FOTOPERIODAS: AUGALUOSE IR GYVŪNUOSE - BIOLOGIJA - 2025

Fotoperiodas yra šviesos ir tamsoje suma per 24 valandų ciklą. Pusiaujo srityje, kur platumos reikšmė yra lygi nuliui, ji yra pastovi ir teisinga, joje yra 12 valandų šviesos ir 12 valandų tamsos.

Reakcija į fotoperiodą yra biologinis reiškinys, kai organizmai keičia kai kurias savo savybes - dauginimąsi, augimą, elgesį - priklausomai nuo šviesos kitimo, metų laikų ir saulės ciklo.

Fotoperiodas turi įtakos sėklų daigumui. Šaltinis: pixabay.com

Paprastai fotoperiodas paprastai tiriamas augaluose. Ja siekiama suprasti, kaip apšvietimo parametrų kitimai keičia daigumą, medžiagų apykaitą, gėlių augimą, pumpurų ramybės intervalą ar kitas savybes.

Dėka specialių pigmentų, vadinamų fitochromais, augalai sugeba aptikti aplinkos pokyčius, kurie vyksta jų apylinkėse.

Remiantis įrodymais, augalų vystymuisi įtakos turi gautų valandų skaičius. Pavyzdžiui, šalyse, kuriose yra ryškūs sezonai, medžiai paprastai sulėtėja rudenį, kai fotoperiodas yra trumpesnis.

Šis reiškinys apima gyvūnų karalystės narius. Fotoperiodas gali paveikti jos reprodukciją ir elgesį.

Fotoperiodas buvo atrastas 1920 m. Garner ir Allard. Šie tyrėjai parodė, kad kai kurie augalai keičia savo žydėjimą, reaguodami į dienos ilgio pokyčius.

Kodėl atsiranda fotoperiodas?

Tolstant nuo šios srities, šviesos ir tamsos laikai keičiasi atsižvelgiant į žemės ašies pasvirimą saulės link.

Kai judame iš pusiaujo į bet kurį iš polių, šviesios ir tamsios skirtumai yra ryškesni - ypač prie polių, kur yra 24 valandos šviesos ar tamsos, atsižvelgiant į metų laiką.

Be to, dėl kasmetinio žemės sukimosi aplink saulę fotoperiodas keičiasi ištisus metus (išskyrus pusiaują). Taigi dienos būna ilgesnės vasarą ir trumpesnės žiemą.

Reagavimo į fotoperiodo pranašumus

Galimybė suderinti tam tikrus vystymosi procesus tam tikru metų laiku, kai yra didesnė tikimybė, kad sąlygos bus palankesnės, suteikia nemažai pranašumų. Tai įvyksta augaluose, gyvūnuose ir net tam tikruose grybuose.

Organizmams naudinga daugintis tuo metų laiku, kai jaunikliams nereikia susidurti su ekstremaliomis žiemos sąlygomis. Tai, be abejo, padidins palikuonių išgyvenamumą, suteikiant aiškų adaptacinį pranašumą grupei.

Kitaip tariant, natūralios atrankos mechanizmas skatins šio reiškinio sklaidą organizmuose, kurie įgijo mechanizmus, leidžiančius zonduoti aplinką ir reaguoti į fotoperiodo pokyčius.

Fotoperiodas augaluose

Augaluose dienų trukmė daro didelę įtaką daugeliui jų biologinių funkcijų. Žemiau aprašysime pagrindinius procesus, kuriems įtaką daro dienos ir nakties trukmė:

Žydėjimas

Istoriškai augalai buvo klasifikuojami kaip ilgalaikiai, trumpalaikiai ar neutralūs. Augalų mechanizmai šiems dirgikliams matuoti yra labai modernūs.

Šiuo metu nustatyta, kad baltymas, vadinamas CONSTANS, turi didelę reikšmę žydėjimui, yra aktyvuotas kitam mažam baltymui, kuris juda per kraujagyslių ryšulius ir suaktyvina vystymosi programą reprodukcinėje meristemoje bei skatina gėlių augimą.

Ilgos ir trumpos dienos augalai

Ilgos dienos augalai greičiau žydi tik tada, kai šviesos poveikis trunka keletą valandų. Šių rūšių augaluose žydėjimas neįvyks, jei tam tikros vertės trukmė viršija tamsiąjį laikotarpį. Ši šviesos „kritinė vertė“ skiriasi priklausomai nuo rūšies.

Šios rūšies augalai žydi pavasarį arba vasaros pradžioje, kai šviesos vertė atitinka būtiniausius reikalavimus. Ridikai, salotos ir lelija priskiriami šiai kategorijai.

