیوندهای هیدروژن است . زیرا ، برای این که مولکولهای آب از حالت مایع خارج و تبخیر شوند نه تنها باید انرژی سینتیک کافی کسب کنند بلکه باید مقدار بیشتری انرژی گرمایی برای شکستن پیوندهای هیدروژن بین مولکولهای آب نیز صرف شود.

یک نتیجه گرمای تبخیر زیاد آب ، اثر سرد کنندگی آن به هنگام تبخیر آب است. هنگامی که آب بر اثر تعرق از سطح یک برگ تبخیر می شود ، مقداری انرژی گرمایی از سطح برگ می گیرد و در نتیجه درجه حرارت برگ مقداری کاهش می یابد.

یکی دیگر از خواص بی مانند آب ، توانایی آن در جذب گرما است در حالی که درجه حرارت آن مقدار کمی افزایش می یابد . برای افزایش درجه حرارت یک گرم آب به اندازه 1 درجه سانتی گراد حرارت بیشتری نسبت به افزایش درجه حرارت یک گرم (تقریبا ) هر ماده دیگری لازم است.این مقدار گرما یعنی مقدار گرمایی که لازم است تا درجه حرارت یک گرم از یک ماده 1 درجه سانتی گراد ( دردرجه حرارت 15 درجه سانتی گراد) افزایش یابد ( یعنی از 15 درجه به 16 درجه سانتی گراد برسد) ، گرمای ویژه نامیده می شود .

گرمای ویژه آب حدود چهار مرتبه از گرمای ویژه هوا بیشتر است. گرمای ویژه زیاد آب به علت جذب قوی مولکولهای آب به یکدیگر است. مقداری از انرژی گرمایی که به آب داده می شود تا درجه حرارت آن افزایش یابد ، صرف شکستن پیوند های هیدروژن آب می شود. به این معنی که یک مقدار معین آب، قبل از آن که درجه حرارت آن به مقدار کمی افزایش یابد ، باید مقدار نسبتا زیادی گرما جذب کند. همچنین ، آب نسبت به هوا ظرفیت ذخیره بیشتری برای گرما دارد(مقداربیشتری گرما می تواند ذخیره کند).

برای ارائه یک مثال باید گفت که مقدار گرمایی که در قشر آب به ضخامت 3 متر از سطح اقیانوسها ذخیره می شود برابر مقدار گرمایی است که در کل اتمسفر که بین سطح اقیانوسها و فضای خارجی وجود دارد ، ذخیره می شود . بنابراین ، درجه حرارت آب اقیانوس خیلی آهسته تر از درجه حرارت هوا تغییر می کند زیرا قبل از آن که درجه حرارت آب اقیانوس کمی تغییر کند، لازم است که مقادیر زیادی گرما به آن اضافه و یا ازآن گرفته شود.

گرمای ویژه زیاد آب سبب می شود که درجه حرارت داخلی گیاهان نسبتا ثابت باقی بماند . هنگامی که درجه حرارت هوا تغییر و نوسان زیاد پیدا می کند، درجه حرارت داخلی گیاهان تنها به مقدار نسبتا کمی تغییر می کند .به علاوه آب سبب می شود که درجه حرارت سلولهای گیاهی به هنگام انجام واکنشهای شیمیایی گرما زا(تولید کننده گرما) در داخل آنها ثابت باقی بماند.

توانایی چسبندگی مولکولهای آب در حالت مایع به یکدیگر ، که به آن خاصیت کوهیژن] گفته می شود مبین کشش سطحی مولکولهای آب است. مولکولهای آب در سطح آب مایع با شدت بیشتری توسط مولکولهای دیگرآب در داخل مایع جذب می شوند تا توسط مولکولهایی که در هوای بالایی مایع آب وجود دارند.

بنابراین جبهه مایع- هوا به عنوان یک پوسته قابل انعطاف عمل می کند . به این خاصیت یک مایع ، کشش سطحی گفته می شود.چون مولکولهای آب توسط پیوندهای هیدروژن به یکدیگر جذب می شوند ، لذا آب دارای کشش سطحی زیادتری نسبت به اکثر مایعات است.

نه تنها مولکولهای آب توسط پیوندهای هیدروژن به یکدیگر جذب می شوند، بلکه مولکولهای آب به مولکولهای سایر مواد که دارای تعداد زیادی اتمهای اکسیژن و ازت هستند.

