Φωτοπερίοδος σε φυτά και ζώα

Το φωτοπεριόδου Είναι η ποσότητα του φωτός και του σκότους σε έναν κύκλο 24 ωρών. Στη ζώνη του ισημερινού - όπου το γεωγραφικό πλάτος παίρνει μηδενική τιμή - είναι σταθερή και δίκαιη, με 12 ώρες φωτός και 12 ώρες σκοτάδι.

Η ανταπόκριση στην φωτοπερίοδο είναι ένα βιολογικό φαινόμενο όπου οι οργανισμοί μεταβάλλουν μερικά από τα χαρακτηριστικά τους - αναπαραγωγή, ανάπτυξη, συμπεριφορά - ανάλογα με την ποικιλία του φωτός, των εποχών και του ηλιακού κύκλου.

Γενικά, η φωτοπερίοδος συνήθως μελετάται σε φυτά. Στόχος είναι να κατανοήσουμε τον τρόπο με τον οποίο οι παραλλαγές στην παράμετρο φωτισμού τροποποιούν τη βλάστηση, το μεταβολισμό, την παραγωγή λουλουδιών, το διάστημα παγετού των μπουμπουκιών ή άλλο χαρακτηριστικό.

Χάρη στην παρουσία ειδικών χρωστικών, που ονομάζονται φυτοχρώματα, τα φυτά είναι σε θέση να ανιχνεύσουν τις περιβαλλοντικές αλλαγές που συμβαίνουν στο περιβάλλον τους.

Σύμφωνα με τα στοιχεία, η ανάπτυξη των φυτών επηρεάζεται από τον αριθμό των ωρών που έχουν παραληφθεί. Για παράδειγμα, σε χώρες με έντονες εποχές, τα δέντρα τείνουν να μειώνουν την ανάπτυξή τους τις φθινοπωρινές εποχές, όπου η φωτοπερίοδος γίνεται πιο σύντομη.

Το φαινόμενο επεκτείνεται στα μέλη του ζωικού βασιλείου. Η φωτοπερίοδος μπορεί να επηρεάσει την αναπαραγωγή και τη συμπεριφορά της.

Η φωτοπερίοδος ανακαλύφθηκε το 1920 από τους Garner και Allard. Αυτοί οι ερευνητές έδειξαν ότι ορισμένα φυτά τροποποιούν την ανθοφορία τους ως ανταπόκριση σε αλλαγές στο μήκος της ημέρας.

Ευρετήριο

• 1 Γιατί συμβαίνει η φωτοπερίοδος?
• 2 Πλεονεκτήματα απόκρισης στην φωτοπερίοδο
• 3 Φωτοπερίοδος στα φυτά
  • 3.1 Ανθοφορία
  • 3.2 Μεγάλες μέρες και ημέρες μικρών ημερών
  • 3.3 Καθυστέρηση
  • 3.4 Συνδυασμός με άλλους περιβαλλοντικούς παράγοντες
• 4 Φωτοπερίοδος στα ζώα
• 5 Αναφορές

Γιατί συμβαίνει η φωτοπερίοδος?

Καθώς απομακρύνουμε από αυτή την περιοχή, οι ανοιχτοί και οι σκοτεινές φορές αλλάζουν ως απόκριση στην κλίση του άξονα της γης προς τον ήλιο.

Όταν μεταβαίνουμε από τον ισημερινό σε κάποιον από τους πόλους, οι διαφορές μεταξύ φωτός και σκούρου είναι πιο έντονες - ιδιαίτερα στους πόλους, όπου βρίσκουμε 24 ώρες φωτός ή σκοτάδι, ανάλογα με την εποχή του χρόνου.

Επιπλέον, η ετήσια περιστροφή της γης γύρω από τον ήλιο προκαλεί την αλλαγή της φωτοπεριόδου καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους (με εξαίρεση τον ισημερινό). Με αυτόν τον τρόπο, οι ημέρες είναι μεγαλύτερες το καλοκαίρι και μικρότερες το χειμώνα.

Πλεονεκτήματα της απόκρισης στη φωτοπερίοδο

Η ικανότητα συντονισμού ορισμένων αναπτυξιακών διαδικασιών με μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο όπου υπάρχουν μεγάλες πιθανότητες ότι οι συνθήκες θα είναι πιο ευνοϊκές προσδίδει ορισμένα πλεονεκτήματα. Αυτό συμβαίνει σε φυτά, ζώα και ακόμη και σε ορισμένους μύκητες.

