FOTOPERIOADA: ÎN PLANTE ȘI ANIMALE - BIOLOGIE - 2025

Fotoperioada este cantitatea de lumină și întuneric într - un ciclu de 24 de ore. În zona ecuatorului - unde latitudinea ia o valoare de zero - este constantă și echitabilă, cu 12 ore de lumină și 12 ore de întuneric.

Răspunsul la fotoperioadă este un fenomen biologic în care organismele modifică o parte din caracteristicile lor - reproducere, creștere, comportament - în funcție de variația luminii, anotimpurile și ciclul solar.

Fotoperioada afectează germinarea semințelor. Sursa: pixabay.com

În general, fotoperioada este de obicei studiată la plante. Acesta încearcă să înțeleagă modul în care variațiile parametrului de iluminare modifică germinarea, metabolismul, producția de flori, intervalul de dormit al mugurilor sau alte caracteristici.

Datorită prezenței pigmenților speciali, numiți fitocromi, plantele sunt capabile să detecteze schimbările de mediu care apar în împrejurimile lor.

Conform dovezilor, dezvoltarea plantelor este afectată de numărul de ore primite. De exemplu, în țările cu anotimpuri marcate, copacii tind să-și reducă creșterea în anotimpurile de toamnă, unde fotoperioada este mai scurtă.

Fenomenul se extinde la membrii regnului animal. Fotoperioada este capabilă să-i afecteze reproducerea și comportamentul.

Fotoperioada a fost descoperită în 1920 de Garner și Allard. Acești cercetători au arătat că unele plante își modifică înflorirea, ca răspuns la modificările din durata zilei.

De ce apare fotoperioada?

Pe măsură ce ne îndepărtăm de această zonă, timpurile de lumină și întuneric se schimbă ca răspuns la înclinarea axei pământului spre soare.

Când trecem de la ecuator la oricare dintre poli, diferențele dintre lumină și întuneric sunt mai marcate - în special la stâlpi, unde găsim 24 de ore de lumină sau întuneric, în funcție de perioada anului.

În plus, rotația anuală a pământului în jurul soarelui face ca fotoperioada să se schimbe pe tot parcursul anului (cu excepția ecuatorului). Astfel, zilele sunt mai lungi vara și mai scurte iarna.

Avantajele răspunsului la fotoperioadă

Capacitatea de a coordona anumite procese de dezvoltare cu o anumită perioadă a anului în care există o mare probabilitate ca condițiile să fie mai favorabile conferă o serie de avantaje. Acest lucru apare la plante, animale și chiar anumiți ciuperci.

Pentru organisme este avantajos să se reproducă în perioadele anului în care minorii nu trebuie să facă față condițiilor extreme ale unei ierni. Aceasta, fără îndoială, va crește supraviețuirea urmașilor, oferind un avantaj adaptativ clar grupului.

Cu alte cuvinte, mecanismul selecției naturale va favoriza difuzarea acestui fenomen în organismele care au dobândit mecanisme care le permit să sondeze mediul înconjurător și să răspundă la schimbările din fotoperioadă.

Fotoperioada în plante

La plante, durata zilei are efecte marcante asupra multor funcții biologice ale acestora. Mai jos vom descrie principalele procese care sunt afectate de durata zilei și a nopții:

Înflorire

Istoric, plantele au fost clasificate ca plante lungi, zile scurte sau neutre. Mecanismele vegetale pentru măsurarea acestor stimuli sunt foarte sofisticate.

În prezent, s-a stabilit că o proteină numită CONSTANS are un rol semnificativ în înflorire, activată la o altă proteină mică care se deplasează prin mănunchii vasculare și activează un program de dezvoltare într-un meristem reproductiv și induce producția de flori.

Plante de zile lungi și scurte

Plantele de zi lungă înflorește mai repede numai atunci când expunerea la lumină durează un număr de ore. În aceste tipuri de plante, înflorirea nu va avea loc dacă durata perioadei întunecate este depășită cu o anumită valoare. Această „valoare critică” a luminii variază în funcție de specie.

Aceste tipuri de plante înfloresc în timpul primăverii sau la începutul verii, unde valoarea lumină îndeplinește cerința minimă. Ridichile, salata și crinul sunt clasificate în această categorie.