مانند:شیشه ، چوب ،رس ، خاک ، سلولز و پروتئین نیز می چسبند.

این دو خاصیت (یعنی توانایی مولکولهای آب در چسبیدن به یکدیگر و نیز چسبیدن به مولکولهای برخی مواد دیگر) بستگی به توانایی مواکولهای آب در تشکیل پیوندهای هیدروژنی دارد .

کشش سطحی زیاد آب و نیز توانایی آب در چسبیدن به برخی مواد دیگر سبب عمل و حرکت آب در لوله های مویین می شود. این پدیده سبب انتشار مولکولهای آب به هنگام  تماس با موادی مانند: کاغذ ، خاک و یا دیواره سلولزی سلولهای گیاهان می شود .

وجود منافذ و خلل و فرج زیاد در مواد مزبور سبب می شود که آب به طور خود بخود در داخل آنها از یک ناحیه مرطوب به طرف یک ناحیه خشک حرکت کند.

یک مثال ساده در مورد عمل مویینه آب ، بالا رفتن آب در یک لوله شیشه ای کم قطر است هنگامی که لوله مزبور در داخل آب قرار گیرد ، آب تا ارتفاع بیشتری نسبت به سطح آب ظرف در لوله صعود خواهد کرد.

پیوندهای هیدروژن بین اتمهای اکسیژن در لوله شیشه ای و مولکولهای آب در محل تماس آب با شیشه ، باعث بالا رفتن آب در لوله می شود. در همان ضمن پیوندهای هیدروژن بین مولکولهای آب سبب بالا کشیدن سایر مولکولهای آب در لوله شیشه ای می شود. نتیجتا آب در لوله بالا  می رود. هنگامی که وزن ستون آب در داخل لوله برابر با نیروی کشش سطحی شود، حرکت صعود مؤیینه ای آب در لوله متوقف می شود.

یک خاصیت بی نظیر دیگر آب ، توانایی آن در حل کردن مقادیر زیاد از مواد مختلف نسبت به مایع های دیگر است . عمل حلالیت آب حداقل بستگی به سه نوع واکنش و تاثیر متقابل بین مولکولهای آب و مولکولها و یون های محلول دارد.

حلالیت موادی که در آب یونیزه نمی شوند(هنگامی که در آب حل شوند)   و مخصوصا مواد دارای وزن مولکولی کم که حاوی اتمهای اکسیژن و ازت به فرم گروههای   OH  و     NH2    هستند(مانند:گلوکز،فروکتوز،ساکارز،اسیدهای آمینه تجزیه نشده) بستگی به پیوندهای هیدروژنی دارد. مولکولهای مواد مزبور با مولکولهای آب پیوندهای هیدروژنی تشکیل می دهند. نوع دیگر عمل حلال ها در مورد حلالیت موادی است که یونیزه نمی شوند، حلالیت این گونه مواد در آب به علت خاصیت دوقطبی بودن مولکولهای آب است .

هریک از یون های موجود در یک محلول توسط یک قشر آب که در اطراف آن وجود دارد احاطه شده است . این قشر آب به صورت یک حوزه عایق الکتریکی عمل می کند که سبب کاهش نیروی جذب بین یون های با بارهای مخالف می شود و به این ترتیب باعث می شود که یون ها در محلول ، به صورت جدا از یکدیگر قرار گیرند. در نوع سوم عمل حلال ، مواد غیر قطبی (مانند هیدروکربن ها ) در آب حل می شوند ولی به میزان کم ، زیرا نیروی جذب کننده قوی بین مولکولهای آب و مولکولهای همه مواد دیگر وجود دارد.

(نیروهای جاذبه بین مولکولهای مواد مختلف که در مجاورت نزدیک یکدیگر واقع شده اند به علت تغییرات الکترون ها نسبت به هسته اتمی است و به آن نیروهای واندروال گفته می شود).قرار دادن یک ماده غیر قطبی در آب مانند ایجاد یک سوراخ یا حفره در ساختمان آب است و به این ترتیب حلالیت مواد غیر قطبی در آب خیلی محدود است .

اهمیت خواص شیمیایی آب در مراحل متابولیکی و حیاتی کمتر از اهمیت خواص فیزیکی آن نیست . آب می تواند با مواد متابولیکی مختلف(مانند:استرهای آلی،پپتیدها، پلی ساکاریدها و غیره)فعل و انفعال کند و محصولات حاصل از واکنشهای هیدرولیز مواد آزاد شوند. همچنین آب به یون های هیدروژن و هیدروکسیل تجزیه می شود. در آب خالص ، غلظت تعادل یون های هیدروژن و نیز یون های هیدروکسیل برابر با  7-10 مول در لیتر است.