Priešingai, trumpą dieną augalams reikalingas mažesnis apšvietimas. Pvz., Kai kurie augalai, kurie žydi vasaros pabaigoje, rudenį ar žiemą, yra trumpų dienų. Tarp jų išsiskiria chrizantemos, kalėdinė gėlė ar žvaigždė ir kai kurios sojų veislės.

Latencija

Latentinės būsenos yra naudingos augalams, nes leidžia jiems susidoroti su nepalankiomis aplinkos sąlygomis. Pvz., Augalai, gyvenantys šiaurės platumose, sumažintą dienos ilgį rudenį naudoja kaip perspėjimą apie peršalimą.

Tokiu būdu jie gali sukurti neveikiančią būseną, kuri padės susidoroti su artėjančia užšalimo temperatūra.

Dėl kepenų skydų jie gali išgyventi dykumoje, nes ilgas dienas jie naudoja kaip signalą, kad permiega ramybės periodu.

Derinys su kitais aplinkos veiksniais

Daugybę kartų augalo atsaką lemia ne vienas aplinkos faktorius. Be šviesos trukmės, lemiami vystymosi veiksniai paprastai yra temperatūra, saulės radiacija ir azoto koncentracija.

Pvz., Hyoscyamus niger rūšies augaluose žydėjimo procesas neįvyks, jei jis neatitiks fotoperiodo, o taip pat ir vernalizacijos (būtiniausias šalčio kiekis).

Fotoperiodas gyvūnams

Kaip matėme, dienos ir nakties trukmė leidžia gyvūnams sinchronizuoti reprodukcijos stadijas su palankiu metų laiku.

Žinduoliai ir paukščiai dažniausiai dauginasi pavasarį, reaguodami į dienų ilgėjimą, o vabzdžiai lervomis dažniausiai tampa rudenį, kai dienos trumpėja. Informacija apie fotoaparatų, susijusių su žuvimis, varliagyviais ir ropliais, periodiškumą yra ribota.

Gyvūnams fotoperiodo kontrolė dažniausiai yra hormoninė. Šis reiškinys yra susijęs su melatonino sekrecija kankorėžinėje liaukoje, kurią stipriai slopina buvimas šviesoje.

Hormonų sekrecija yra didesnė tamsoje. Taigi fotoperiodo signalai virsta melatonino sekrecija.

Šis hormonas yra atsakingas už specifinių receptorių, esančių smegenyse ir hipofizėje, aktyvinimą, kurie reguliuoja reprodukcijos, kūno svorio, žiemos miego ir migracijos ritmus.

Žinios apie gyvūnų reakciją į fotoperiodo pokyčius buvo naudingos žmogui. Pavyzdžiui, gyvulininkyste įvairiais tyrimais siekiama suprasti, kaip turi įtakos pieno gamyba. Iki šiol buvo patvirtinta, kad ilgos dienos padidina minėtą produkciją.

Nuorodos

1. Campbell, NA (2001). Biologija: sąvokos ir santykiai. „Pearson Education“.
2. Dahl, GE, Buchanan, BA ir Tucker, HA (2000). Fotoperiodinis poveikis pieniniams galvijams: apžvalga. Pieno mokslo žurnalas, 83 (4), 885–893.
3. Garner, WW, ir Allard, HA (1920). Santykinės dienos ir nakties trukmės bei kitų aplinkos veiksnių poveikis augalų augimui ir dauginimuisi. Mėnesio orų apžvalga, 48 (7), 415–415.
4. Hayama, R., ir Coupland, G. (2004). Arabidopsis ir ryžių fotoperiodinių žydėjimo atsakų įvairovės molekulinis pagrindas. Augalų fiziologija, 135 (2), 677–84.
5. Džeksonas, SD (2009). Augalų atsakai į fotoperiodą. Naujas fitologas, 181 (3), 517–531.
6. Lee, BD, Cha, JY, Kim, MR, Paek, NC, & Kim, WY (2018). Fotoperiodo jutimo sistema augalų žydėjimo laikui nustatyti. BMB ataskaitos, 51 (4), 163–164.
7. Romero, JM, ir Valverde, F. (2009). Evoliuciškai išsaugoti fotoperiodo mechanizmai augaluose: kada atsirado augalų fotoperiodinis signalizavimas? Augalų signalizacija ir elgsena, 4 (7), 642–4.
8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodizmas vabzdžiams ir kitiems gyvūnams. In Photobiology (p. 389–416). „Springer“, Niujorkas, Niujorkas.
9. Waltonas, JC, Weilas, ZM ir Nelsonas, RJ (2010). Fotoperiodo įtaka hormonams, elgesiui ir imuninei funkcijai. Neuroendokrinologijos ribos, 32 (3), 303–19.