Fotoperiod v rastlinah in živalih



The fotoperiode To je količina svetlobe in teme v 24-urnem ciklu. V območju ekvatorja - kjer ima zemljepisna širina vrednost nič - je stalna in pravična, z 12 urami svetlobe in 12 urami teme \ t.

Odziv na fotoperiod je biološki pojav, pri katerem organizmi spreminjajo nekatere svoje značilnosti - razmnoževanje, rast, obnašanje - odvisno od variacije svetlobe, letnih časov in sončnega cikla..

Na splošno se fotoperiod običajno preuči v rastlinah. Cilj je razumeti, kako spreminjanje parametra osvetljenosti spreminja kalivost, presnovo, proizvodnjo cvetov, interval mirovanja brstov ali drugo značilnost.

Zaradi prisotnosti posebnih pigmentov, imenovanih fitohromi, lahko rastline zaznajo okoljske spremembe, ki se pojavljajo v njihovem okolju..

Iz dokazov izhaja, da na razvoj rastlin vpliva število prejetih ur. Na primer, v državah z označenimi letnimi časi drevesa zmanjšajo svojo rast v jesenskih sezonah, kjer se svetlobno obdobje skrajša..

Pojav se razteza na člane živalskega kraljestva. Fotoperiod lahko vpliva na njegovo reprodukcijo in vedenje.

Fotoperiod so leta 1920 odkrili Garner in Allard. Ti raziskovalci so pokazali, da nekatere rastline spreminjajo cvetenje kot odgovor na spremembe v dolžini dneva.

Indeks

  • 1 Zakaj nastopi fotoperiod?
  • 2 Prednosti odziva na fotoperiode
  • 3 Fotoperiod v rastlinah
    • 3.1 Cvetenje
    • 3.2 Rastline z dolgimi dnevi in ​​kratkimi dnevi
    • 3.3 Zakasnitev
    • 3.4 Kombinacija z drugimi okoljskimi dejavniki
  • 4 Fotoperiod pri živalih
  • 5 Reference

Zakaj nastopi fotoperiod?

Ko se oddaljujemo od tega območja, se svetlobni in temni časi spremenijo kot odziv na nagib zemeljske osi proti soncu.

Ko se premikamo od ekvatorja do pola, so razlike med svetlimi in temnimi bolj označene - zlasti na polih, kjer najdemo 24 ur svetlobe ali teme, odvisno od časa leta..

Poleg tega letna rotacija zemlje okoli sonca povzroči, da se fotoperiod spreminja skozi vse leto (z izjemo ekvatorja). Na ta način so poletni dnevi daljši, pozimi pa krajši.

Prednosti odziva na fotoperiod

Sposobnost usklajevanja določenih razvojnih procesov z določenim letnim časom, kjer obstajajo velike verjetnosti, da bodo pogoji ugodnejši, prinaša številne prednosti. To se dogaja pri rastlinah, živalih in celo pri nekaterih glivah.

Za organizme je koristno, da se razmnožujejo v času leta, ko mladičev ni treba soočati z ekstremnimi pogoji zime. To bo nedvomno povečalo preživetje mladičev, kar bo skupini zagotovilo jasno prilagodljivo prednost.

Z drugimi besedami, mehanizem naravne selekcije bo spodbujal širjenje tega pojava v organizmih, ki so pridobili mehanizme, ki jim omogočajo, da preizkusijo okolje in se odzovejo na spremembe v obdobju fotoperije..

Fotoperiod v rastlinah

Pri rastlinah je trajanje dni izrazito vplivalo na mnoge njegove biološke funkcije. Nato bomo opisali glavne procese, na katere vpliva dolžina dneva in noči:

Cvetenje

V preteklosti so bile rastline razvrščene v dolge, kratkotrajne ali nevtralne rastline. Mehanizmi rastlin za merjenje teh dražljajev so zelo prefinjeni.

Trenutno je bilo ugotovljeno, da ima protein CONSTANS pomembno vlogo pri cvetenju, da se aktivira na drugo majhno beljakovino, ki se premika skozi žilne snope in aktivira razvojni program v reproduktivnem meristemu in inducira proizvodnjo cvetov.

Rastline z dolgimi dnevi in ​​kratkimi dnevi

Dolgotrajne rastline cvetijo hitreje le, če je izpostavljenost svetlobi trajala določeno število ur. Pri tej vrsti rastlin cvetenje ne bo, če trajanje temne dobe preseže določeno vrednost. Ta "kritična vrednost" svetlobe je odvisna od vrste.