یون های هیدروژن و هیدروکسیل به وسیله فعل و انفعال شیمیایی مولکولهای آب با یون های هیدروژن ممکن است اثر قابل ملاحظه ای بر روی بسیاری از واکنشهایی که در سلولهای زنده انجام می شوند ، داشته باشد . کنترل غلظت یون هیدروژن در داخل سلولها که توسط برخی مواد(مانند اسیدهای آلی ) صورت می گیرد(مواد مزبور به عنوان سیستمهای بافر در داخل سلولها عمل می کنند)، در تعیین سرعت بسیاری از مراحل متابولیکی

اهمیت زیاد دارند.

آماس (Imbibition)

اسمز(Osmosis)

برای فیزیولوژیست های گیاهی تمایز قایل شدن بین دو مرحله حرکت آب به داخل سلولهای گیاهی امری متداول است . این دو مرحله عبارتند از مرحله آماس(تورم) و دیگری مرحله اسمز .هردو مرحله مثالهایی از انتقال غیر فعال هستند. در برخی موارد اشاره شده است که حداقل قسمتی از مرحله حرکت آب به داخل سلولهای گیاهی ممکن است انتقال فعال باشد( کالوکس،1972) البته هیچ گونه دلیل قانع کننده ای درمورد این که برای انتقال فعال آب در عرض غشاهای پروتوپلاسمی احتمالا یک پمپ متابولیکی وجود دارد در دست نیست.

آماس ( براثر جذب آب)

آماس یا تورم به جذب عمقی و سطحی آب به وسیله اجزا و مواد غیر محلول جامد و آب دوست تشکیل دهنده پروتوپلاسم و دیواره سلولی گفته می شود . آب بر اثر انتشار و عمل لوله های مویینه ، به مواد مزبور نفوذ می کند. جهت حرکت آب از یک ناحیه، با پتانسیل آب بیشتر به ناحیه دیگر با پتانسیل آب کمتر است.

آماس عبارت از مرحله ای است که تنها هنگامی انجام می شود که مواد جامد گیاهی ( مانند چوب خشک ، دانه های خشک شده زنده یا مرده) با آب تماس حاصل کنند. در مورد دانه های خشک زنده ، هنگامی که دانه ها را به منظور رویش با آب مرطوب کنند ، عمل آماس براثر جذب آب در طی چند ساعت اولیه انجام می شود و سپس آب از طریق عمل اسمز جذب   می شود.

اسمز

عمل اسمز به حرکت و عبور آب از یک غشای نیمه نفوذ پذیر که دو محلول را جدا می کند گفته می شود. در این جا نیز جهت حرکت آب از ناحیه با پتانسیل آب بیشتر به ناحیه دیگر با پتانسیل آب کمتر است و یک غشای نیمه نفوذ پذیر که نسبت به عبور مواد مختلف از آن قابلیت نفوذ نسبی دارد به مولکولهای آب اجازه می دهد که از آن عبور کنند ولی برای عبور مواد محلول غیر قابل نفوذ است . همه غشاهای پروتوپلاسمی دارای قابلیت نفوذ نسبی هستند. گرچه اصطلاح "نیمه نفوذ پذیر" در اغلب کتابها برای اسمز به کار برده می شود و لی ترجیح داده می شود به جای آن از اصطلاح"قابلیت نفوذ نسبی" استفاده شود. اصطلاح "غشای نیمه نفوذ پذیر" اولین بار توسط شیمیدان هلندی به نام وانت هوف به کار برده شد . نامبرده با استفاده از عمل اسمز برخی از خواص  محلولهای رقیق را مطالعه کرد و به منظور ایجاد یک غشای نیمه نفوذپذیر که تنها نسبت به نفوذ و عبور یکی از مواد موجود در یک محلول (شامل مخلوطی ازچند ماده) ، از آن قابل نفوذ ونسبت به عبور سایر مواد از آن کاملا غیر قابل نفوذ باشد تحقیقاتی انجام داد . چنین غشایی احتمالا در سیستمهای زنده وجود ندارد.

