Informație

Care este consumul minim de apă pentru Arabidopsis și alte plante?

Care este consumul minim de apă pentru Arabidopsis și alte plante?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Lucrez la un proiect de proiectare a unui mediu autonom de creștere a plantelor pentru germinarea și creșterea plantelor în spațiu. Este important să cunoaștem cantitatea minimă absolută de apă și nutrienți necesară pentru a menține plantele vii și sănătoase pe parcursul a 30 de zile, deoarece avem foarte puțin spațiu pentru a stoca apa.

Planul este de a folosi un singur rezervor de apă pentru a alimenta trei camere de creștere separate prin injectarea de apă bogată în nutrienți direct într-un mediu de sol, similar mediului ISS Veggie. Vrem să aflăm câtă apă trebuie să injectăm și cât de des.

M-am uitat peste literatura de specialitate cu privire la ceea ce au realizat proiectele anterioare de astrobotanica. Deși sunt de obicei foarte clare cu privire la compoziția nutritivă a apei, încă nu am găsit unul care să precizeze clar câtă apă au fost administrate plantelor și cât de des.

Mi-am concentrat căutarea asupra Arabidopsis thaliana pentru a începe, dar în mod ideal am dori să cunoaștem cerințele de apă pentru toate grupurile majore de plante mici.

Se pare că nu ar trebui să fie o întrebare dificilă de răspuns. Ce îmi lipsește?


Planta va absorbi apă pentru a menține presiunea internă constantă a apei pentru a compensa evapotranspirația. Cu toate acestea, evapotranspirația nu va fi un simplu număr universal.

Viteza de evapotranspirație depinde în mare măsură de temperatură, umiditatea aerului, tensiunea apei din interiorul plantei pe care doriți să o păstrați (se poate să se ofilească?) și, de asemenea, de radiația primită de plantă (PAR - radiație activă fotosintetic) și de asemenea de fluxul de aer. În timp mai lung, asta va depinde și de ventilația aerului din cutia ta. Asta înseamnă cât de repede scapă vaporii de apă din aerul din cutia ta și dacă vreunul dintre ei condensează.

De asemenea, câtă apă se evaporă din sol? Aceasta depinde de proprietățile solului, de temperatura aerului și de debitul de aer.

Un model comun pentru evapotranspirație este de Jarvis și Stewart, dar este cel mai adesea folosit pentru copaci. Puteți citi despre măsurători interesante ale evapotranspirației la Camera deschisă a întregii plante pentru a măsura schimbul de gaze pe plante erbacee.


Consum de apă

Există două moduri prin care ne putem clasifica utilizarea apei. Un tip este utilizarea în flux, care include energia hidroelectrică, plimbările cu barca și înotul, de exemplu. În timp ce activitățile în curs de apă nu consumă apa, ele pot degrada calitatea apei prin poluare. Celălalt tip de utilizare a apei este retragerea apei, iar această clasificare include uz casnic, uz industrial, irigații, adăparea animalelor și energia termică și nucleară. Majoritatea retragerilor sunt consumuri, adică activitatea folosește apa și nu o returnează la sursă.

Cantitatea de apă care este preluată (sau extrasă) din sursă se numește priză de apă, iar cantitatea care este returnată se numește descărcare de apă. Diferența dintre aportul de apă și debitul de apă este cantitatea consumată.

Admisia apei – Evacuarea apei = Consum

Cantitatea totală de apă utilizată se numește consum brut de apă. Diferența dintre consumul brut de apă și aportul de apă este egală cu cantitatea de apă care este recirculată. Cantitatea recirculată este exprimată ca o rată de reciclare și este un bun indicator al eficienței apei.

Consumul brut de apă – Aportul de apă = Cantitatea recirculată (sau rata de reciclare)

Care sunt cauzele majore ale consumului de apă?

În 1996, Environment Canada a constatat că principalele utilizări de retragere a apei au fost pentru generarea de energie termică, producție, uz municipal, agricultură și minerit. Următoarea diagramă ilustrează cantitatea de apă care a fost extrasă pentru fiecare utilizare, precum și cantitatea care a fost recirculată, consumată și evacuată. În timp ce generarea de energie termică retrage cea mai mare cantitate de apă, agricultura consumă mult mai multă apă decât generarea de energie termică. De asemenea, rețineți că nu există nicio indicație de apă reciclată în casă, ceea ce face ca utilizarea apei menajere să fie foarte ineficientă.

De asemenea, este important de observat că rata de consum pentru sectorul minier este inexactă, din cauza lipsei de date. De fapt, operațiunile de exploatare a nisipurilor petroliere din Alberta consumă cantități mari de apă. Pentru a produce un baril de țiței sintetic sunt necesare între 2 și 5 barili de apă. În fiecare an, peste 300 de milioane de metri cubi de apă sunt deviați din râul Athabasca din Alberta. Odată cu extinderile planificate, cantitatea de apă extrasă ar putea crește la peste 500 de milioane de metri cubi de apă în fiecare an! De asemenea, exploatarea petrolului este destul de ineficientă în domeniul reciclării apei, iar o mare parte din apa extrasă ajunge în iazuri de decantare. Din apa preluată din râul Athabasca pentru exploatarea în nisipurile bituminoase din Alberta, doar 10% este returnată în râu, restul este consumată sau trimisă în iazurile de decantare, deoarece este prea poluată pentru a intra în râu. Pentru mai multe informații despre exploatarea petrolului, consultați fișa de informații despre câmpurile petroliere.

Defalcarea consumului de apă pe sector în Canada

Statisticile spun ce.

Statisticile Organizației pentru Cooperare și Dezvoltare Economică (OCDE), așa cum se arată în graficul următor, spun că în 2004, canadianul mediu a folosit 1420 m 3 de apă. Aceasta este egală cu cantitatea care ar curge din robinetul tău de bucătărie dacă l-ai lăsa să funcționeze aproape trei luni! Dintre țările membre OCDE, Canada a avut al doilea cel mai mare consum pe cap de locuitor, după Statele Unite, unde omul mediu a folosit 1730 m 3 de apă! Cifrele care sunt date în graficul următor includ consumul de apă pentru operațiuni agricole și industriale, precum și pentru uz rezidențial.