Tovrstne rastline cvetijo spomladi ali zgodaj poleti, kjer svetlobna vrednost ustreza minimalnim zahtevam. V tej kategoriji so uvrščene redkev, solata in lilija.

Nasprotno pa rastline s krajšim dnevom potrebujejo manjšo izpostavljenost svetlobi. Na primer, nekatere rastline, ki cvetijo ob koncu poletja, jeseni ali pozimi, so kratki dnevi. Med njimi so krizanteme, cvetlična ali božična zvezda in nekatere vrste soje.

Latency

Stanja latence so koristna za rastline, saj jim omogočajo, da se soočajo z neugodnimi okoljskimi pogoji. Na primer, rastline, ki živijo v severnih širinah, uporabljajo jesensko zmanjšanje trajanja dneva kot opozorilo na mraz.

Na ta način lahko razvijejo stanje mirovanja, ki jim bo pomagalo pri spopadanju z ledenimi temperaturami, ki prihajajo.

V primeru jeter lahko preživijo v puščavi, ker uporabljajo dolge dni kot signal za vstop v mirovanje v sušnih obdobjih..

Kombinacija z drugimi okoljskimi dejavniki

Velikokrat odziv rastline ni določen z enim okoljskim dejavnikom. Poleg trajanja svetlobe, temperature, so sončno sevanje in koncentracije dušika pogosto odločilni dejavniki pri razvoju.

Na primer, v rastlinah vrste Hyoscyamus niger postopek cvetenja se ne bo zgodil, če ne ustreza zahtevam fotoperiode, poleg tega pa tudi vernalization (najmanjša količina zahtevanega hladu)..

Fotoperiod pri živalih

Kot smo videli, trajanje dneva in noči omogoča živalim sinhronizacijo njihovih reproduktivnih faz z ugodnimi letnimi časi..

Sesalci in ptice se ponavadi razmnožujejo spomladi, kot odziv na podaljšanje dni, in žuželke postanejo ličinke v jeseni, ko se dnevi skrajšajo. Informacije o odzivu na fotoperiod pri ribah, dvoživkah in plazilcih so omejene.

Pri živalih je nadzor fotoperiode večinoma hormonska. Ta pojav je posredovan z izločanjem melatonina v epifizo, ki jo močno ovira prisotnost svetlobe..

Izločanje hormonov je večje v času teme. Tako se signali fotoperioda prevedejo v izločanje melatonina.

Ta hormon je odgovoren za aktiviranje specifičnih receptorjev, ki se nahajajo v možganih in v hipofizi, ki uravnavajo razmnoževanje, telesno težo, prezimovanje in migracijo..

Znanje o odzivu živali na spremembe fotoperiode je bilo koristno za človeka. Na primer, pri živinoreji si različne študije prizadevajo razumeti, kako je prizadeta proizvodnja mleka. Doslej je bilo potrjeno, da dolgi dnevi povečujejo to proizvodnjo.

Reference

  1. Campbell, N. A. (2001). Biologija: Koncepti in odnosi. Pearson Education.
  2. Dahl, G.E., Buchanan, B.A., & Tucker, H.A. (2000). Fotoperiodični učinki na mlečno govedo: pregled. Revija za mlekarsko znanost, 83(4), 885-893.
  3. Garner, W. W., & Allard, H.A. (1920). Vpliv relativne dolžine dneva in noči ter drugih dejavnikov okolja na rast in razmnoževanje v rastlinah. Mesečni vremenski pregled, 48(7), 415-415.
  4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). Molekularna osnova raznolikosti fotoperiodičnih cvetočih odzivov Arabidopsisa in riža. Rastlinska fiziologija, 135(2), 677-84.
  5. Jackson, S. D. (2009). Odzivi rastlin na fotoperiod. Novi fitolog, 181(3), 517-531.
  6. Lee, B.D., Cha, J. Y., Kim, M.R., Paek, N.C., & Kim, W.Y. (2018). Sistem za zaznavanje fotoperiode za čas cvetenja v rastlinah. Poročila BMB, 51(4), 163-164.
  7. Romero, J.M., & Valverde, F. (2009). Evolucijsko ohranjeni fotoperiodični mehanizmi v rastlinah: kdaj se pojavlja fotoperiodična signalizacija rastlin?. Rastlinska signalizacija in vedenje, 4(7), 642-4.
  8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodizem pri insektih in drugih živalih. V Fotobiologija (str. 389-416). Springer, New York, NY.
  9. Walton, J.C., Weil, Z.M., & Nelson, R.J. (2010). Vpliv fotoperioda na hormone, obnašanje in imunsko funkcijo. Meje v nevroendokrinologiji, 32(3), 303-19.