Fotoperioda v rostlinách a zvířatech



fotoperiodu Je to množství světla a tmy v 24hodinovém cyklu. V zóně rovníku - kde má šířka hodnotu nula - je konstantní a spravedlivá, s 12 hodinami světla a 12 hodinami tmy.

Reakce na fotoperiodu je biologický jev, kdy organismy modifikují některé ze svých vlastností - reprodukci, růst, chování - v závislosti na variabilitě světla, ročních období a slunečního cyklu..

Obecně je fotoperioda obvykle studována na rostlinách. Cílem je pochopit, jak změny v parametru osvětlení modifikují klíčivost, metabolismus, produkci květů, interval dormance pupenů nebo jinou charakteristiku..

Díky přítomnosti speciálních pigmentů, tzv. Fytochromů, jsou rostliny schopny detekovat změny prostředí, ke kterým dochází v jejich prostředí.

Podle důkazů je vývoj rostlin ovlivněn počtem přijatých hodin. Například v zemích s vyznačenými ročními obdobími mají stromy tendenci snižovat svůj růst v období podzimu, kdy se fotoperioda zkracuje..

Tento fenomén se vztahuje na členy živočišné říše. Fotoperioda je schopna ovlivnit jeho reprodukci a chování.

Fotoperioda byla objevena v roce 1920 Garnerem a Allardem. Tito vědci ukázali, že některé rostliny mění své kvetení v reakci na změny délky dne.

Index

  • 1 Proč dochází k fotoperiodě?
  • 2 Výhody reakce na fotoperiodu
  • 3 Fotoperioda v rostlinách
    • 3.1 Kvetení
    • 3.2 Rostliny s dlouhými dny a krátkými dny
    • 3.3 Latence
    • 3.4 Kombinace s jinými faktory prostředí
  • 4 Fotoperioda u zvířat
  • 5 Odkazy

Proč dochází k fotoperiodě?

Když se pohybujeme od této oblasti, časy světla a tmy se mění v závislosti na naklonění osy Země směrem ke Slunci.

Když se pohybujeme od rovníku k některému z pólů, rozdíly mezi světlem a tmou jsou výraznější - zejména u tyčí, kde nacházíme 24 hodin světla nebo tmy, v závislosti na ročním období.

Navíc, roční rotace země kolem slunce způsobí, že se fotoperioda v průběhu roku změní (s výjimkou rovníku). Tímto způsobem jsou dny delší v létě a kratší v zimě.

Výhody reakce na fotoperiodu

Schopnost koordinovat určité vývojové procesy s určitým ročním obdobím, kde jsou vysoké pravděpodobnosti, že podmínky budou příznivější, přináší řadu výhod. K tomu dochází u rostlin, zvířat a dokonce i u některých hub.

Pro organismy je výhodné rozmnožovat se v obdobích roku, kdy mladiství nemusí čelit extrémním podmínkám zimy. To nepochybně zvýší přežití potomků a poskytne skupině jasnou adaptivní výhodu.

Jinými slovy, mechanismus přirozeného výběru zvýhodní šíření tohoto jevu v organismech, které získaly mechanismy, které jim umožňují zkoumat prostředí a reagovat na změny ve fotoperiodě..

Fotoperioda v rostlinách

V rostlinách má délka dnů výrazný vliv na mnohé jeho biologické funkce. Dále popíšeme hlavní procesy, které jsou ovlivněny délkou dne a noci:

Kvetoucí

Historicky, rostliny byly klasifikované do dlouho-den, krátký-den, nebo neutrální rostliny. Mechanismy rostlin pro měření těchto podnětů jsou velmi sofistikované.

V současné době bylo zjištěno, že protein zvaný CONSTANS má významnou úlohu v kvetení, aktivuje se na další malý protein, který se pohybuje přes cévní svazky a aktivuje vývojový program v reprodukčním meristému a indukuje produkci květin.

Rostliny s dlouhými dny a krátkými dny

Dlouhé rostliny rostou rychleji, pouze pokud je expozice vystavena určitému počtu hodin. U tohoto typu rostlin nedojde k rozkvětu, pokud doba trvání tmy překročí určitou hodnotu. Tato "kritická hodnota" světla se mění v závislosti na druhu.