Consumul anual de apă pe cap de locuitor

Asta e multă apă! Acum să lăsăm pentru un moment consumul de apă din industrie și agricol și să luăm în considerare doar utilizarea apei rezidențiale. Potrivit OCDE, în scopuri rezidențiale, fiecare canadian a folosit aproximativ 335 de litri de apă în fiecare zi în 2001. Acest lucru nu pare prea rău când compari asta cu americanii, care au folosit aproximativ 380 de litri de apă în scopuri rezidențiale în fiecare zi. Dar italianul obișnuit folosește cu aproximativ 25 la sută mai puțină apă decât canadianul obișnuit, suedezul mediu folosește cu 40 la sută mai puțină apă, iar omul obișnuit din Franța folosește cu 55 la sută mai puțină apă.

Dacă rata de consum zilnic nu vă preocupă, luați în considerare acest lucru: în 2001, un canadian mediu a folosit puțin peste 122.000 de litri de apă, în timp ce o persoană medie din Danemarca a folosit mai puțin de 50.000 de litri de apă. Și asta e doar o persoană! Înmulțiți asta cu populația fiecărei țări, iar Canada are o problemă serioasă de consum de apă! Pentru mai multe informații, consultați lecția de matematică intitulată „Folosesc ATĂ multă apă?!” în secțiunea Operațiunea Flux de apă și planurile de lecție „Apa și lumea” și „Apa și America de Nord” din secțiunea Operațiunea Sănătatea apei.

O serie de factori pot influența consumul de apă pe cap de locuitor, inclusiv preocupările legate de drepturile omului. Consumul mediu de apă pe cap de locuitor în Israel este de aproximativ 280 de litri. Cu toate acestea, în teritoriile palestiniene ocupate de Israel, un palestinian mediu consumă doar aproximativ 60 de litri de apă pe zi! Asta înseamnă că o persoană medie din Palestina folosește cu aproape 80% mai puțină apă decât o persoană medie din Israel. Pentru mai multe informații despre modul în care problemele legate de drepturile omului afectează disponibilitatea apei, consultați fișa informativă privind drepturile omului.

Diagrama de mai jos ilustrează defalcarea utilizării apei rezidențiale. Cel puțin jumătate din apa pe care o folosim nu este necesară. Acestea includ scurgeri, probleme de instalații sanitare, udarea excesivă a gazonului și spălarea mașinilor. În timpul verii, utilizarea apei municipale atinge vârfuri, deoarece între jumătate și trei sferturi din toată apa tratată municipal este folosită pentru udarea gazonului. Ratele de consum inutil de ridicate au ca rezultat costuri mai mari de tratare a apei, deoarece apa care este folosită pentru spălarea mașinilor și udarea gazonului a fost tratată conform regulilor de calitate a apei potabile. Costurile de tratare a apei pot fi sub formă de dispozitive de tratare a apei, cum ar fi filtre și substanțe chimice, sau energie, care este necesară pentru tratarea apei. Există acum dispozitive pentru a separa apa neagră (care este de obicei canalizare) de apele gri (care este de obicei apă de la mașini de spălat vase și dușuri), deoarece apele gri pot suferi un tratament minim și apoi pot fi utilizate pentru udarea gazonului și în alte scopuri care nu necesită apă potabilă tratată. . Pentru mai multe informații despre procesele alternative de tratare a apelor uzate, consultați fișa informativă privind tratarea apelor uzate.

Consumul rezidential de apa

De câtă apă am cu adevărat nevoie?

Țări precum Canada folosesc de zece până la douăzeci de ori mai multă apă decât este necesar pentru a satisface nevoile umane de bază. În țările în curs de dezvoltare, 20 până la 30 de litri de apă de persoană pe zi sunt
considerate adecvate pentru nevoile umane de bază. În Canada, în general folosim acea cantitate de apă într-una sau două rânduri ale toaletei! Tabelul de mai jos prezintă cantitatea de apă necesară
scopuri domestice, conform Organizației Mondiale a Sănătății:

Cantitatea minimă de apă necesară per persoană pe zi

Indian and Northern Affairs Canada (INAC) este responsabil pentru toată tratarea apei în comunitățile Primelor Națiuni din Canada. Conform instrucțiunii de operare #14 INAC, fiecărei persoane dintr-un sistem comunitar de distribuție i se aloca 235 de litri de apă pe zi fiecărei persoane dintr-un sistem de transport de camioane (cum ar fi utilizarea unei cisterne) i se aloca 120 de litri de apă pe zi. Alocarea pentru comunitățile non-aborigene depinde de orientările provinciale, dar este probabil similară cu alocarea din 2002 pentru Saskatchewan, de 456 de litri de persoană pe zi. Asta înseamnă că comunitățile non-aborigene sunt alocate aproape dublu față de suma pe care o oferă comunităților aborigene!

Opinia Safe Drinking Water Foundation este că 235 de litri de persoană pe zi reprezintă o cantitate perfect adecvată de apă. Această reducere a consumului de apă poate fi realizată cu ușurință prin măsuri de conservare a apei. Din păcate, chiar și în comunitățile Primelor Națiuni, INAC continuă să finanțeze doar cele mai ieftine toalete, care reprezintă un procent mare din consumul total de apă. Există, totuși, comunități aborigene care instalează toalete cu flux redus, care folosesc doar doi până la patru litri de apă pe apă, în comparație cu 13 până la 18 litri pentru o toaletă standard. Acest lucru demonstrează că comunitățile aborigene pot deschide calea atât în ​​ceea ce privește tratarea apei, cât și măsurile de conservare a apei.

Toaletele cu flux dublu sunt o îmbunătățire a toaletelor cu flux scăzut, deoarece oferă spălări mici (aproximativ doi până la trei litri) și mari (aproximativ patru până la șase litri), astfel încât nu este necesară spălarea dublă. Toaletele cu flux dublu au devenit norma în multe țări, inclusiv în cea mai mare parte a Europei, China și Australia. O adaptare comună pentru conservarea apei în Japonia este conectarea scurgerii chiuvetei cu toaleta, astfel încât apa pe care oamenii o folosesc pentru a se spăla pe mâini să poată fi folosită data viitoare când clădirea toaletei. Lecția de matematică din Operațiunea Water Flow numită „Folosesc ATĂ multă apă?!” aprofundează mai mult despre consumul de apă și despre cum poate fi redus consumul de apă.

