FOTOPERIOD: HOS PLANTER OG DYR - BIOLOGI - 2026

Den fotoperiode er mengden av lys og mørke i en 24-timers syklus. I ekvatorens område - der breddegrad tar en verdi av null - er den konstant og rettferdig, med 12 timers lys og 12 timers mørke.

Responsen på fotoperioden er et biologisk fenomen der organismer endrer noen av sine egenskaper - reproduksjon, vekst, atferd - avhengig av lysvariasjonen, årstidene og solsyklusen.

Fotoperioden påvirker frøens spiring. Kilde: pixabay.com

Generelt studeres fotoperioden i planter. Den søker å forstå hvordan variasjoner i belysningsparameteren endrer spiring, metabolisme, blomsterproduksjon, intervallet mellom knoppens sovende eller andre egenskaper.

Takket være tilstedeværelsen av spesielle pigmenter, kalt fytokromer, er planter i stand til å oppdage miljøendringene som skjer i omgivelsene.

I følge bevisene påvirkes plantenes utvikling av antall timer som er mottatt. For eksempel, i land med markerte årstider, har trær en tendens til å avta i høstsesongene, der fotoperasjonen er kortere.

Fenomenet strekker seg til medlemmene i dyreriket. Fotoperioden kan påvirke reproduksjonen og oppførselen.

Fotoperioden ble oppdaget i 1920 av Garner og Allard. Disse forskerne viste at noen planter modifiserer blomstringen sin som svar på endringer i lengden på dagen.

Hvorfor skjer fotoperioden?

Når vi beveger oss bort fra dette området, endres tidene for lys og mørke som svar på skråningen av jordens akse mot solen.

Når vi beveger oss fra ekvator til en av polene, er forskjellene mellom lys og mørke mer markerte - spesielt ved polene, hvor vi finner 24 timer med lys eller mørke, avhengig av årstiden.

I tillegg fører den årlige rotasjonen av jorden rundt solen til at fotoperioden endres gjennom året (med unntak av ekvator). Dermed er dagene lengre om sommeren og kortere om vinteren.

Fordeler med å svare på fotoperioden

Evnen til å koordinere visse utviklingsprosesser med en bestemt tid på året der det er stor sannsynlighet for at forholdene vil være gunstigere gir en rekke fordeler. Dette forekommer i planter, dyr og til og med visse sopp.

For organismene er det en fordel å reprodusere på tider av året der ungdyrene ikke trenger å møte de ekstreme forholdene på en vinter. Dette vil utvilsomt øke overlevelsen til avkommet, og gi en tydelig adaptiv fordel for gruppen.

Med andre ord, mekanismen for naturlig seleksjon vil favorisere diffusjonen av dette fenomenet i organismer som har anskaffet mekanismer som lar dem undersøke miljøet og reagere på endringer i fotoperioden.

Fotoperiod i planter

I planter har dagelengden markerte effekter på mange av deres biologiske funksjoner. Nedenfor beskriver vi hovedprosessene som blir påvirket av lengden på dag og natt:

blomstring

Historisk har planter blitt klassifisert som langdag, kortdag eller nøytrale planter. Plantemekanismer for å måle disse stimuli er veldig sofistikerte.

For tiden er det blitt bestemt at et protein kalt CONSTANS har en betydelig rolle i blomstring, aktivert til et annet lite protein som beveger seg gjennom de vaskulære buntene og aktiverer et utviklingsprogram i et reproduktivt meristem og induserer blomsterproduksjon.

Langdags- og kortdagsplanter

Langdagsplanter blomstrer raskere bare når eksponering for lys varer i et antall timer. I disse plantetypene vil blomstringen ikke forekomme hvis varigheten av den mørke perioden overskrides med en bestemt verdi. Denne "kritiske verdien" av lys varierer avhengig av art.

Denne typen planter blomstrer om våren eller forsommeren, der lysverdien tilfredsstiller minimumskravet. Reddik, salat og lilje er klassifisert i denne kategorien.

