Массовый транспорт жидкости в биологических системах
Mass flow (life sciences)
Массовый поток (bulk flow) в биологии: движение жидкостей по градиенту давления/температуры. Кровообращение, транспорт воды в растениях, отличие от диффузии.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Движение жидкостей по градиенту давления или температуры, поток жидкостей в биологических системах.
Movement of fluids down a pressure or temperature gradient
the flow of fluids in biological systems
В биологических науках массовый поток, также известный как массоперенос и объемный поток, представляет собой движение жидкостей по градиенту давления или температуры. Таким образом, массовый поток является предметом изучения как в гидродинамике, так и в биологии. Примерами массового потока служат кровообращение и транспорт воды в сосудистых тканях растений. Массовый поток не следует путать с диффузией, которая зависит от градиентов концентрации внутри среды, а не от градиентов давления самой среды.
In the life sciences, mass flow, also known as mass transfer and bulk flow, is the movement of fluids down a pressure or temperature gradient. As such, mass flow is a subject of study in both fluid dynamics and biology. Examples of mass flow include blood circulation and transport of water in vascular plant tissues. Mass flow is not to be confused with diffusion which depends on concentration gradients within a medium rather than pressure gradients of the medium itself.
Растительная биология
В целом, объемный поток в биологии растений обычно относится к движению воды из почвы вверх по растению к тканям листьев по ксилеме, но также может применяться к транспортировке крупных растворенных веществ (например, сахарозы) по флоэме.
In general, bulk flow in plant biology typically refers to the movement of water from the soil up through the plant to the leaf tissue through xylem, but can also be applied to the transport of larger solutes (e. g. sucrose) through the phloem.
Ксилема
Согласно теории когезионного натяжения, транспорт воды в ксилеме основан на сплоченности молекул воды друг с другом и адгезии к стенкам сосудов посредством водородных связей, в сочетании с высоким водным давлением в субстрате растения и низким давлением в крайних тканях (обычно листьях). Подобно кровообращению у животных, в одном или нескольких ксилемовых сосудах растения могут образовываться (газовые) эмболии. Если образуется воздушный пузырь, восходящий поток ксилемы прекращается, поскольку разность давлений в сосуде не может передаваться. После образования зародыша эмболии, оставшаяся вода в капиллярах начинает переходить в водяной пар. Когда эти пузырьки быстро формируются в результате кавитации, звук "щелчка" можно использовать для измерения скорости кавитации внутри растения. Однако растения обладают физиологическими механизмами для восстановления капиллярного действия в своих клетках.
According to cohesion tension theory, water transport in xylem relies upon the cohesion of water molecules to each other and adhesion to the vessel's wall via hydrogen bonding combined with the high water pressure of the plant's substrate and low pressure of the extreme tissues (usually leaves). As in blood circulation in animals, (gas) embolisms may form within one or more xylem vessels of a plant. If an air bubble forms, the upward flow of xylem water will stop because the pressure difference in the vessel cannot be transmitted. Once these embolisms are nucleated , the remaining water in the capillaries begins to turn to water vapor. When these bubbles form rapidly by cavitation, the "snapping" sound can be used to measure the rate of cavitation within the plant Plants do, however, have physiological mechanisms to reestablish the capillary action within their cells .
Флоем
Поток растворенных веществ обусловлен разницей в гидравлическом давлении, возникающей из-за выгрузки растворенных веществ в ткани-потребители. То есть, по мере выгрузки растворенных веществ в клетки-потребители (активным или пассивным транспортом) локально снижается плотность жидкости флоэмы, создавая градиент давления.
Solute flow is driven by a difference in hydraulic pressure created from the unloading of solutes in the sink tissues. That is, as solutes are off loaded into sink cells (by active or passive transport), the density of the phloem liquid decreases locally, creating a pressure gradient.