Apa este ieftină și îmi pot permite. De ce ar trebui să mă obosesc să încerc să economisesc apa?

Din 1850, aproximativ 1300 de ghețari și-au pierdut 25 până la 75 la sută din masa lor, iar cea mai mare parte a acestei scăderi a avut loc în ultimii 50 de ani. Versantul estic al Munților Stâncoși are
a scăzut la cel mai scăzut nivel din ultimii 10.000 de ani și ceea ce a mai rămas devine din ce în ce mai poluat. În
În 2001, peste 2600 de unități industriale canadiene au raportat că au descărcat substanțe chimice în corpurile de apă. Apa potabilă sigură devine din ce în ce mai rară, deși prețul apei nu reflectă acest lucru
deficitul. În ciuda cererii mari de apă, prețurile rămân scăzute. Graficul de mai jos ilustrează
prețul pe metru cub de apă în diferite țări din lume. Canada are, de departe,
cel mai mic preț din oricare dintre aceste țări.

Costul apei în diferite țări din 2001

Poate că un preț ridicat la apă i-ar încuraja pe canadieni să folosească mai puțină apă. Amintiți-vă că, în 2004, un canadian mediu a folosit 1.420 de metri cubi de apă. Ei bine, o persoană obișnuită din Germania a folosit doar 430 de metri cubi de apă în 2004. Și o persoană medie din Belgia a folosit doar 650 de metri cubi de apă. Și o persoană medie din Franța a folosit doar 560 de metri cubi de apă. Se pare că stabilirea unui preț pe apă îi încurajează pe oameni să folosească apa mai înțelept.

Și canadienii au demonstrat că sunt dispuși să plătească mai mult pentru apa lor. Pe măsură ce bolile transmise prin apă devin din ce în ce mai frecvente și apar focare în comunități la fel ca a noastră, vânzările de apă îmbuteliată cresc. În 1995, un canadian mediu a cumpărat 17,9 litri de apă îmbuteliată, iar până în 2000, acest număr a ajuns la 27,6 litri. Potrivit Consiliului de Apărare a Resurselor Naturale din Statele Unite, apa îmbuteliată costă între 240 și 10.000 de euro.
ori mai mult decât apa de la robinet. În ciuda acestui fapt, vânzările de apă îmbuteliată sunt în creștere, din cauza oamenilor
sunt preocupați de calitatea apei pe care o beau.

Datorită acoperirii media, cetățenii canadieni sunt conștienți de focarele de boli transmise prin apă din apa de la robinet contaminată. Cu toate acestea, majoritatea oamenilor nu realizează că multe tipuri de apă îmbuteliată provin din surse municipale și, probabil, nici măcar nu au avut tratament suplimentar! Apa îmbuteliată, în Canada, este reglementată de Legea Federală pentru Alimente și Medicamente, dar există doar câteva reglementări, iar cele mai multe dintre ele acoperă cerințele de etichetare. De exemplu, apa de la robinet din Toronto este supusă a 650 de teste bacteriene în fiecare lună, în timp ce apa îmbuteliată este testată mult mai rar. Chiar și atunci când apa îmbuteliată este testată, este posibil să nu fie sigură până ajunge la consumator. Pe măsură ce apa îmbuteliată se află pe rafturile magazinelor alimentare și caselor, sticlele de plastic pot scurge substanțe chimice periculoase în apă. Pentru informații despre apa îmbuteliată, inclusiv problemele de sănătate asociate cu sticlele de plastic, consultați fișa informativă despre Apa îmbuteliată sau citiți Interzis! Bucătarii de top spun doar nu servirii apei îmbuteliate - și da pentru a ajuta mediul înconjurător, publicat în People Magazine.

Costul alimentelor și apei în comunitățile izolate din nord este semnificativ mai mare decât în ​​majoritatea Canadei. În Pond Inlet, Nunavut, un ulcior de lapte de patru litri costă aproximativ 20 de dolari, în timp ce aceeași cantitate de pop costă aproximativ 4 dolari. Potrivit INAC, în 1997, aproximativ 80 la sută dintre femeile din Pond Inlet au raportat că au rămas fără bani pentru a cumpăra alimente. Companii, precum Coca Cola, subvenționează apoi pop, pentru că pot obține profituri semnificative în comunitățile îndepărtate din nord, oferind pop la prețuri mai mici decât alte băuturi.

Bine, sunt de acord că trebuie să economisim apă. Dar cum pot face diferența?

Nu vă descurajați să economisiți apa pentru că credeți că o singură persoană nu poate face diferența. În Regina, în anii 1980, consumul de apă era scăpat de sub control. Orașul a inițiat unele măsuri de conservare, consumul de apă a scăzut rapid cu peste 25 la sută și a rămas stabil de atunci. Următoarele sunt o listă de sfaturi de conservare:

Când faceți baie, umpleți cada doar un sfert. Dacă faceți duș, încercați să vă limitați dușul la aproximativ cinci minute.

Verificați contorul de apă dacă nu curge apă, dar contorul se mișcă, este posibil să aveți o scurgere. Verificați-vă robinetele în mod regulat pentru a vă asigura că nu curg (o scurgere de o picătură pe secundă irosește aproximativ 10.000 de litri de apă în fiecare an: acea cantitate de apă ar putea umple 85 de căzi!).

Bea apă la temperatura camerei, în loc să dai robinetul până când se răcește. De fapt, este mai sănătos să bei apă la temperatura camerei decât apa rece.

Dacă trebuie să aveți apă rece, păstrați apa de băut într-un ulcior la frigider. Nu uitați să curățați recipientul în mod regulat.

Nu lăsați robinetul să funcționeze în momente inutile, cum ar fi când vă spălați pe dinți, vă bărbieriți sau spălați vase.

