Fotoperioda v rastlinách a zvieratách



fotoperióda Je to množstvo svetla a tmy v 24-hodinovom cykle. V zóne rovníka - kde má zemepisná šírka hodnotu nula - je konštantná a spravodlivá, s 12 hodinami svetla a 12 hodinami tmy.

Reakcia na fotoperiodu je biologický jav, v ktorom organizmy modifikujú niektoré zo svojich vlastností - reprodukciu, rast, správanie - v závislosti od variácie svetla, ročných období a slnečného cyklu..

Fotoperioda sa spravidla študuje na rastlinách. Cieľom je pochopiť, ako zmeny v parametri osvetlenia menia klíčivosť, metabolizmus, produkciu kvetov, interval dormancie pukov alebo inú charakteristiku..

Vďaka prítomnosti špeciálnych pigmentov, nazývaných fytochrómy, sú rastliny schopné detekovať environmentálne zmeny, ku ktorým dochádza v ich prostredí.

Podľa dôkazov je vývoj rastlín ovplyvnený počtom prijatých hodín. Napríklad v krajinách s vyznačenými ročnými obdobiami majú stromy tendenciu znižovať svoj rast v období jesene, kde sa fotoperióda skracuje.

Tento fenomén sa rozširuje na členov živočíšnej ríše. Fotoperioda je schopná ovplyvniť jeho reprodukciu a správanie.

Fotoperiodu objavili v roku 1920 Garner a Allard. Títo výskumníci ukázali, že niektoré rastliny modifikujú svoje kvitnutie v závislosti na zmenách dennej dĺžky.

index

  • 1 Prečo nastane fotoperioda?
  • 2 Výhody reakcie na fotoperiodu
  • 3 Fotoperióda v rastlinách
    • 3.1
    • 3.2. Dlhé a krátke dni
    • 3.3 Latencia
    • 3.4 Kombinácia s inými faktormi životného prostredia
  • 4 Fotoperioda u zvierat
  • 5 Referencie

Prečo dochádza k fotoperióde?

Keď sa pohybujeme od tejto oblasti, časy svetla a tmy sa menia v závislosti od naklonenia osi Zeme smerom k Slnku.

Keď sa presunieme z rovníka na ktorýkoľvek z pólov, rozdiely medzi svetlom a tmou sú výraznejšie - najmä na póloch, kde nájdeme 24 hodín svetla alebo tmy, v závislosti od ročného obdobia.

Okrem toho, ročná rotácia zeme okolo Slnka spôsobí zmenu fotoperiódy v priebehu roka (s výnimkou rovníka). Týmto spôsobom sú dni dlhšie v lete a kratšie v zime.

Výhody reakcie na fotoperiodu

Schopnosť koordinovať určité vývojové procesy s konkrétnym ročným obdobím, kde sú vysoké pravdepodobnosti, že podmienky budú priaznivejšie, prináša množstvo výhod. To sa vyskytuje v rastlinách, zvieratách a dokonca aj v určitých hubách.

Pre organizmy je výhodné rozmnožovať sa v obdobiach roka, kedy mladiství nemusia čeliť extrémnym podmienkam zimy. To nepochybne zvýši prežitie potomkov, čo skupine poskytne jasnú adaptačnú výhodu.

Inými slovami, mechanizmus prirodzeného výberu bude podporovať šírenie tohto javu v organizmoch, ktoré získali mechanizmy, ktoré im umožnia sondovať prostredie a reagovať na zmeny vo fotoperióde..

Fotoperioda v rastlinách

V rastlinách trvanie dní má výrazný vplyv na mnohé jeho biologické funkcie. Ďalej popíšeme hlavné procesy, ktoré sú ovplyvnené dĺžkou dňa a noci:

kvitnúce

Z historického hľadiska boli rastliny klasifikované ako rastliny dlhé, krátke alebo neutrálne. Mechanizmy rastlín na meranie týchto stimulov sú veľmi sofistikované.

V súčasnosti sa zistilo, že proteín nazývaný CONSTANS má významnú úlohu v kvitnutí, aktivuje sa na iný malý proteín, ktorý sa pohybuje cez cievne zväzky a aktivuje program rozvoja v reprodukčnom meristéme a indukuje produkciu kvetov..

Rastliny s dlhými dňami a krátkymi dňami

Dlhodobé rastliny kvitnú rýchlejšie len vtedy, keď vystavenie svetlu trvá určitý počet hodín. V tomto type rastlín sa kvitnutie nevyskytne, ak doba trvania tmy prekročí určitú hodnotu. Táto "kritická hodnota" svetla sa mení v závislosti od druhu.