I kontrast krever kortdagers planter lavere lyseksponering. Noen planter som blomstrer på sensommeren, høsten eller vinteren er for eksempel korte dager. Blant disse skiller seg ut krysantemum, juleblomsten eller -stjernen og noen soyasorter.

Ventetid

Latensitetstilstander er nyttige for planter, da de lar dem takle ugunstige miljøforhold. For eksempel bruker planter som lever i nordlige breddegrader den reduserte daglengden på høsten som en advarsel for kulde.

På denne måten kan de utvikle en sovende tilstand som vil hjelpe dem å takle frysetemperaturene som kommer.

Når det gjelder levervorter, kan de overleve i ørkenen fordi de bruker lange dager som et signal for å gå i dvale i tørre perioder.

Kombinasjon med andre miljøfaktorer

Mange ganger blir ikke responsen fra anlegget bestemt av en enkelt miljøfaktor. I tillegg til varigheten av lys, er temperatur, solstråling og nitrogenkonsentrasjoner vanligvis avgjørende faktorer i utviklingen.

For eksempel hos planter av arten Hyoscyamus niger, vil blomstringsprosessen ikke skje hvis den ikke oppfyller kravene til fotoperioden, og også for vernalisering (minimum mengde kulde kreves).

Fotoperiod hos dyr

Som vi så, lar lengden på dag og natt dyr synkronisere sine reproduksjonsstadier med gunstige tider på året.

Pattedyr og fugler formerer seg vanligvis om våren, som svar på forlengelsen av dagene, og insekter blir vanligvis larver om høsten, når dagene blir kortere. Informasjon om responsen på fotoperiod hos fisk, amfibier og krypdyr er begrenset.

Hos dyr er fotoperiodkontroll stort sett hormonell. Dette fenomenet er mediert av sekresjon av melatonin i pinealkjertelen, som sterkt hemmes av tilstedeværelsen av lys.

Hormonell sekresjon er større i perioder med mørke. Dermed blir fotoperasjonssignalene oversatt til melatoninsekresjon.

Dette hormonet er ansvarlig for å aktivere spesifikke reseptorer lokalisert i hjernen og i hypofysen som regulerer reproduksjonens rytmer, kroppsvekt, dvalemodus og migrasjon.

Kunnskap om dyrenes respons på endringer i fotoperioden har vært nyttig for mennesker. For eksempel hos husdyr prøver forskjellige studier å forstå hvordan melkeproduksjonen påvirkes. Så langt er det bekreftet at lange dager øker nevnte produksjon.

referanser

1. Campbell, NA (2001). Biologi: begreper og relasjoner. Pearson Education.
2. Dahl, GE, Buchanan, BA, & Tucker, HA (2000). Fotoperiodiske effekter på melkefe: en gjennomgang. Journal ofairy science, 83 (4), 885-893.
3. Garner, WW, & Allard, HA (1920). Effekt av den relative lengden på dag og natt og andre faktorer i miljøet på vekst og reproduksjon i planter. Månedlig væranmeldelse, 48 (7), 415-415.
4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). Det molekylære grunnlaget for mangfold i de fotoperiodiske blomstringsresponsene 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). Fotoperiod sensing system for tidspunkt for blomstring i planter. BMB rapporter, 51 (4), 163-164.
7. Romero, JM, & Valverde, F. (2009). Evolusjonært konserverte fotoperasjonsmekanismer i planter: når dukket plantefotoperiodisk signalering opp ?. Plantsignalering og -atferd, 4 (7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodisme hos insekter og andre dyr. I Photobiology (s. 389-416). Springer, New York, NY.
9. Walton, JC, Weil, ZM, & Nelson, RJ (2010). Påvirkning av fotoperiod på hormoner, atferd og immunfunksjon. Frontiers in neuroendocrinology, 32 (3), 303-19.