Fotoperiod: la plante și animale

Fotoperiodul este cantitatea de lumină și întuneric într-un ciclu de 24 de ore. În zona ecuatorului - unde latitudinea are valoarea zero - este constantă și echitabilă, cu 12 ore de lumină și 12 de întuneric.

Răspunsul la fotoperiod este un fenomen biologic în care organismele modifică unele dintre caracteristicile lor - reproducere, creștere, comportament - în funcție de variația luminii, anotimpurilor și ciclului solar.

În general, fotoperiodul este de obicei studiat în plante. Scopul este de a înțelege modul în care variațiile parametrului de iluminare modifică germinarea, metabolismul, producția de flori, intervalul de dormit al mugurilor sau altă caracteristică.

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

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

Fenomenul se extinde la membrii regnului animal. Photoperiodul este capabil să afecteze reproducerea și comportamentul acestuia.

Photoperiodul a fost descoperit în 1920 de către Garner și Allard. Acești cercetători au arătat că unele plante își modifică înflorirea ca răspuns la schimbările din lungimea zilei.

De ce apare fotoperiodul?

Pe măsură ce ne îndepărtăm de această zonă, vremurile luminoase și întunecate se schimbă ca răspuns la înclinarea axei pământului spre soare.

Când ne mutăm de la ecuator la oricare dintre poli, diferențele dintre lumină și întuneric sunt mai accentuate - în special la poli, unde găsim 24 de ore de lumină sau întuneric, în funcție de perioada din an.

În plus, rotația anuală a pământului în jurul soarelui determină modificarea fotoperiodului pe tot parcursul anului (cu excepția ecuatorului). În acest fel, zilele sunt mai lungi în timpul verii și mai scurte iarna.

Avantajele răspunsului la fotoperiod

Abilitatea de a coordona anumite procese de dezvoltare cu o anumită perioadă a anului, în care există probabilități mari ca condițiile să fie mai favorabile, conferă o serie de avantaje. Acest lucru se întâmplă în plante, animale și chiar anumite ciuperci.

Pentru organisme, este avantajos să se reproducă în momentele anului în care minorii nu trebuie să facă față condițiilor extreme ale unei ierni. Acest lucru, fără îndoială, va crește supraviețuirea puilor, oferind un avantaj adaptiv clar grupului.

Cu alte cuvinte, mecanismul selecției naturale va favoriza difuzarea acestui fenomen în organisme care au dobândit mecanisme care să le permită să sondeze mediul și să răspundă schimbărilor în fotoperiod.

Photoperiod în plante

În plante, durata zilelor are efecte marcate asupra multor funcții biologice. În continuare vom descrie principalele procese care sunt afectate de lungimea zilei și a nopții:

înflorire

Din punct de vedere istoric, plantele au fost clasificate în plante lungi, de scurtă durată sau neutre. Mecanismele plantelor pentru măsurarea acestor stimuli sunt foarte sofisticate.

În prezent, sa stabilit că o proteină numită CONSTANS are un rol semnificativ în înflorire, activată la o altă proteină mică care se deplasează prin fasciculele vasculare și activează un program de dezvoltare într-un meristem reproductiv și inducerea producției de flori.

Plante cu zile lungi și zile scurte

Plantele de lungă durată înflorează mai repede numai când expunerea la lumină durează un anumit număr de ore. În acest tip de plante, înflorirea nu va apărea dacă durata perioadei întunecate depășește o anumită valoare. Această "valoare critică" a luminii variază în funcție de specie.

Acest tip de plante înfloresc în primăvara sau vara, unde valoarea luminoasă corespunde cerinței minime. Ridichea, salata și crinul sunt clasificate în această categorie.

Dimpotrivă, plantele de dimensiuni reduse necesită expuneri mai mici la lumină. De exemplu, unele plante care înfloresc la sfârșitul verii, în toamnă sau iarna, sunt zile scurte. Printre acestea se numără crizantemele, floarea sau steaua de Crăciun și unele soiuri de soia.

latență

Latența este utilă pentru plante, deoarece le permite să se confrunte cu condiții nefavorabile de mediu. De exemplu, plantele care trăiesc în latitudinile nordice folosesc reducerea duratei zilei în toamnă ca avertisment de frig.

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

În cazul hepatice, ele pot supraviețui în deșert deoarece folosesc zile lungi ca semnal pentru a intra în perioada de dormit în timpul perioadelor aride.

Combinarea cu alți factori de mediu

De multe ori răspunsul plantei nu este determinat de un singur factor de mediu. În plus față de durata luminii, temperatura, radiația solară și concentrațiile de azot sunt adesea factori decisivi în dezvoltarea.

De exemplu, în plantele speciei Hyoscyamus niger procesul de înflorire nu va avea loc dacă nu respectă cerințele fotoperiodului și, în plus, vernalizarea (cantitatea minimă de frig necesară).

Fotoperiodul la animale

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

Mamiferele și păsările se reproduc de obicei în primăvară, ca răspuns la prelungirea zilelor, iar insectele tind să devină larve în toamnă, când zilele se scurtează. Informațiile privind răspunsul la fotoperiod în pești, amfibieni și reptile sunt limitate.

La animale, controlul fotoperiodului este în cea mai mare parte hormonală. Acest fenomen este mediat de secreția melatoninei în glanda pineală, care este puternic inhibată de prezența luminii.

Secreția hormonului este mai mare în perioadele de întuneric. Astfel, semnalele de fotoperiod sunt transformate în secreția de melatonină.

Acest hormon este responsabil pentru activarea receptorilor specifici localizați în creier și în glanda pituitară care reglează ritmurile reproducerii, greutății corporale, hibernării și migrației.

Cunoașterea răspunsului animalelor la schimbările în fotoperiod a fost utilă pentru om. De exemplu, în efectivele de animale, diferite studii încearcă să înțeleagă modul în care este afectată producția de lapte. Până în prezent a fost confirmat faptul că zilele lungi cresc acea producție.