Dacă utilizați o mașină de spălat vase, utilizați ciclul scurt și asigurați-vă că mașina de spălat vase este plină. Ciclul scurt utilizează aproximativ 32 de litri de apă, în comparație cu 40 până la 54 de litri cu ciclul obișnuit.

Când spălați rufe, setați nivelul corespunzător. Mașinile de spălat cu încărcare frontală folosesc mai puțină apă decât mașinile de spălat cu încărcare superioară.

Dacă doriți să vă udați gazonul, faceți-o mai devreme dimineața, pentru că atunci când va avea loc cea mai mică cantitate de evaporare și scurgere. Sau, utilizați o cisternă sau un butoi de ploaie și colectați apa de ploaie pentru a o folosi pe gazon și grădină. Plantați iarbă și plante native sau plantați arbuști și copaci în curte, deoarece acestea necesită mai puțină apă. Aspersoarele oscilante sunt destul de ineficiente și până la 50% din apă este irosită prin evaporare.

Dacă aveți o piscină, acoperiți-o când nu o utilizați (aproximativ jumătate din apa din piscina dvs. se va evapora peste un an, dacă este lăsată neacoperită).

Spălați-vă mașina cu un burete și o găleată, în loc de un furtun sau de spălat cu presiune. Acest lucru poate economisi până la 300 de litri de apă de fiecare dată când vă spălați mașina!

Asigurați-vă că toaleta dvs. nu continuă să funcționeze după ce o spălați (deoarece aceasta poate risipi până la 200.000 de litri de apă în fiecare an). O toaletă obișnuită folosește 18 litri de apă pe apă. Dacă înlocuiți aceasta cu o toaletă care folosește 6 litri de apă per spălare, utilizarea totală a apei în interior va fi redusă cu aproximativ 30 la sută!

Luați în considerare instalarea unui cap de duș cu debit redus, care reduce cantitatea de apă utilizată pentru un duș la jumătate (care poate economisi mai mult de 50 de litri de apă de fiecare dată când faceți duș!)

Unele guverne provinciale și guvernul canadian oferă granturi persoanelor care doresc să-și facă casa mai eficientă din punct de vedere energetic, care pot include subvenții pentru toalete cu flux redus.

Pentru mai multe informații despre consumul de apă, inclusiv costurile, consultați planurile de lecție și resursele din secțiunea Operațiunea Flux de apă.

În cuvintele unui slogan de conservare, „Să-l ținem la curent pentru viitor”.

Fundația Safe Drinking Water Foundation are programe educaționale care pot completa informațiile găsite în această fișă informativă. Operațiunea Water Drop analizează contaminanții chimici care se găsesc în apă, fiind concepută pentru o clasă de știință. Operațiunea Water Flow analizează modul în care este folosită apa, de unde provine și cât costă; are lecții concepute pentru cursurile de studii sociale, matematică, biologie, chimie și științe. Operațiunea Water Spirit prezintă o perspectivă a Primelor Națiuni asupra apei și a problemelor înconjurătoare, este concepută pentru cursurile de studii native sau de studii sociale. Operațiunea Water Health analizează problemele comune de sănătate din jurul apei potabile în Canada și în întreaga lume și este concepută pentru o colaborare în domeniul sănătății, științei și studiilor sociale. Operațiunea Poluarea apei se concentrează pe modul în care apare poluarea apei și cum este curățată și a fost concepută pentru o colaborare în știință și studii sociale. Pentru a accesa mai multe informații despre aceste și alte activități educaționale, precum și fișe informative suplimentare, vizitați site-ul Safe Drinking Water Foundation la www.safewater.org.

Știați că programul nostru Operation Water Flow include o lecție de matematică în care elevii calculează câtă apă brută (sursă) este necesară comunității lor pentru a produce un litru de apă potabilă tratată și a-l transporta la robinetul lor? Vă rugăm să ne ajutați să continuăm să extindem, să îmbunătățim și să actualizăm programul nostru Operation Water Flow! Vă rugăm să transferați 5 USD sau donați 20 USD sau mai mult și primiți o chitanță oficială de donație în scopuri de impozit pe venit.


Instalații cu nevoie de apă scăzută

Plantele care necesită un nivel scăzut de apă sunt adesea numite tolerante la secetă. Plantele tolerante la secetă pot prospera în condiții calde și uscate, cu foarte puțină apă. Acestea includ atât plante perene, cât și anuale. Majoritatea plantelor tolerante la secetă trebuie să fie udate manual doar când sunt plantate și în timp ce se înființează. După aceea, ele pot fi lăsate la ciclul natural al elementelor. Copacii populari toleranți la secetă includ cedrul roșu. stejar viu, mirt, moara de vânt și palmieri saw palmetto. Toți pomii de citrice sunt, de asemenea, toleranți la secetă. Mulți proprietari de case din zonele predispuse la secetă, cum ar fi părți din sudul Statelor Unite, folosesc arbuști și viță de vie pentru acoperirea solului ca parte a amenajării lor. Acestea includ salvie Texas, iasomie portocalie și iarbă chinezească. Nu există multe plante perene tolerante la secetă, dar amaryllis este una foarte populară, alături de irisul african. Anualele populare rezistente la secetă includ gălbenelele, cosmosul și margareta Dahlberg.

  • Primul lucru pe care trebuie să-l luați în considerare atunci când vă planificați grădina este zona de creștere în care locuiți.
  • Majoritatea plantelor tolerante la secetă trebuie să fie udate manual doar când sunt plantate și în timp ce se înființează.

