Photoperiod: i planter og dyr
Fotoperioden er mengden lys og mørke i en 24-timers syklus. I sonen til ekvator - hvor breddegraden tar en verdi på null - er den konstant og rettferdig, med 12 timers lys og 12 i mørket.
Responsen på fotoperioden er et biologisk fenomen der organismer modifiserer noen av sine egenskaper - reproduksjon, vekst, oppførsel - avhengig av variasjonen av lys, årstider og solcyklus.
Generelt blir fotoperioden vanligvis studert i planter. Målet er å forstå hvordan variasjoner i belysningsparameteren modifiserer spiring, metabolisme, blomstproduksjon, knoppens dvalansintervall eller en annen karakteristikk.
Takket være tilstedeværelsen av spesielle pigmenter, kalt fytokrom, kan planter oppdage miljøendringer som oppstår i sitt miljø.
Ifølge bevisene er utviklingen av plantene påvirket av antall timer mottatt. For eksempel, i land med merkede årstider, har trær en tendens til å redusere veksten i høstsesongene, hvor fotoperioden blir kortere.
Fenomenet strekker seg til medlemmene av dyreriket. Fotoperioden kan påvirke reproduksjon og oppførsel.
Fotoperioden ble oppdaget i 1920 av Garner og Allard. Disse forskerne viste at noen planter endrer deres blomstring som følge av endringer i daglengde.
Hvorfor oppstår fotoperioden?
Når vi beveger oss vekk fra dette området, endres lys og mørke tider som svar på jordens akse mot solen.
Når vi beveger oss fra ekvator til noen av polene, er forskjellene mellom lys og mørke mer markerte - spesielt ved polene, hvor vi finner 24 timers lys eller mørke, avhengig av årstiden.
I tillegg forårsaker den årlige rotasjonen av jorden rundt solen at fotoperioden endres gjennom hele året (med unntak av ekvator). På denne måten er dagene lengre om sommeren og kortere om vinteren.
Fordeler ved å svare på fotoperioden
Evnen til å koordinere visse utviklingsprosesser med en bestemt årstid hvor det er høy sannsynlighet for at forholdene vil være gunstig gir en rekke fordeler. Dette skjer i planter, dyr og til og med visse sopp.
For organismer er det fordelaktig å reprodusere til tider på året hvor ungfisk ikke trenger å møte de ekstreme forholdene på en vinter. Dette vil uten tvil øke overlevelsen til avkom, noe som gir en klar tilpasningsfordel for gruppen.
Med andre ord vil mekanismen for naturlig utvalg favorisere diffusjonen av dette fenomenet i organismer som har oppnådd mekanismer som tillater dem å sonde miljøet og svare på endringer i fotoperioden.
Photoperiod i planter
I planter har varigheten av dager markerte effekter på mange av dens biologiske funksjoner. Neste vil vi beskrive hovedprosessene som påvirkes av lengden på dagen og natten:
blomstring
Historisk sett har planter blitt klassifisert i langdags-, kort- eller nøytrale planter. Mekanismene til plantene for måling av disse stimuliene er svært sofistikerte.
For tiden har det blitt fastslått at et protein kalt CONSTANS har en betydelig rolle i blomstring, aktivert til et annet lite protein som beveger seg gjennom de vaskulære knippene og aktiverer et utviklingsprogram i et reproduktivt meristem og fremkaller produksjonen av blomster.
Planter med lange dager og korte dager
Langtidsplanter blomstrer raskere bare når eksponering for lys varer et visst antall timer. I denne typen planter vil blomstringen ikke oppstå hvis varigheten av den mørke perioden overstiger en bestemt verdi. Denne "kritiske verdien" av lys varierer avhengig av arten.
Denne typen planter blomstrer om våren eller tidlig sommer, hvor lysverdien oppfyller minimumskravet. Reddis, salat og lilje er klassifisert i denne kategorien.
I motsetning til dette krever kortvarige planter lavere lyseksponeringer. For eksempel er noen planter som blomstrer på slutten av sommeren, om høsten eller vinteren, korte dager. Blant disse er krysantemumene, blomsten eller julestjernen og noen varianter av soyabønner.
ventetid
Latency stater er nyttige for planter, siden det gjør at de kan møte ugunstige miljøforhold. For eksempel bruker planter som bor i nordlig breddegrader, reduksjon av varigheten på dagen i høst som en varsel om kulde.
På denne måten kan de utvikle en tilstand av sovesvikt som vil hjelpe dem med å håndtere de frysende temperaturene som kommer.
Når det gjelder levervorter, kan de overleve i ørkenen fordi de bruker lange dager som et signal for å gå inn i hvileperioder i tørre perioder.
Kombinasjon med andre miljøfaktorer
Mange ganger er plantens respons ikke bestemt av en enkelt miljøfaktor. I tillegg til varigheten av lys, temperatur, solstråling og nitrogenkonsentrasjoner er ofte avgjørende faktorer i utviklingen.
For eksempel, i plantene av arten Hyoscyamus niger vil blomstringsprosessen ikke forekomme dersom den ikke overholder kravene til fotoperioden, og i tillegg vernaliseringen (minimum mengde kaldt påkrevd).
Fotoperiod hos dyr
Som vi så, lar varigheten av dag og natt dyrene synkronisere deres reproduktive faser med gunstige årstider.
Dyr og fugler reproduserer vanligvis på våren, som svar på lengden av dager, og insekter har en tendens til å bli larver om høsten, når dagene forkortes. Informasjon om respons på fotoperiod i fisk, amfibier og reptiler er begrenset.
I dyr er fotoperiod kontroll hovedsakelig hormonell. Dette fenomenet er formidlet av sekretasjonen av melatonin i furuskjertelen, som sterkt hemmer av lysets tilstedeværelse.
Hormonsekresjon er større i perioder med mørke. Dermed blir signaler fra fotoperioden oversatt til sekresjon av melatonin.
Dette hormonet er ansvarlig for å aktivere spesifikke reseptorer i hjernen og i hypofysen som regulerer rytmer av reproduksjon, kroppsvekt, dvalemodus og migrasjon.
Kunnskapen om dyrs respons på endringer i fotoperioden har vært nyttig for mennesker. For eksempel, i husdyr, forsøker ulike studier å forstå hvordan melkproduksjonen påvirkes. Så langt har det blitt bekreftet at lange dager øker den produksjonen.