برای نشان دادن اسمز آب خالص در درون یک ظرف ریخته می شود و یک محلول غلیظ مانند محلول ساکارز را در داخل یک کیسه که دارای غشا نیمه نفوذ پذیر است می ریزیم،  غشا مزبور نسبت به آب نفوذ پذیر و نسبت به ساکارز غیر قابل نفوذ است . از یک ورقه سلوفان می توان به عنوان غشا استفاده کرد.

در شروع آزمایش محلول داخل غشای سلوفان در داخل آب ظرف فرو برده می شود(این سیستم یک اسمومتر[1] نامیده می شود).چون پتانسیل شیمیایی آب در آب خالص درون ظرف بیشتر از پتانسیل شیمیایی آب در محلول ساکارز است، درنتیجه آب به طور خود بخود از غشا (که دارای قابلیت نفوذ نسبی است) عبور می کند و وارد محلول ساکارز می شود .

با ادامه انتقال آب به داخل محلول ساکارز ارتفاع محلول ساکارز در لوله اسمومتر بالا افزایش می یابد . بنابراین فشار هیدرواستاتیک وارده به غشا افزایش می یابد. این فشار هیدرواستاتیک مولکولهای آب را تحت فشار قرار می دهد  تا از محلول ساکارز و از طریق غشا به بیرون رانده شوند. هنگامی که فشارهیدرواستاتیک در لوله اسمومتر به اندازه ای افزایش یابد که پتانسیل شیمیایی آب در محلول ساکارز برابر با پتانسیل شیمیایی آب در آب خالص درون ظرف شود در این صورت حرکت و عبور آب از غشا و وارد شدن آن به محلول ساکارز متوقف می شود و این حالت تعادل است .

فشار هیدرواستاتیک معادل، پتانسیل اسمزی محلول نامید ه     می شود .( به جای اصطلاح "فشار اسمزی" که اصطلاح قدیمیتری است از اصطلاح "پتانسیل اسمزی" استفاده می شود) حرکت آب از طریق اسمز در عرض همه غشاهای پروتوپلاسمی انجام          می شود( خواه این غشا عبارت از یک لایه پروتوپلاسم باشد که بین دیواره سلولی و واکوئل یک سلول گیاهی قرار دارد و خواه یک غشای پروتوپلاسمی مانند غشای پلاسما یا تونوپلاست باشد) . یاد آوری می شود که آب سریعتر از هر ماده دیگری از غشاهای پروتوپلاسمی عبور می  کند.

اهمیت اسمز

اهمیت عمل اسمز در جذب آب به وسیله سلولهای گیاهان عالی را نمی توان انکار کرد. با توجه به این که 70 درصد (و یا بیشتر) آب موجود در یک سلول زنده و بالغ گیاهی عبارت از آب موجود در واکوئل است و نیز آن که ، این آب به وسیله عمل اسمز از غشای پلاسما و غشای واکوئل(تونوپلاست) و لایه پروتوپلاسم موجود بین دو غشای مزبور عبور می کند ، آشکارتر می شود که عمل اسمز  دارای اثر کمی خیلی بیشتر و مهمتری درجذب آب به وسیله سلولهای گیاهی است تا عمل آماس.

علاوه بر تاثیر آن در انتقال آب به داخل سلولهای گیاهی ، عمل اسمز اهمیت ویژه ای در برخی آزمایشهای تجربی فیزیولوژی گیاهی دارد . مثلا پدیده پلاسمولیز بستگی به اسمز دارد و یا استخراج اندامکهای سلولی(مانندمیتوکندریها)از سلولهای گیاهی بستگی به حذف و توقف عمل اسمز دارد.

اگر اندامکهای سلولی در مراحل خروج آنها از سلولها ، در محلولهای خیلی رقیق و یا آب مقطر قرار گیرند خواهند ترکید . زیرا ورود سریع آب بر اثر اسمز ، به داخل این اندامکها منجر به افزایش حجم آنها و پاره شدن غشای خارجی آنها خواهد شد. برای جلوگیری و به حداقل رساندن این گونه آسیبها ، مواد محلول که دارای اثر فیزیولوژیکی نامطلوب نباشند  ( مانند ساکارز) عمدا به محیط مایعی که مراحل استخراج  اندامک ها در آن انجام می شود ،  اضافه می کنند تا پتانسیل شیمیایی آب در محیط استخراج ، تقریبا برابر با پتانسیل شیمیایی آب در پروتوپلاسم زنده سلولها که اندامکها در آن قرار دارند ، بشود.