1. INTRODUCERE

Deschiderea stomatelor pe timp de noapte este observată la multe specii și provoacă unele ipoteze privind funcția plantelor, și anume că plantele se străduiesc în mod constant să maximizeze câștigul de carbon minimizând în același timp pierderile de apă (Cowan & Farquar, 1977 Farquhar, 1973). Stomatele sunt teoretizate a fi închise peste noapte când nu este posibilă fixarea netă a carbonului fotosintetic, cu toate acestea, acest lucru contrastează cu majoritatea observațiilor conform cărora deschiderea stomatică pe timp de noapte este obișnuită (Costa și colab., 2015 Dawson și colab., 2007 Fuentes, Mahadevan, Bonada, Skewes, & Cox, 2013 Schoppach, Claverie și Sadok, 2014 Zeppel, Tissue, Taylor, Macinnis-Ng și Eamus, 2010). Rapoartele de la diferite specii indică faptul că pierderea de apă din cauza deschiderii stomatice pe timp de noapte reprezintă aproximativ 12% din transpirația zilnică (Forster, 2014) și, în unele cazuri, poate ajunge până la 30% (Caird, Richards și Donovan, 2007). Cu toate acestea, importanța relativă și impactul acestei pierderi de apă pe timp de noapte asupra performanței generale a instalației și asupra utilizării apei nu este încă bine înțeles.

Au fost ridicate mai multe ipoteze pentru a explica semnificația sau potențialele funcții ale conductanței stomatice pe timp de noapte (gnoapte). Cea mai obișnuită explicație este că plantele pur și simplu nu au controlul complet al stomatologiei pe timp de noapte și/sau transpirația nocturnă (Enoapte) se datorează scurgerii de apă prin cuticulă (Barbour et al., 2005). Fluxurile nocturne ar putea, totuși, să servească scopului îmbunătățirii absorbției sau distribuției nutrienților către părțile distale ale plantei (Scholz et al., 2007), livrarea oxigenului dizolvat către țesuturile lemnoase (Daley & Phillips, 2006) și prevenirea de turgescență excesivă a frunzelor (Donovan, Linton și Richards, 2001). O meta-analiză recentă, care include seturi de date publicate de la 176 de specii diferite, a constatat că variația de gnoapte între plante nu a fost în concordanță cu ipotezele menționate mai sus (adică simpla scurgere, îmbunătățirea absorbției nutrienților sau livrarea de oxigen dizolvat) și că se modifică în gnoapte ar putea fi parțial explicată de ceasul circadian (Resco de Dios, Chowdhury, Granda, Yao, & Tissue, 2019).

Cuantificarea și înțelegerea pierderilor de apă pe timp de noapte este încă o provocare, deoarece unele metode nu sunt suficient de sensibile pentru a măsura cu acuratețe fluxurile scăzute de apă pe timp de noapte (de exemplu, fluxurile de sevă, lizimetrele Tolk, Howell și Evett, 2006 Zeppel și colab., 2010 Fuentes și colab. ., 2013 ) și măsurători directe ale gnoapte prin porometrie sau analizoarele de gaze nu răspund întotdeauna la factorii de mediu ca în timpul zilei (Ogle et al., 2012). Dezavantajele fiecărei metode trebuie recunoscute, în special atunci când se compară specii sau medii. De exemplu, deficitul de presiune a vaporilor (VPD) a fost bine documentat ca principalul factor care determină transpirația în timpul zilei și, după lumină, conductanța stomatică (Monteith, 1995 Oren și colab., 1999). Cu toate acestea, VPD noaptea este mult mai scăzută decât în ​​timpul zilei și răspunsurile de gnoapte la VPD s-au observat a fi variabile între specii: poate fi invariabilă (Barbour et al., 2005), sau scădea odată cu creșterea VPD (Bucci și colab., 2004 Cirelli, Equiza, Lieffers, & Tyree, 2016). În ciuda faptului că sunt strâns asociați unul cu celălalt, Enoapte și gnoapte sunt procese diferite și pot răspunde diferit la condițiile de mediu (Caird, Richards și Donovan, 2007).

Cu toate că gnoapte și Enoapte sunt din ce în ce mai mult subiect de studiu, rămân multe lacune în cunoștințele noastre, în special o înțelegere a costurilor și/sau beneficiilor gnoapte și Enoapte. Multe studii au subliniat acest lucru gnoapte reprezintă o sursă semnificativă de pierderi de apă pentru centrală cu reduceri ale eficienței utilizării apei (WUE) în condiții de secetă (Caird, Richards și Hsiao, 2007 Coupel-Ledru et al., 2016 Kavanagh, Pangle, & Schotzko, 2007 Rogiers, Greer , Hutton și Landsberg, 2009). În plus, loci de trăsături cantitative comune (QTL) care stau la baza variabilității genetice atât în ​​creștere, cât și Enoapte au fost raportate (Coupel-Ledru et al., 2016). Cu toate acestea, studiile de secetă s-au concentrat asupra Enoapte și gnoapte trebuie interpretate cu atenție, deoarece acestea atribuie în general pierderea de apă doar stomatelor. Când stomatele sunt în mare parte închise, pierderea de apă continuă într-un ritm foarte scăzut prin cuticulă (Duursma et al., 2019). Această viteză reziduală de pierdere a apei este denumită conductanță minimă (gmin) și, în general, nu este măsurată direct.

Au fost postulate diferite mecanisme pentru a explica semnificația transpirației pe timp de noapte și este nevoie de o mai bună integrare a trăsăturilor fiziologice care determină contribuția acesteia la utilizarea apei întregii plante. O limitare în înțelegerea semnificației Enoapte și gnoapte pentru echilibrul hidric al întregii plante este că încă nu știm dacă această trăsătură joacă un rol cheie în exacerbarea stresului hidric și a riscului de defecțiune hidraulică. Într-un studiu recent în viță de vie (Dayer et al., 2020), am observat că utilizarea maximă a apei dată de transpirația maximă în timpul zilei (Emax) a fost strâns corelat cu alte trăsături legate de secetă, cum ar fi potențialul de apă la închiderea stomatică (Pgs90), punctul de pierdere a turgenței frunzelor (πTLP) și potențialul apei din frunze care induce 50% din pierderea conductanței hidraulice (P50), subliniind importanța integrării multiplelor trăsături în caracterizarea toleranței la secetă. În studiul actual, am folosit aceleași trei soiuri pentru a explora Enoapte și gnoapte în condiții naturale (adică, în aer liber, pentru a evita orice efecte VPD artefactuale provocate de un mediu cu seră) pentru a răspunde următoarei întrebări: Este pierderea apei pe timp de noapte o trăsătură cheie în exacerbarea stresului hidric? În consecință, am examinat aici (a) importanța relativă a pierderii de apă pe timp de noapte în raport cu transpirația în timpul zilei (Ezi), (b) factorii determinanți ai transpirației pe timp de noapte și dacă sunt aceleași ca în timpul zilei, (c) potențiala asociere între Enoapte și gnoapte cu variabile de zi legate de productivitate (gmax sau Pnmax) și (d) modelarea contribuției diferitelor conductanțe (adică, gnoapte, gmin și gzi) la timpul necesar pentru a atinge 20% din conținutul relativ de apă al solului (reprezentând impacturi asupra productivității și randamentului în context agronomic) și a timpului până la defectarea hidraulică (reprezentând riscul de mortalitate indusă de secetă) în diferite condiții experimentale.


