PHOTOPERIOD: HOS PLANTER OG DYR - BIOLOGI - 2025

Den Lysperioden er mængden af lys og mørke i en 24-timers cyklus. I ækvatorens område - hvor breddegrad tager en værdi af nul - er den konstant og retfærdig, med 12 timers lys og 12 timers mørke.

Responsen på fotoperioden er et biologisk fænomen, hvor organismer ændrer nogle af deres egenskaber - reproduktion, vækst, opførsel - afhængigt af variationen i lys, årstider og solcyklus.

Fotoperioden påvirker frøens spiring. Kilde: pixabay.com

Generelt studeres fotoperioden normalt i planter. Det søger at forstå, hvordan variationer i belysningsparameteren ændrer spiring, stofskifte, blomsterproduktion, intervallet mellem knoppernes sovende eller andre egenskaber.

Takket være tilstedeværelsen af ​​specielle pigmenter, kaldet fytokromer, er planter i stand til at registrere de miljømæssige ændringer, der forekommer i deres omgivelser.

Ifølge beviser påvirkes planternes udvikling af antallet af modtagne timer. F.eks. I lande med markerede sæsoner har træerne en tendens til at aftage i efterårssæsonerne, hvor fotoperioden er kortere.

Fænomenet strækker sig til medlemmerne af dyreriget. Fotoperioden kan påvirke dens reproduktion og dens opførsel.

Fotoperioden blev opdaget i 1920 af Garner og Allard. Disse forskere viste, at nogle planter ændrer deres blomstring som svar på ændringer i dagens længde.

Hvorfor forekommer fotoperioden?

Når vi bevæger os væk fra dette område, ændrer tiderne for lys og mørke sig som svar på jordens aksel mod solen.

Når vi bevæger os fra ækvator til en af ​​polerne, er forskellene mellem lys og mørke mere markante - især ved polerne, hvor vi finder 24 timers lys eller mørke, afhængigt af årstiden.

Derudover får den årlige rotation af jorden rundt om solen fotoperioden til at ændre sig hele året (med undtagelse af ækvator). Således er dage længere om sommeren og kortere om vinteren.

Fordele ved at svare på fotoperioden

Evnen til at koordinere visse udviklingsprocesser med en bestemt tid på året, hvor der er stor sandsynlighed for, at forholdene vil være mere gunstige, giver en række fordele. Dette forekommer i planter, dyr og endda visse svampe.

For organismerne er det fordelagtigt at reproducere på tider af året, hvor unge ikke behøver at stå over for en ekstrem vinterforhold. Dette vil uden tvivl øge afkomets overlevelse og give en klar adaptiv fordel for gruppen.

Med andre ord, mekanismen for naturlig selektion vil favorisere diffusionen af ​​dette fænomen i organismer, der har erhvervet mekanismer, der giver dem mulighed for at undersøge miljøet og reagere på ændringer i fotoperioden.

Fotoperiod i planter

I planter har længden af ​​dage markante effekter på mange af deres biologiske funktioner. Nedenfor beskriver vi de vigtigste processer, der er påvirket af længden på dag og nat:

Blomstrende

Historisk set er planter blevet klassificeret som langdags-, kortdags- eller neutrale planter. Plantemekanismer til måling af disse stimuli er meget sofistikerede.

I øjeblikket er det blevet bestemt, at et protein kaldet CONSTANS har en betydelig rolle i blomstringen, aktiveret til et andet lille protein, der bevæger sig gennem de vaskulære bundter og aktiverer et udviklingsprogram i en reproduktiv meristem og inducerer blomsterproduktion.

Langdags- og kortdagsplanter

Langdagsplanter blomstrer hurtigere kun når udsættelse for lys varer i et antal timer. I disse typer planter vil blomstring ikke forekomme, hvis varigheden af ​​den mørke periode overskrides med en bestemt værdi. Denne "kritiske værdi" af lys varierer afhængigt af arten.

Disse typer planter blomstrer i løbet af foråret eller forsommeren, hvor lysværdien opfylder minimumskravet. Radise, salat og lilje er klassificeret i denne kategori.