Για τους οργανισμούς, είναι επωφελές να αναπαράγονται σε περιόδους του έτους όπου οι νεαροί δεν έχουν να αντιμετωπίσουν τις ακραίες συνθήκες ενός χειμώνα. Αυτό, αναμφίβολα, θα αυξήσει την επιβίωση των απογόνων, προσφέροντας ένα σαφές προσαρμοστικό πλεονέκτημα στην ομάδα.

Με άλλα λόγια, ο μηχανισμός της φυσικής επιλογής θα ευνοήσει τη διάχυση αυτού του φαινομένου σε οργανισμούς που έχουν αποκτήσει μηχανισμούς που τους επιτρέπουν να διερευνήσουν το περιβάλλον και να ανταποκριθούν στις αλλαγές της φωτοπεριόδου..

Φωτοπερίοδος στα φυτά

Στα φυτά, η διάρκεια των ημερών έχει σημαντικές επιπτώσεις σε πολλές από τις βιολογικές λειτουργίες του. Στη συνέχεια θα περιγράψουμε τις κύριες διαδικασίες που επηρεάζονται από τη διάρκεια της ημέρας και της νύχτας:

Ανθίζοντας

Ιστορικά, τα φυτά έχουν ταξινομηθεί σε φυτά μεγάλης διάρκειας, μικρής ημέρας ή ουδέτερα φυτά. Οι μηχανισμοί των φυτών για τη μέτρηση αυτών των ερεθισμάτων είναι πολύ εξελιγμένοι.

Επί του παρόντος, έχει προσδιοριστεί ότι μια πρωτεΐνη που ονομάζεται CONSTANS έχει σημαντικό ρόλο στην ανθοφορία, ενεργοποιείται σε μια άλλη μικρή πρωτεΐνη που κινείται μέσω των αγγειακών δεσμών και ενεργοποιεί ένα αναπτυξιακό πρόγραμμα σε αναπαραγωγικό μερίστη και προκαλώντας την παραγωγή λουλουδιών.

Φυτά με μεγάλες μέρες και μικρές ημέρες

Τα φυτά μεγάλης διάρκειας ανθίζουν πιο γρήγορα μόνο όταν η έκθεση στο φως διαρκεί ορισμένο αριθμό ωρών. Σε αυτό το είδος φυτών δεν θα εμφανιστεί ανθοφορία εάν η διάρκεια της σκοτεινής περιόδου υπερβαίνει μια συγκεκριμένη τιμή. Αυτή η "κρίσιμη τιμή" του φωτός ποικίλει ανάλογα με το είδος.

Αυτός ο τύπος φυτών ανθίζει κατά την άνοιξη ή στις αρχές του καλοκαιριού, όπου η ελαφριά τιμή ανταποκρίνεται στην ελάχιστη απαίτηση. Ραπανάκι, μαρούλι και κρίνος κατατάσσονται σε αυτή την κατηγορία.

Αντίθετα, οι εγκαταστάσεις μικρής ημέρας απαιτούν χαμηλότερες εκθέσεις φωτός. Για παράδειγμα, μερικά φυτά που ανθίζουν στο τέλος του καλοκαιριού, το φθινόπωρο ή το χειμώνα, είναι μικρές ημέρες. Αυτά περιλαμβάνουν τα χρυσάνθεμα, το λουλούδι ή το χριστουγεννιάτικο αστέρι και μερικές ποικιλίες σόγιας.

Καθυστέρηση

Οι καταστάσεις καθυστέρησης είναι χρήσιμες για τα φυτά, καθώς τους επιτρέπει να αντιμετωπίζουν δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες. Για παράδειγμα, τα φυτά που ζουν στα βόρεια γεωγραφικά πλάτη χρησιμοποιούν τη μείωση της διάρκειας της ημέρας το φθινόπωρο ως προειδοποίηση για το κρύο.

Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να αναπτύξουν μια κατάσταση ηρεμίας που θα τους βοηθήσει να αντιμετωπίσουν τις θερμοκρασίες που πρόκειται να παγώσουν.

Στην περίπτωση των συκωτιών, μπορούν να επιβιώσουν στην έρημο επειδή χρησιμοποιούν μεγάλες ημέρες ως σήμα για να εισέλθουν σε αδρανοποίηση κατά τη διάρκεια ξηρών περιόδων.

Συνδυασμός με άλλους περιβαλλοντικούς παράγοντες

Πολλές φορές η απόκριση του φυτού δεν καθορίζεται από έναν ενιαίο περιβαλλοντικό παράγοντα. Εκτός από τη διάρκεια του φωτός, η θερμοκρασία, η ηλιακή ακτινοβολία και οι συγκεντρώσεις αζώτου είναι συχνά αποφασιστικοί παράγοντες στην ανάπτυξη.

