Fotoperiod u roślin i zwierząt



The fotoperiod Jest to ilość światła i ciemności w 24-godzinnym cyklu. W strefie równika - gdzie szerokość geograficzna przyjmuje wartość zero - jest stała i sprawiedliwa, z 12 godzinami światła i 12 godzinami ciemności.

Odpowiedź na fotoperiod jest zjawiskiem biologicznym, w którym organizmy modyfikują niektóre ze swoich cech - reprodukcję, wzrost, zachowanie - w zależności od zmienności światła, pór roku i cyklu słonecznego.

Ogólnie fotoperiod jest zwykle badany w roślinach. Celem jest zrozumienie, w jaki sposób zmiany parametrów oświetlenia zmieniają kiełkowanie, metabolizm, produkcję kwiatów, odstęp spoczynku pąków lub inną cechę.

Dzięki obecności specjalnych pigmentów, zwanych fitochromami, rośliny są w stanie wykryć zmiany środowiskowe zachodzące w ich otoczeniu.

Zgodnie z dowodami na rozwój roślin wpływa liczba otrzymanych godzin. Na przykład w krajach o wyraźnych porach roku drzewa mają tendencję do zmniejszania wzrostu w sezonach jesiennych, gdzie fotoperiod staje się krótszy.

Zjawisko to rozciąga się na członków królestwa zwierząt. Fotoperiod jest w stanie wpływać na jego reprodukcję i zachowanie.

Fotoperiod odkrył w 1920 r. Garner i Allard. Naukowcy ci wykazali, że niektóre rośliny modyfikują swoje kwitnienie w odpowiedzi na zmiany długości dnia.

Indeks

  • 1 Dlaczego występuje fotoperiod?
  • 2 Zalety reagowania na fotoperiod
  • 3 Fotoperiod w roślinach
    • 3.1 Kwitnienie
    • 3.2 Długie dni i krótkie dni roślin
    • 3.3 Opóźnienie
    • 3.4 Połączenie z innymi czynnikami środowiskowymi
  • 4 Fotoperiod u zwierząt
  • 5 referencji

Dlaczego występuje fotoperiod?

Gdy oddalamy się od tego obszaru, światło i ciemne czasy zmieniają się w odpowiedzi na nachylenie osi Ziemi w kierunku słońca.

Kiedy przechodzimy od równika do dowolnego bieguna, różnice między światłem a ciemnością są bardziej wyraźne - szczególnie na biegunach, gdzie znajdujemy 24 godziny światła lub ciemności, w zależności od pory roku.

Ponadto roczna rotacja Ziemi wokół Słońca powoduje zmianę fotoperiodu przez cały rok (z wyjątkiem równika). W ten sposób dni są dłuższe latem i krótsze w zimie.

Zalety reagowania na fotoperiod

Zdolność do koordynowania pewnych procesów rozwojowych z określoną porą roku, w której występują wysokie prawdopodobieństwa, że ​​warunki będą bardziej korzystne, daje szereg korzyści. Dzieje się tak u roślin, zwierząt, a nawet u niektórych grzybów.

W przypadku organizmów korzystne jest rozmnażanie w porach roku, w których młode nie muszą stawiać czoła ekstremalnym warunkom zimy. To niewątpliwie zwiększy przetrwanie potomstwa, zapewniając grupie wyraźną przewagę adaptacyjną.

Innymi słowy, mechanizm doboru naturalnego będzie sprzyjał dyfuzji tego zjawiska w organizmach, które nabyły mechanizmy, które umożliwiają im badanie środowiska i reagowanie na zmiany w fotoperiodzie..

Fotoperiod w roślinach

W roślinach czas trwania dni ma wpływ na wiele jego funkcji biologicznych. Następnie opiszemy główne procesy, na które wpływa długość dnia i nocy:

Kwitnienie

Historycznie rośliny klasyfikowano do roślin długo-, krótkoterminowych lub neutralnych. Mechanizmy roślin do pomiaru tych bodźców są bardzo zaawansowane.

Obecnie ustalono, że białko o nazwie CONSTANS odgrywa znaczącą rolę w kwitnieniu, aktywowane do innego małego białka, które przemieszcza się przez wiązki naczyniowe i aktywuje program rozwoju w merystemie rozrodczym i indukuje produkcję kwiatów.

Rośliny o długich dniach i krótkich dniach

Długie rośliny kwitną szybciej tylko wtedy, gdy ekspozycja na światło trwa określoną liczbę godzin. W tego typu roślinach kwitnienie nie wystąpi, jeśli czas trwania ciemności przekroczy określoną wartość. Ta „wartość krytyczna” światła zmienia się w zależności od gatunku.