III. Conductanța cuticulară

O revizuire a mecanismelor de transport cuticular, a compoziției biochimice și a formării cerurilor cuticulare este cu mult în afara domeniului de aplicare al acestei revizuiri, deoarece aceste subiecte au fost bine descrise în altă parte (Kerstiens, 1996a, 2006 Schreiber & Riederer, 1996 Schreiber, 2001 Shepherd & Wynne, 2006). Schuster et al., 2016). Cu toate acestea, câteva puncte cheie ar trebui rezumate, deoarece sunt relevante pentru discuția actuală, în special atunci când ne propunem să interpretăm variația valorilor din literatură de specialitate. gmin (Secțiunea V).

Deși folosim în mod liber termenul „conductanță cuticulară”, această cale de transport nu reprezintă o conductanță adevărată, deoarece apa nu difuzează ca gaz prin cuticulă. În schimb, se dizolvă în mediul cuticulei, difuzează prin matricea solidă și este desorbită la marginea exterioară a cuticulei (Kerstiens, 1996a Schreiber & Riederer, 1996 Riederer & Schreiber, 2001). Principala barieră în calea difuziei este de fapt un strat foarte subțire de ceară la suprafața frunzei. Deoarece cea mai mare parte a rezistenței este situată într-un strat atât de subțire, gcuti nu se corelează cu grosimea cuticulei (Priestley, 1943 Riederer & Schreiber, 2001 Anfodillo et al., 2002 Schuster et al., 2016). Cu toate acestea, există o variație considerabilă a grosimii cuticulei între speciile de plante (Schuster, 2016), de-a lungul transectelor altitudinale (DeLucia & Berlyn, 1984) și chiar cu creșterea înălțimii în copacurile copacilor foarte înalți (Woodruff). et al., 2010). Dacă grosimea cuticulei nu afectează direct conductanța acesteia, care este valoarea unei cuticule mai groase?

Este important să ținem cont de multe alte funcții ale cuticulei, inclusiv atenuarea radiațiilor, ca barieră pentru agenții patogeni fungici, diverse interacțiuni cu insectele, inclusiv semnalizarea și rezistența la ierbivor (Kerstiens, 1996b Riederer & Muller, 2006 Müller, 2008). ), și absorbția foliară de apă (Fernández et al., 2017). Grosimea cuticulei poate conferi și rezistență mecanică, ca Onoda et al. (2012) au raportat că cuticulele mai groase sunt mai rezistente la rupere (forța de rupere a fost proporțională cu grosimea cuticulei). Ca atare, cuticulele groase pot fi avantajoase în mediile expuse pentru a evita deteriorarea excesivă (Blackman et al., 2005). S-a demonstrat că expunerea prelungită la vânt mărește conductanța cuticulei (Grace, 1974 Hadley & Smith, 1983 van Gardingen). et al., 1991) prin dislocarea compușilor cuticulari prin abraziune (Rogge et al., 1993). În mod similar, expunerea la ploaie simulată dăunează cuticulei și crește conductanța acesteia (Baker & Hunt, 1986), demonstrată cel mai dramatic într-o furtună de gheață, ducând la o creștere mult mai mare. gmin (Boyce et al., 2003 ).

În ciuda lucrărilor considerabile pe această temă, nu a apărut nicio relație clară între compoziția chimică sau structura cuticulei și conductanța acesteia. Recent, Schuster (2016) a prezentat un studiu cuprinzător al compoziției chimice a cuticulelor, dar a putut explica doar o parte din gama largă de gcuti măsurată la diferite specii de plante. În mod similar, Hauke ​​& Schreiber (1998) nu au găsit nicio relație între scăderea treptată a gcuti în Hedera helix în timpul maturării frunzelor și cantitatea de ceară pentru cuticule, lungimea medie a lanțului sau greutatea cuticulei.


Solul în sine nu trebuie să fie dur și compactat. Solurile nisipoase permit apei să se deplaseze pe tot terenul, astfel încât rădăcinile superficiale ale plantei de fasole să poată accesa cât mai multă umiditate. Păstrați pământul acoperit cu mulci pentru a reține apa în zilele mai calde. Planta ta de fasole ar trebui să răspundă cu o culoare verde închis atunci când are aprovizionare ample cu apă, sol inadecvat și nivelurile de apă vor cauza căderea florilor.

Plantele de fasole manifestă stres din cauza nivelurilor scăzute de apă prin frunzele lor care prezintă o culoare cenușie. Nu doriți să vă ghidați obiceiurile de udare lăsând planta să ajungă în acest punct. Introduceți degetul în solul din jur pentru cea mai bună indicare a nivelului apei. Dacă degetul ajunge la 3 până la 4 inci și solul devine uscat, trebuie să udați imediat.


Cuprins

Acest lucru a fost aplicat inițial creșterii plantelor sau culturilor, unde s-a constatat că creșterea cantității de nutrienți din belșug nu crește creșterea plantelor. Numai prin creșterea cantității de nutrient limitator (cel mai rar în raport cu „nevoia”) a fost îmbunătățită creșterea unei plante sau a unei culturi. This principle can be summed up in the aphorism, "The availability of the most abundant nutrient in the soil is only as good as the availability of the least abundant nutrient in the soil." Or, to put it more plainly, "A chain is only as strong as its weakest link." Though diagnosis of limiting factors to crop yields is a common study, the approach has been criticized. [1]

Scientific applications Edit

Liebig's law has been extended to biological populations (and is commonly used in ecosystem modelling). For example, the growth of an organism such as a plant may be dependent on a number of different factors, such as sunlight or mineral nutrients (e.g., nitrate or phosphate). The availability of these may vary, such that at any given time one is more limiting than the others. Liebig's law states that growth only occurs at the rate permitted by the most limiting factor. [2]

The use of the equation is limited to a situation where there are steady state ceteris paribus conditions, and factor interactions are tightly controlled.