I modsætning hertil kræver kortdagsplanter lavere lyseksponering. Nogle planter, der blomstrer i sensommeren, efteråret eller vinteren, er for eksempel korte dage. Blandt disse skiller sig krysantemum, juleblomsten eller -stjernen og nogle sorter af soja ud.

Reaktionstid

Latecy tilstande er nyttige for planter, da de giver dem mulighed for at klare ugunstige miljøforhold. For eksempel bruger planter, der lever i nordlige breddegrader den reducerede daglængde om efteråret som en advarsel for kulde.

På denne måde kan de udvikle en sovende tilstand, som vil hjælpe dem med at klare de frysetemperaturer, der kommer.

I tilfælde af levervorter kan de overleve i ørkenen, fordi de bruger lange dage som et signal for at komme i dvale i tørre perioder.

Kombination med andre miljøfaktorer

Mange gange er plantens respons ikke bestemt af en enkelt miljøfaktor. Ud over lysets varighed er temperatur, solstråling og nitrogenkoncentration ofte afgørende faktorer i udviklingen.

F.eks. I planter af arten Hyoscyamus niger vil blomstringsprocessen ikke forekomme, hvis den ikke opfylder kravene i fotoperioden og også for vernalisering (minimum krævet kulde).

Fotoperiod hos dyr

Som vi så, giver dag og nat længde dyr mulighed for at synkronisere deres reproduktionsstadier med gunstige tider af året.

Pattedyr og fugle formerer sig normalt om foråret som svar på forlængelsen af ​​dagene, og insekter bliver normalt larver om efteråret, når dagene bliver kortere. Oplysninger om respons på fotoperiod hos fisk, amfibier og krybdyr er begrænset.

Hos dyr er fotoperiodkontrol for det meste hormonel. Dette fænomen formidles ved udskillelse af melatonin i pinealkirtlen, som er stærkt hæmmet af tilstedeværelsen af ​​lys.

Hormonudskillelse er større i perioder med mørke. Således oversættes fotoperiodsignalerne til melatoninsekretion.

Dette hormon er ansvarligt for at aktivere specifikke receptorer placeret i hjernen og i hypofysen, der regulerer reproduktionsrytmer, kropsvægt, dvaletilstand og migration.

Kendskab til dyrs respons på ændringer i fotoperioden har været nyttigt for mennesker. For eksempel hos kvæg forsøger forskellige undersøgelser at forstå, hvordan mælkeproduktionen påvirkes. Indtil videre er det bekræftet, at lange dage øger den nævnte produktion.

Referencer

1. Campbell, NA (2001). Biologi: begreber og relationer. Pearson Uddannelse.
2. Dahl, GE, Buchanan, BA, & Tucker, HA (2000). Fotoperiodiske effekter på mejerikvæg: En gennemgang. Tidsskrift for mejerividenskab, 83 (4), 885-893.
3. Garner, WW, & Allard, HA (1920). Effekt af den relative længde på dag og nat og andre miljøfaktorer på vækst og reproduktion i planter. Månedlig vejranmeldelse, 48 (7), 415-415.
4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). Det molekylære grundlag for mangfoldighed i de fotoperiodiske blomstringsresponser fra Arabidopsis og ris. Plantefysiologi, 135 (2), 677-84.
5. Jackson, SD (2009). Plante svar på fotoperiod. Ny fytolog, 181 (3), 517-531.
6. Lee, BD, Cha, JY, Kim, MR, Paek, NC, & Kim, WY (2018). Photoperiod sensing system til timing af blomstring i planter. BMB rapporter, 51 (4), 163-164.
7. Romero, JM, & Valverde, F. (2009). Evolutionelt konserverede fotoperiodmekanismer i planter: hvornår kom plantens fotoperiodiske signalering op? Plantsignalering og -adfærd, 4 (7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodisme hos insekter og andre dyr. In Photobiology (s. 389-416). Springer, New York, NY.
9. Walton, JC, Weil, ZM, & Nelson, RJ (2010). Indflydelse af fotoperiod på hormoner, adfærd og immunfunktion. Frontiers in neuroendocrinology, 32 (3), 303-19.