Tego typu rośliny kwitną wiosną lub wczesnym latem, gdzie wartość światła spełnia minimalne wymagania. Rzodkiew, sałata i lilia są klasyfikowane w tej kategorii.

W przeciwieństwie do roślin krótkich, wymagają mniejszej ekspozycji na światło. Na przykład niektóre rośliny, które kwitną pod koniec lata, jesienią lub zimą, to krótkie dni. Należą do nich chryzantemy, kwiat lub gwiazda Bożego Narodzenia i niektóre odmiany soi.

Opóźnienie

Stany opóźnienia są przydatne dla roślin, ponieważ pozwalają im stawić czoła niekorzystnym warunkom środowiskowym. Na przykład rośliny, które żyją na północnych szerokościach geograficznych, stosują zmniejszenie czasu trwania jesieni jesienią jako ostrzeżenie przed zimnem.

W ten sposób mogą rozwinąć stan spoczynku, który pomoże im poradzić sobie z nadchodzącymi mrozowymi temperaturami.

W przypadku wątrobowców mogą przeżyć na pustyni, ponieważ używają długich dni jako sygnału do wejścia w stan uśpienia podczas suchych okresów.

Połączenie z innymi czynnikami środowiskowymi

Wielokrotnie reakcja rośliny nie jest określona przez pojedynczy czynnik środowiskowy. Oprócz czasu trwania światła, temperatury, promieniowania słonecznego i stężenia azotu są często decydującymi czynnikami w rozwoju.

Na przykład w roślinach gatunku Hyoscyamus Niger proces kwitnienia nie nastąpi, jeśli nie spełnia wymagań fotoperiodu, a ponadto wernalizacja (wymagana minimalna ilość zimna).

Fotoperiod u zwierząt

Jak widzieliśmy, czas dnia i nocy pozwala zwierzętom synchronizować ich stadia reprodukcyjne z korzystnymi porami roku..

Ssaki i ptaki zwykle rozmnażają się na wiosnę, w odpowiedzi na wydłużenie dni, a owady stają się larwami jesienią, kiedy dni się skracają. Informacje dotyczące reakcji na fotoperiod u ryb, płazów i gadów są ograniczone.

U zwierząt kontrola fotoperiodu jest głównie hormonalna. W zjawisku tym pośredniczy wydzielanie melatoniny w szyszynce, która jest silnie hamowana przez obecność światła.

Wydzielanie hormonów jest większe w okresach ciemności. Zatem sygnały fotoperiodu przekładają się na wydzielanie melatoniny.

Hormon ten jest odpowiedzialny za aktywację określonych receptorów zlokalizowanych w mózgu i przysadce mózgowej, które regulują rytmy reprodukcji, masy ciała, hibernacji i migracji..

Znajomość reakcji zwierząt na zmiany fotoperiodu była przydatna dla człowieka. Na przykład u zwierząt hodowlanych różne badania mają na celu zrozumienie wpływu na produkcję mleka. Jak dotąd potwierdzono, że długie dni zwiększają tę produkcję.

Referencje

  1. Campbell, N. A. (2001). Biologia: pojęcia i związki. Pearson Education.
  2. Dahl, G.E., Buchanan, B.A. i Tucker, H.A. (2000). Efekty fotoperiodyczne u bydła mlecznego: przegląd. Journal of dairy science, 83(4), 885-893.
  3. Garner, W. W. i Allard, H. A. (1920). Wpływ względnej długości dnia i nocy oraz innych czynników środowiska na wzrost i reprodukcję w roślinach. Miesięczny przegląd pogody, 48(7), 415-415.
  4. Hayama, R. i Coupland, G. (2004). Molekularne podstawy różnorodności w fotoperiodycznych reakcjach kwitnienia Arabidopsis i ryżu. Fizjologia roślin, 135(2), 677-84.
  5. Jackson, S. D. (2009). Reakcje roślin na fotoperiod. Nowy fitolog, 181(3), 517-531.
  6. Lee, B. D., Cha, J. Y., Kim, M.R., Paek, N.C. i Kim, W.Y. (2018). System wykrywania fotoperiodów do pomiaru czasu kwitnienia w roślinach. Raporty BMB, 51(4), 163-164.
  7. Romero, J. M., i Valverde, F. (2009). Ewolucyjnie zachowane mechanizmy fotoperiodu w roślinach: kiedy pojawiła się sygnalizacja fotoperiodyczna roślin?. Sygnalizacja i zachowanie roślin, 4(7), 642-4.
  8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodyzm u owadów i innych zwierząt. W Fotobiologia (str. 389-416). Springer, New York, NY.
  9. Walton, J.C., Weil, Z. M., i Nelson, R.J. (2010). Wpływ fotoperiodu na hormony, zachowanie i funkcje immunologiczne. Granice w neuroendokrynologii, 32(3), 303-19.