FOTOPERIOD: HOS VÄXTER OCH DJUR - BIOLOGI - 2025

Den fotoperiod är den mängd ljus och mörker i en 24-timmars cykel. I ekvatorns område - där latitud tar ett värde av noll - är det konstant och rättvist, med 12 timmars ljus och 12 timmars mörker.

Svaret på fotoperioden är ett biologiskt fenomen där organismer modifierar några av sina egenskaper - reproduktion, tillväxt, beteende - beroende på ljusvariationen, årstiderna och solcykeln.

Fotoperioden påverkar fröens grodd. Källa: pixabay.com

Generellt studeras fotoperioden vanligtvis i växter. Den försöker förstå hur variationer i belysningsparametern modifierar spiring, ämnesomsättning, blommaproduktion, intervallet mellan knopparnas vila eller ett annat kännetecken.

Tack vare förekomsten av speciella pigment, kallad fytokrom, kan växter upptäcka de miljöförändringar som sker i deras omgivningar.

Enligt bevisen påverkas växternas utveckling av antalet mottagna timmar. Till exempel i länder med markerade säsonger tenderar träd att avta under höstsäsongerna, där fotoperioden är kortare.

Fenomenet sträcker sig till medlemmarna i djurriket. Fotoperioden kan påverka dess reproduktion och dess beteende.

Fotoperioden upptäcktes 1920 av Garner och Allard. Dessa forskare visade att vissa växter modifierar sin blomning som svar på förändringar i dagslängden.

Varför inträffar fotoperioden?

När vi rör oss bort från detta område förändras tiderna för ljus och mörk som svar på jordaxelens lutning mot solen.

När vi går från ekvatorn till någon av polerna är skillnaderna mellan ljus och mörkare mer markerade - särskilt vid polerna, där vi hittar 24 timmars ljus eller mörker, beroende på årstid.

Dessutom får den årliga rotationen av jorden runt solen fotoperioden att förändras under hela året (med undantag av ekvatorn). Således är dagar längre på sommaren och kortare på vintern.

Fördelar med att svara på fotoperioden

Förmågan att koordinera vissa utvecklingsprocesser med en viss tid på året där det är stor sannolikhet att förhållandena blir mer gynnsamma ger ett antal fördelar. Detta förekommer i växter, djur och till och med vissa svampar.

För organismerna är det fördelaktigt att reproducera vid tidpunkter på året där ungarna inte behöver möta de extrema förhållandena på en vinter. Detta kommer utan tvekan att öka överlevnaden för avkommorna, vilket ger en tydlig anpassningsfördel för gruppen.

Med andra ord, mekanismen för naturlig selektion kommer att gynna diffusionen av detta fenomen i organismer som har förvärvat mekanismer som gör att de kan undersöka miljön och svara på förändringar i fotoperioden.

Fotoperiod i växter

Hos växter har dagslängden markanta effekter på många av deras biologiska funktioner. Nedan beskriver vi de huvudsakliga processerna som påverkas av längden på dag och natt:

Blommande

Historiskt har växter klassificerats som långa, korta eller neutrala växter. Växtmekanismer för att mäta dessa stimuli är mycket sofistikerade.

För närvarande har det fastställts att ett protein som kallas CONSTANS har en betydande roll i blomningen, aktiverat till ett annat litet protein som rör sig genom de vaskulära buntarna och aktiverar ett utvecklingsprogram i en reproduktiv meristem och inducerar blommaproduktion.

Långtids- och kortdagsväxter

Långtidsväxter blommar snabbare bara när exponeringen för ljus varar i ett antal timmar. I dessa växttyper kommer blomningen inte att uppstå om den mörka periodens längd överskrids med ett visst värde. Detta "kritiska värde" på ljus varierar beroende på art.

Dessa typer av växter blommar under våren eller början av sommaren, där ljusvärdet uppfyller minimikravet. Rädisa, sallad och lilja klassificeras i denna kategori.