Tento typ rastlín kvitne počas jari alebo začiatkom leta, kde svetelná hodnota spĺňa minimálnu požiadavku. Do tejto kategórie sa zaraďujú reďkovky, šalát a ľalia.

Naopak krátkodobé rastliny vyžadujú nižšie vystavenie svetlu. Napríklad, niektoré rastliny, ktoré kvitnú na konci leta, na jeseň alebo v zime, sú krátke dni. Patria sem chryzantémy, kvetina alebo vianočná hviezda a niektoré druhy sóje.

latencia

Stavy latencie sú užitočné pre rastliny, pretože im umožňujú čeliť nepriaznivým environmentálnym podmienkam. Napríklad rastliny, ktoré žijú v severných zemepisných šírkach, používajú skrátenie trvania dňa na jeseň ako varovanie pred chladom.

Týmto spôsobom môžu vyvinúť stav pokoja, ktorý im pomôže vyrovnať sa s mrazivými teplotami, ktoré majú prísť.

V prípade pečene, môžu prežiť v púšti, pretože používajú dlhé dni ako signál na vstup do dormancie počas suchých období..

Kombinácia s inými faktormi životného prostredia

Mnohonásobne nie je reakcia rastliny určená jedným environmentálnym faktorom. Okrem trvania svetla, teploty, slnečné žiarenie a koncentrácie dusíka sú často rozhodujúcimi faktormi vo vývoji.

Napríklad v rastlinách tohto druhu Hyoscyamus niger proces kvitnutia sa nevyskytne, ak nespĺňa požiadavky fotoperiódy a navyše vernalizáciu (minimálne požadované množstvo chladu).

Fotoperioda u zvierat

Ako sme videli, trvanie dňa a noci umožňuje zvieratám synchronizovať ich reprodukčné štádiá s priaznivými ročnými obdobiami..

Cicavce a vtáky sa zvyčajne rozmnožujú na jar v reakcii na predĺženie dní a hmyz má tendenciu stať sa na jeseň larvami, keď sa dni skracujú. Informácie o reakcii na fotoperiodu u rýb, obojživelníkov a plazov sú obmedzené.

U zvierat je fotoperiodická kontrola väčšinou hormonálna. Tento jav je sprostredkovaný vylučovaním melatonínu v epifýze, ktorá je silne inhibovaná prítomnosťou svetla..

Sekrécia hormónov je väčšia v období tmy. Signály fotoperiódy sú tak preložené do sekrécie melatonínu.

Tento hormón je zodpovedný za aktiváciu špecifických receptorov nachádzajúcich sa v mozgu a hypofýze, ktoré regulujú rytmy reprodukcie, telesnej hmotnosti, hibernácie a migrácie..

Poznatky o reakcii zvierat na zmeny vo fotoperióde boli užitočné pre človeka. Napríklad v prípade hospodárskych zvierat sa rôzne štúdie snažia pochopiť, ako je ovplyvnená produkcia mlieka. Doteraz sa potvrdilo, že dlhé dni túto produkciu zvyšujú.

referencie

  1. Campbell, N.A. (2001). Biológia: koncepty a vzťahy. Pearson Education.
  2. Dahl, G.E., Buchanan, B.A., & Tucker, H.A. (2000). Fotoperiodické účinky na dojnice: prehľad. Časopis o mliekárenstve, 83(4), 885-893.
  3. Garner, W. W., & Allard, H. A. (1920). Vplyv relatívnej dĺžky dňa a noci a ďalších faktorov prostredia na rast a reprodukciu v rastlinách. Mesačná kontrola počasia, 48(7), 415-415.
  4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). Molekulárny základ diverzity vo fotoperiodických kvitnúcich reakciách Arabidopsis a ryže. Fyziológia rastlín, 135(2), 677-84.
  5. Jackson, S. D. (2009). Reakcie rastlín na fotoperiodu. Nový fytolog, 181(3), 517-531.
  6. Lee, B. D., Cha, J. Y., Kim, M. R., Paek, N.C., & Kim, W.Y. (2018). Fotoperiodický systém snímania pre načasovanie kvitnutia v rastlinách. BMB správy, 51(4), 163-164.
  7. Romero, J. M., & Valverde, F. (2009). Evolučne konzervované fotoperiodické mechanizmy v rastlinách: kedy sa objavila fotoperiodická signalizácia rastlín?. Rastlinná signalizácia a správanie, 4(7), 642-4.
  8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodizmus u hmyzu a iných zvierat. v fotobiológia (str. 389-416). Springer, New York, NY.
  9. Walton, J. C., Weil, Z. M., & Nelson, R.J. (2010). Vplyv fotoperiódy na hormóny, správanie a imunitné funkcie. Hranice v neuroendokrinológii, 32(3), 303-19.