برخلاف اندامکهایی مانند میتوکندری ها ، سلولهای سالم گیاهی هنگامی که در آب مقطر قرار گیرند، نمی ترکند زیرا دیواره سلولزیشان نسبتا سخت است و هنگام ورود آب به داخل سلول تنها کش  می آید ولی پاره نمی شود. ولی در حالت مزبور ، سلولهای گیاهی به علت خروج تدریجی برخی یون ها و مولکولهای کوچک از سلول، آسیب خواهند دید.

پتانسیل آب

فیزیولوژیستهای گیاهی اکنون اصطلاح " پتانسیل آب" را به جای اصطلاح "پتانسیل شیمیایی آب " به کار می برند . حرف یونانی  (ψ) (سای) علامت نشان دهنده پتانسیل آب در یک سیستم ( مانند یک سلول یا بافت گیاهی ، یا یک نمونه خاک که گیاهان در آن رشد می کنند ، و یا یک محلول در داخل یک ظرف ) است . پتانسیل آب یا برحسب بار ( یکی از واحدهای اندازه گیری فشار) و یا برحسب مگا پاسکال) اندازه گیری      می شود.

پتانسیل آب برای فیزیولوژیستهای گیاهی یک وسیله مناسب برای تشخیص و سنجش مقدار دقیق آب در سلولها و بافتهای گیاهی است . هرچه پتانسیل آب یک سلول یا یک بافت کمتر باشد توانایی جذب آب در آن سلول یابافت بیشتراست. برعکس هرچه پتانسیل آب یک بافت بیشتر باشد توانایی آن بافت در تامین آب برای سلولها و بافتهای (مجاور) بیشتر است. به این ترتیب پتانسیل آب برای اندازه گیری مقدار کمبود آب و تشنگی بافتها و سلولهای گیاهی مورد استفاده قرار می گیرد.

مقادیر مطلق پتانسیل آب اندازه گیری نمی شوند. در عوض ، اختلاف پتانسیل آب یک سیستم مورد تحقیق ( مانند یک بافت گیاهی) در مقایسه با پتانسیل آب یک سیستم استاندارد اندازه گیری می شود. سیستم استاندارد مورد مقایسه ، عبارت از مایع آب خالص در درجه حرارت و فشار آتمسفری یکسان با سیستم مورد مطالعه و تحقیق است . مقدار پتانسیل آب خالص در شرایط مذکور به طور قرار دادی برابر صفر بار است.

پتانسیل آب در یک بافت گیاهی همیشه کمتر از صفر و بنابراین همیشه یک عدد منفی است. به عنوان یک قانون کلی ، برگهای اکثر گیاهانی که ریشه های آنها در خاکهای دارای آب کافی قرار دارند، دارای پتانسیل آب بین 2- تا 8- بار هستند. با کاهش مقدار آب و رطوبت خاک ، پتانسیل آب برگها منفی تر از 8- بار می شود و سرعت رشد برگها کاهش خواهد یافت . اغلب بافتهای گیاهان هنگامی که پتانسیل آب آنهابه حدود 15- بار کاهش یابد رشد شان  کاملا متوقف می شود.

برگهای گیاهان علفی ممکن است مدت نسبتا کوتاهی زنده باقی بمانند ولی رشد نخواهند کرد (هنگامی که پتانسیل آب آنها کمتر از 15- بار شود) . بطور کلی ، اگر پتانسیل آب برگهای گیاهان علفی به 20- تا30- کاهش یابد ، در این صورت بعید به نظر می رسد که این برگها بتوانند دوباره به حالت طبیعی اولیه بهبود یابند . برخلاف برگهای گیاهان علفی ، برگهای بوته های بیابانی ، در شرایطی که پتانسیل آب آنها کاهش یابد باز دارای توانایی بیشتری در ادامه حیات به مدت طولانی تری هستند .

پتانسیل آب بوته های بیابانی در شرایط کم آبی و خشکی ممکن است خیلی کم و درحدود30- تا60- بار باشد . پتانسیل های آب کمتری (حدود100- بار) نیز در مورد گیاهان مزبور گزارش شده است. دانه های گیاهی زنده که در هوا خشک شده اند نیز دارای پتانسیل آب خیلی کم در حدود 60- تا 100- بار هستند . حتی ممکن است پتانسیل های آب کمتر از 100- بار نیز داشته باشند که بستگی به میزان خشکی دانه ها و نیز گونه گیاه دارد.