În schimb, plantele de zi scurtă necesită expuneri mai mici la lumină. De exemplu, unele plante care înfloresc la sfârșitul verii, toamna sau iarna sunt de zi scurtă. Printre acestea, crizantemele, floarea sau steaua de Crăciun și câteva soiuri de soia ies în evidență.

Latență

Starea de latență este utilă pentru plante, deoarece le permite să facă față condițiilor nefavorabile de mediu. De exemplu, plantele care trăiesc în latitudinile nordice folosesc lungimea zilei redusă toamna ca avertizare pentru frig.

În acest fel, pot dezvolta o stare latentă care îi va ajuta să facă față temperaturilor de îngheț care vor urma.

În cazul viermilor de ficat, aceștia pot supraviețui în deșert, deoarece folosesc zile lungi ca semnal pentru a intra în dormit în perioadele aride.

Combinație cu alți factori de mediu

De multe ori răspunsul plantei nu este determinat de un singur factor de mediu. Pe lângă durata luminii, temperatura, radiațiile solare și concentrațiile de azot sunt de obicei factori decisivi în dezvoltare.

De exemplu, la plantele din specia Hyoscyamus niger, procesul de înflorire nu va avea loc dacă nu îndeplinește cerințele fotoperioadei și, de asemenea, de vernalizare (cantitatea minimă de frig necesară).

Fotoperioada la animale

După cum am văzut, durata zilei și a nopții permite animalelor să-și sincronizeze etapele de reproducere cu perioadele favorabile ale anului.

Mamiferele și păsările se reproduc de obicei primăvara, ca răspuns la prelungirea zilelor, iar insectele devin de obicei larve toamna, când zilele se scurtează. Informațiile cu privire la răspunsul la fotoperioadă la pești, amfibieni și reptile sunt limitate.

La animale, controlul fotoperioadei este în mare parte hormonal. Acest fenomen este mediat de secreția de melatonină în glanda pineală, care este puternic inhibată de prezența luminii.

Secreția hormonală este mai mare în perioadele de întuneric. Astfel, semnalele fotoperiodului sunt traduse în secreția de melatonină.

Acest hormon este responsabil de activarea receptorilor specifici localizați în creier și în glanda pituitară care reglează ritmurile de reproducere, greutatea corporală, hibernarea și migrația.

Cunoașterea răspunsului animalelor la schimbările fotoperioadei a fost utilă pentru om. De exemplu, la animale, diverse studii încearcă să înțeleagă cum este afectată producția de lapte. Până în prezent s-a confirmat că producția a crescut mai mult timp.

Referințe

1. Campbell, NA (2001). Biologie: concepte și relații. Pearson Education.
2. Dahl, GE, Buchanan, BA, & Tucker, HA (2000). Efecte fotoperiodice asupra bovinelor lactate: o recenzie. Journal of lactation science, 83 (4), 885-893.
3. Garner, WW, & Allard, HA (1920). Efectul duratei relative a zilei și a nopții și a altor factori ai mediului asupra creșterii și reproducerii la plante. Revizuirea lunară a vremii, 48 (7), 415-415.
4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). Baza moleculară a diversității în răspunsurile fotoperiodice de înflorire ale Arabidopsisului și orezului. Fiziologia plantelor, 135 (2), 677-84.
5. Jackson, SD (2009). Răspunsurile plantelor la fotoperioadă. Nou fitolog, 181 (3), 517-531.
6. Lee, BD, Cha, JY, Kim, MR, Paek, NC, & Kim, WY (2018). Sistem de detecție fotoperiodă pentru sincronizarea înfloririi în plante. Rapoarte BMB, 51 (4), 163-164.
7. Romero, JM, & Valverde, F. (2009). Mecanisme de fotoperiodă conservate în mod evolutiv la plante: când a apărut semnalizarea fotoperiodică a plantelor ?. Semnalizarea și comportamentul plantelor, 4 (7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodism la insecte și alte animale. În fotobiologie (pp. 389-416). Springer, New York, NY.
9. Walton, JC, Weil, ZM și Nelson, RJ (2010). Influența fotoperioadei asupra hormonilor, comportamentului și funcției imunitare. Frontiere în neuroendocrinologie, 32 (3), 303-19.