Για παράδειγμα, στα φυτά του είδους Hyoscyamus niger η διαδικασία της ανθοφορίας δεν θα συμβεί αν δεν συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις της φωτοπεριόδου και επιπλέον την εαρινοποίηση (απαιτείται ελάχιστη ποσότητα κρύου).

Φωτοπερίοδος στα ζώα

Όπως είδαμε, η διάρκεια της ημέρας και της νύχτας επιτρέπει στα ζώα να συγχρονίζουν τις αναπαραγωγικές τους φάσεις με ευνοϊκές εποχές του έτους..

Τα θηλαστικά και τα πτηνά συνήθως αναπαράγονται την άνοιξη, σε απάντηση στην επιμήκυνση των ημερών, και τα έντομα τείνουν να γίνονται προνύμφες το φθινόπωρο, όταν οι ημέρες μειώνονται. Οι πληροφορίες σχετικά με την ανταπόκριση στην φωτοπερίοδο σε ψάρια, αμφίβια και ερπετά είναι περιορισμένες.

Στα ζώα, ο έλεγχος της φωτοπεριόδου είναι κυρίως ορμονικός. Αυτό το φαινόμενο προκαλείται από την έκκριση μελατονίνης στον επιγονικό αδένα, η οποία παρεμποδίζεται έντονα από την παρουσία φωτός.

Η έκκριση ορμονών είναι μεγαλύτερη σε περιόδους σκοταδιού. Έτσι, τα σήματα της φωτοπεριόδου μεταφράζονται στην έκκριση της μελατονίνης.

Αυτή η ορμόνη είναι υπεύθυνη για την ενεργοποίηση συγκεκριμένων υποδοχέων που βρίσκονται στον εγκέφαλο και στην υπόφυση που ρυθμίζουν τους ρυθμούς αναπαραγωγής, σωματικού βάρους, χειμερία νάρκης και μετανάστευση..

Η γνώση της απόκρισης των ζώων σε αλλαγές στην φωτοπερίοδο ήταν χρήσιμη για τον άνθρωπο. Για παράδειγμα, στο ζωικό κεφάλαιο, διάφορες μελέτες επιδιώκουν να καταλάβουν πώς επηρεάζεται η παραγωγή γάλακτος. Μέχρι στιγμής έχει επιβεβαιωθεί ότι οι μεγάλες ημέρες αυξάνουν αυτή την παραγωγή.

Αναφορές

1. Campbell, Ν. Α. (2001). Βιολογία: Έννοιες και σχέσεις. Εκπαίδευση Pearson.
2. Dahl, G.E., Buchanan, Β.Α., & Tucker, Η.Α. (2000). Φωτοπεριοδικές επιδράσεις στα γαλακτοπαραγωγά βοοειδή: Μια ανασκόπηση. Εφημερίδα της επιστήμης των γαλακτοκομικών προϊόντων, 83(4), 885-893.
3. Garner, W.W., & Allard, Η. Α. (1920). Επίδραση του σχετικού μήκους της ημέρας και της νύχτας και άλλων παραγόντων του περιβάλλοντος στην ανάπτυξη και την αναπαραγωγή στα φυτά. Μηνιαία επισκόπηση του καιρού, 48(7), 415-415.
4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). Η μοριακή βάση της ποικιλίας στις φωτοπεριοδικές αποκρίσεις ανθοφορίας του Arabidopsis και του ρυζιού. Φυσιολογία φυτών, 135(2), 677-84.
5. Jackson, S.D. (2009). Οι απαντήσεις των φυτών στη φωτοπερίοδο. Νέα φυτολόγος, 181(3), 517-531.
6. Lee, Β. D., Cha, J. Υ., Kim, Μ.Κ., Paek, N.C., & Kim, W.Y. (2018). Σύστημα ανίχνευσης φωτοπεριόδου για το χρονισμό της ανθοφορίας στα φυτά. Εκθέσεις BMB, 51(4), 163-164.
7. Romero, J. Μ., & Valverde, F. (2009). Εξελικτικά διατηρημένοι μηχανισμοί φωτοπεριορισμού στα φυτά: όταν εμφανίστηκε η φωτοπεριοδική σηματοδότηση των φυτών?. Σηματοδότηση και συμπεριφορά εγκαταστάσεων, 4(7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Φωτοπεριβάλλον σε έντομα και άλλα ζώα. Στο Φωτοβιολογία (σελ. 389-416). Springer, Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη.
9. Walton, J.C., Weil, Ζ. Μ., & Nelson, R.J. (2010). Επίδραση της φωτοπεριόδου στις ορμόνες, τη συμπεριφορά και την ανοσολογική λειτουργία. Τα σύνορα στη νευροενδοκρινολογία, 32(3), 303-19.