Protein nutrition Edit

In human nutrition, the law of the minimum was used by William Cumming Rose to determine the essential amino acids. In 1931 he published his study "Feeding experiments with mixtures of highly refined amino acids". [3] Knowledge of the essential amino acids has enabled vegetarians to enhance their protein nutrition by protein combining from various vegetable sources. One practitioner was Nevin S. Scrimshaw fighting protein deficiency in India and Guatemala. Francis Moore Lappe published Diet for a Small Planet in 1971 which popularized protein combining using grains, legumes, and dairy products.

Other applications Edit

More recently Liebig's law is starting to find an application in natural resource management where it surmises that growth in markets dependent upon natural resource inputs is restricted by the most limited input. As the natural capital upon which growth depends is limited in supply due to the finite nature of the planet, Liebig's law encourages scientists and natural resource managers to calculate the scarcity of essential resources in order to allow for a multi-generational approach to resource consumption.

Neoclassical economic theory has sought to refute the issue of resource scarcity by application of the law of substitutability and technological innovation. The substitutability "law" states that as one resource is exhausted—and prices rise due to a lack of surplus—new markets based on alternative resources appear at certain prices in order to satisfy demand. Technological innovation implies that humans are able to use technology to fill the gaps in situations where resources are imperfectly substitutable.

A market-based theory depends on proper pricing. Where resources such as clean air and water are not accounted for, there will be a "market failure". These failures may be addressed with Pigovian taxes and subsidies, such as a carbon tax. While the theory of the law of substitutability is a useful rule of thumb, some resources may be so fundamental that there exist no substitutes. For example, Isaac Asimov noted, "We may be able to substitute nuclear power for coal power, and plastics for wood . but for phosphorus there is neither substitute nor replacement." [4]

Where no substitutes exist, such as phosphorus, recycling will be necessary. This may require careful long-term planning and governmental intervention, in part to create Pigovian taxes to allow efficient market allocation of resources, in part to address other market failures such as excessive time discounting.

Dobenecks [5] used the image of a barrel—often called "Liebig's barrel"—to explain Liebig's law. Just as the capacity of a barrel with staves of unequal length is limited by the shortest stave, so a plant's growth is limited by the nutrient in shortest supply.

If a system satisfies the law of the minimum then adaptation will equalize the load of different factors because the adaptation resource will be allocated for compensation of limitation. [6] Adaptation systems act as the cooper of Liebig's barrel and lengthens the shortest stave to improve barrel capacity. Indeed, in well-adapted systems the limiting factor should be compensated as far as possible. This observation follows the concept of resource competition and fitness maximization. [7]

Due to the law of the minimum paradoxes, if we observe the Law of the Minimum in artificial systems, then under natural conditions adaptation will equalize the load of different factors and we can expect a violation of the law of the minimum. Inversely, if artificial systems demonstrate significant violation of the law of the minimum, then we can expect that under natural conditions adaptation will compensate this violation. In a limited system life will adjust as an evolution of what came before. [6]

One example of technological innovation is in plant genetics whereby the biological characteristics of species can be changed by employing genetic modification to alter biological dependence on the most limiting resource. Biotechnological innovations are thus able to extend the limits for growth in species by an increment until a new limiting factor is established, which can then be challenged through technological innovation.

Theoretically there is no limit to the number of possible increments towards an unknown productivity limit. [8] This would be either the point where the increment to be advanced is so small it cannot be justified economically or where technology meets an invulnerable natural barrier. It may be worth adding that biotechnology itself is totally dependent on external sources of natural capital.


Water Use in the United States

The USGS works in cooperation with local, State, and Federal agencies to collect water-use information, then compiles these data to produce water-use information aggregated at the county, state, and national levels. Every five years, data at the county level are compiled into a national water-use data system and State-level data are published in a national circular, Estimated Use of Water in the United States.

The National Water Use Science Project, part of the National Water Census, is responsible for compiling and disseminating the nation's water-use data. The USGS Water-Use Data and Research program seeks to develop improved water-use data through agreements with State water-resources agencies.

Water Use Categories

See how water-use categories have changed since the USGS water-use circulars were first published in 1950.

The eight water-use categories included in the National Water-Use Science Project: public supply, domestic, irrigation, thermoelectric power, self-supplied industrial, mining, livestock, and aquaculture.


1 INTRODUCTION

Water content in seeds changes dramatically during imbibition to drive radicle extension through its emergence from the seed coat to complete germination. This radicle growth during germination does not require cell division but is driven by gibberellic acid (GA)-mediated expansion of cells in the hypocotyl (Stamm et al., 2017 ). Timing of germination completion is controlled by dormancy. During dormancy, cell expansion is blocked, and in nondormant seeds, this effect can be replicated by exogenous abscisic acid (ABA Graham, & Graham, 2006 Penfield, Li, Gilday). Consequently, water uptake in seeds is influenced by the balance in sensitivity between ABA and GA. This ABA/GA balance regulates dormancy induction and relief resulting in shifting water potential thresholds for radicle emergence (Finch-Savage & Leubner-Metzger, 2006 Ni & Bradford, 1992 ). These thresholds change with dormancy status (Bradford, 2002 ).