Tento typ rostlin kvete během jara nebo začátkem léta, kde světelná hodnota splňuje minimální požadavek. Ředkev, salát a lilie jsou zařazeny do této kategorie.

Naopak krátkodobé rostliny vyžadují nižší světelné expozice. Například, některé rostliny, které kvetou na konci léta, na podzim nebo v zimě, jsou krátké dny. Patří mezi ně chryzantémy, květina nebo vánoční hvězda a některé druhy sóji.

Latence

Stavy latence jsou užitečné pro rostliny, protože jim umožňují čelit nepříznivým podmínkám prostředí. Například rostliny, které žijí v severních zeměpisných šířkách, používají zkrácení délky dne na podzim jako varování před chladem.

Tímto způsobem mohou vyvinout stav klidu, který jim pomůže vyrovnat se s mrazivými teplotami, které mají přijít.

V případě játrovek mohou přežít v poušti, protože používají dlouhé dny jako signál pro vstup do klidu během vyprahlých období.

Kombinace s jinými faktory prostředí

Odezva rostliny není mnohokrát určována jedním faktorem prostředí. Kromě doby trvání světla jsou často rozhodujícími faktory vývoje teploty, slunečního záření a koncentrace dusíku.

Například v rostlinách tohoto druhu Hyoscyamus niger proces kvetení nenastane, pokud neodpovídá požadavkům fotoperiody a navíc vernalizaci (minimální požadované množství chladu).

Fotoperioda u zvířat

Jak jsme viděli, doba trvání dne a noci umožňuje zvířatům synchronizovat jejich reprodukční fáze s příznivými ročními obdobími..

Savci a ptáci se obvykle rozmnožují na jaře, v reakci na prodloužení dnů, a hmyz má tendenci stát se na podzim larvami, když se dny zkracují. Informace týkající se reakce na fotoperiodu u ryb, obojživelníků a plazů jsou omezené.

U zvířat je fotoperiodická kontrola většinou hormonální. Tento jev je zprostředkován sekrecí melatoninu v epifýze, která je silně inhibována přítomností světla..

Sekrece hormonu je větší v období temnoty. Signály fotoperiod jsou tedy převedeny do sekrece melatoninu.

Tento hormon je zodpovědný za aktivaci specifických receptorů umístěných v mozku a hypofýze, které regulují rytmy reprodukce, tělesnou hmotnost, hibernaci a migraci..

Znalost reakce zvířat na změny ve fotoperiodě byla pro člověka užitečná. Například u hospodářských zvířat se různé studie snaží pochopit, jak je ovlivněna produkce mléka. Dosud bylo potvrzeno, že dlouhé dny tuto produkci zvyšují.

Odkazy

  1. Campbell, N. A. (2001). Biologie: Pojmy a vztahy. Pearson Education.
  2. Dahl, G.E., Buchanan, B.A., & Tucker, H.A. (2000). Fotoperiodické účinky na skot: Přehled. Časopis mlékárenské vědy, 83(4), 885-893.
  3. Garner, W. W., & Allard, H. A. (1920). Vliv relativní délky dne a noci a dalších faktorů prostředí na růst a reprodukci rostlin. Měsíční recenze počasí, 48(7), 415-415.
  4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). Molekulární základ diverzity ve fotoperiodických odezvách odrůd Arabidopsis a rýže. Fyziologie rostlin, 135(2), 677-84.
  5. Jackson, S. D. (2009). Reakce rostlin 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 pro načasování kvetení v rostlinách. BMB hlásí, 51(4), 163-164.
  7. Romero, J. M., & Valverde, F. (2009). Evolučně konzervované fotoperiodní mechanismy v rostlinách: kdy se objevila fotoperiodická signalizace rostlin?. Signalizace rostlin a chování, 4(7), 642-4.
  8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodismus u hmyzu a jiných zvířat. In Fotobiologie (str. 389-416). Springer, New York, NY.
  9. Walton, J. C., Weil, Z. M., & Nelson, R.J. (2010). Vliv fotoperiod na hormony, chování a imunitní funkce. Hranice v neuroendokrinologii, 32(3), 303-19.