Däremot kräver korta dagars växter lägre belysning. Till exempel är vissa växter som blommar på sensommaren, hösten eller vintern på kort dag. Bland dessa skiljer sig krysantemum, julblomman eller -stjärnan och vissa sojasorter ut.

Latens

Latecy tillstånd är användbara för växter eftersom de tillåter dem att hantera ogynnsamma miljöförhållanden. Till exempel använder växter som lever i nordliga breddegrader den reducerade dagslängden på hösten som en varning för kyla.

På detta sätt kan de utveckla ett vilande tillstånd som hjälper dem att hantera de frysningstemperaturer som kommer.

När det gäller levervorter kan de överleva i öknen eftersom de använder långa dagar som en signal för att gå i vila under torra perioder.

Kombination med andra miljöfaktorer

Många gånger bestäms inte responsen från anläggningen av en enda miljöfaktor. Förutom ljusets varaktighet är temperatur, solstrålning och kvävekoncentrationer vanligtvis avgörande faktorer i utvecklingen.

Till exempel, i växter av arten Hyoscyamus niger, kommer blommningsprocessen inte att ske om den inte uppfyller kraven i fotoperioden och även för vernalisering (minsta mängd köld krävs).

Fotoperiod hos djur

Som vi såg, gör att dag och natt kan djur synkronisera sina reproduktionssteg med gynnsamma tider på året.

Däggdjur och fåglar reproducerar vanligtvis på våren, som svar på förlängningen av dagarna, och insekter blir vanligtvis larver på hösten, när dagarna blir kortare. Information om svaret på fotoperiod hos fisk, paddor och reptiler är begränsad.

Hos djur är fotoperiodkontroll mestadels hormonell. Detta fenomen förmedlas av utsöndring av melatonin i pinealkörtlarna, som starkt hämmas av närvaron av ljus.

Hormonell utsöndring är större i perioder med mörker. Således översätts fotoperiodsignalerna till melatoninsekretion.

Detta hormon ansvarar för att aktivera specifika receptorer som finns i hjärnan och i hypofysen som reglerar reproduktionens rytmer, kroppsvikt, viloläge och migration.

Kunskap om djurens respons på förändringar i fotoperioden har varit användbart för människor. Till exempel hos boskap försöker olika studier förstå hur mjölkproduktionen påverkas. Hittills har det bekräftats att långa dagar ökar nämnda produktion.

referenser

1. Campbell, NA (2001). Biologi: begrepp och relationer. Pearson Education.
2. Dahl, GE, Buchanan, BA, & Tucker, HA (2000). Fotoperiodiska effekter på mjölkkött: en översyn. Journal of milk science, 83 (4), 885-893.
3. Garner, WW, & Allard, HA (1920). Effekt av den relativa längden på dag och natt och andra miljöfaktorer på tillväxt och reproduktion hos växter. Månadsvis vädergranskning, 48 (7), 415-415.
4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). Den molekylära grunden för mångfald i de fotoperiodiska blomningssvaren av Arabidopsis och ris. Växtfysiologi, 135 (2), 677-84.
5. Jackson, SD (2009). Anläggningssvar på fotoperiod. Ny fytolog, 181 (3), 517-531.
6. Lee, BD, Cha, JY, Kim, MR, Paek, NC, & Kim, WY (2018). Fotoperiodavkänningssystem för timing av blomning i växter. BMB rapporter, 51 (4), 163-164.
7. Romero, JM, & Valverde, F. (2009). Evolutionärt bevarade fotoperiodmekanismer i växter: när visades växtens fotoperiodiska signalering? Växtsignalering och beteende, 4 (7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodism hos insekter och andra djur. I Photobiology (s. 389-416). Springer, New York, NY.
9. Walton, JC, Weil, ZM, & Nelson, RJ (2010). Påverkan av fotoperiod på hormoner, beteende och immunfunktion. Frontiers in neuroendocrinology, 32 (3), 303-19.