The primary dormancy of seeds when dispersed from the parent plant is progressively lost in response to environmental signals, and seeds become sensitive to other signals (e.g., light) that allow germination to proceed. In the absence of these correct signals, seed dormancy is reinduced and seeds enter a state of secondary dormancy. In the field, water potential thresholds for radicle emergence change and follow the annual cycle of secondary dormancy driven by seasonal changes in the environment (Footitt, Douterelo-Soler, Clay, & Finch-Savage, 2011 ). During this cycle, as dormancy is reduced and seeds enter a shallow dormancy phase, water potential thresholds become more negative and seeds are sensitive to the environmental signals that remove the final layers of dormancy, enabling germination completion. In the absence of appropriate signals, seeds cycle back into the deep dormancy phase (water potential thresholds become less negative) of the dormancy continuum (Finch-Savage & Footitt, 2017 ).

There has been speculation on a role for aquaporins in this process for a long time. For example, when aquaporin function is inhibited, the completion of seed germination is delayed (Vander Willigen, Postaire, Tournaire-Roux, Boursiac, & Maurel, 2006 ). Regulation of water flow is also a regulatory component contributing to dormancy status that affects the progress of germination and its response to the environment, as well as its completion. The aquaporins present in seeds have been identified (Gattolin, Sorieul, & Frigerio, 2011 Vander Willigen et al., 2006 ), yet little is known about their function in the regulation of germination.

The three major higher plant aquaporin subfamilies are categorized based on localization and function plasma membrane intrinsic proteins (PIPs), tonoplast intrinsic proteins (TIPs), and the nodulin 26-like intrinsic proteins (NIPs Maurel et al., 2015 ). TIPs consist of five subgroups that are present throughout higher plants, indicating they diverged early in higher plant evolution (Maurel et al., 2015 ). În Arabidopsis, these subgroups consist of 10 TIP isoforms that are developmentally and temporally expressed: three TIP1 (γ-TIP), three TIP2 (δ-TIP), the seed-specific TIP31 and TIP32 (α- and β-TIP, respectively), one TIP4 (TIP41, ε-TIP), and one TIP5 (TIP51, ζ-TIP Johanson et al., 2001 ).

TIP31 și TIP32 (henceforth collectively referred to as TIP3) are highly expressed during seed maturation and early during germination. TIP3 are located on the tonoplast of seed protein storage vacuoles (PSV Feeney, Kittelmann, Hawes, & Frigerio, 2018 Gattolin et al., 2011 Hunter, Craddock, Di Benedetto, Roberts, & Frigerio, 2007 ) and at the plasma membrane (Gattolin et al., 2011 ). In embryos from mature seeds, the protein expression patterns of TIP31 and TIP32 overlap (Gattolin et al., 2011 ). In contrast to TIP3, other aquaporins (including PIPs, TIPs, and NIPS) are expressed at low levels in dry seeds: Their levels are low at the end of seed maturation, with expression only increasing coincident with radicle emergence from the seed coat (Vander Willigen et al., 2006 ). It is therefore reasonable to hypothesize that in maturing and germinating seeds TIP3 may also be performing the role of PIPs by being present at the plasma membrane. It is not currently known how the dual localization of TIP3 occurs.

TIP3 knockout/knockdown mutants have no obvious germination and growth phenotypes but do have a role in the maintenance of seed longevity (Mao & Sun, 2015 ). Întrucât Arabidopsis embryos only appear to express the two TIP3 isoforms, another isoform, TIP41, is the first vegetative TIP expressed in the roots of germinated seedlings (Gattolin, Sorieul, & Frigerio, 2010 Gattolin, Sorieul, Hunter, Khonsari, & Frigerio, 2009 ). Transcriptionally, TIP3 gene expression ceases before the completion of germination (i.e., radicle emergence from the seed coat), whereas TIP41 expression begins post germination (Data S1 Dekkers et al., 2013 ).

ABA is intimately linked to the water relations of seeds with both ABA-dependent and -independent signalling pathways reported during osmotic stress (Ni & Bradford, 1992 ). Regulation of these pathways involves phosphorylation/dephosphorylation cascades orchestrated by the SNF1-related kinase 2 (SNRK2) family and protein phosphatase 2C (PP2C) family members that include ABA INSENSITIVE1 & 2 (ABI1 & 2 as reviewed in Yoshida, Mogami, & Yamaguchi-Shinozaki, 2014 Hubbard, Nishimura, Hitomi, Getzoff, & Schroeder, 2010 ). Members of the SNRK2 family are differentially activated by phosphorylation in response to ABA, and osmotic and salt stress. Evidence for the involvement SNRK2s and phosphorylation in increasing water transport via aquaporins was seen in guard cells when PIP21 was phosphorylated by SnRK2.6, a component of ABA signalling (Grondin et al., 2015 ), and on phosphorylation of TIP31 in oocytes (Maurel, Kado, Guern, & Chrispeels, 1995 ). Although TIP31 was shown to facilitate water transport (Maurel et al., 1995 ), TIP32 was found to facilitate transport of the osmolyte glycerol rather than water (Li et al., 2008 ).

Dormancy has evolved to regulate germination under variable environmental conditions, and this process cannot be fully understood by experiments in controlled conditions alone. Therefore, in controlled laboratory experiments, we first explored the roles of TIP31, TIP32, and TIP41 by comparing sensitivity to ABA, base water potential for germination (i.e., the minimum water potential at which germination completion can occur), primary dormancy, and the induction of secondary dormancy in different knockout/knockdown and complemented lines. We then investigated their role in natural variable environments by extending our analysis to look at TIP3 gene expression and protein accumulation during dormancy cycling under field conditions and under a global warming scenario in a thermogradient tunnel. We discuss the roles of these aquaporins as seed dormancy changes and seeds germinate in response to the environment.


About the book

Descriere

Wastewater Treatment: Cutting-Edge Molecular Tools, Techniques and Applied Aspects reports new findings in existing molecular biology strategies, including their limitations, challenges and potential application to remove environmental pollutants through advancements made in cutting edge tools. In addition, the book introduces new trends and advances in environmental bioremediation with thorough discussions on recent developments in this field.

Wastewater Treatment: Cutting-Edge Molecular Tools, Techniques and Applied Aspects reports new findings in existing molecular biology strategies, including their limitations, challenges and potential application to remove environmental pollutants through advancements made in cutting edge tools. In addition, the book introduces new trends and advances in environmental bioremediation with thorough discussions on recent developments in this field.


Priveste filmarea: Economie de apa (August 2022).