FOTOPERIODS: AUGOS UN DZĪVNIEKOS - BIOLOĢIJA - 2025

Fotoperiods ir summa, gaismas un tumsas ar 24 stundu ciklu. Ekvatora apgabalā - kur platuma griezums ir nulle - tas ir nemainīgs un taisnīgs ar 12 stundām gaismas un 12 stundām tumsas.

Reakcija uz fotoperiodu ir bioloģiska parādība, kurā organismi maina dažus to raksturlielumus - vairošanos, augšanu, izturēšanos - atkarībā no gaismas izmaiņām, gadalaikiem un Saules cikla.

Fotoperiods ietekmē sēklu dīgtspēju. Avots: pixabay.com

Parasti fotoperiodu parasti pēta augos. Tā mērķis ir saprast, kā apgaismojuma parametru izmaiņas maina dīgtspēju, metabolismu, ziedu veidošanos, pumpuru miera intervālu vai citas īpašības.

Pateicoties īpašu pigmentu, ko sauc par fitohromiem, klātbūtnei, augi spēj noteikt apkārtējās vides izmaiņas, kas notiek viņu apkārtnē.

Saskaņā ar pierādījumiem augu attīstību ietekmē saņemto stundu skaits. Piemēram, valstīs ar izteiktu sezonu koki mēdz palēnināties rudens sezonās, kur fotoperiods ir īsāks.

Fenomens attiecas uz dzīvnieku valstības locekļiem. Fotoperiods var ietekmēt tā reproducēšanu un izturēšanos.

Fotoperiodu 1920. gadā atklāja Gārners un Allards. Šie pētnieki parādīja, ka daži augi modificē savu ziedēšanu, reaģējot uz izmaiņām dienas garumā.

Kāpēc rodas fotoperiods?

Attīstoties no šī apgabala, gaismas un tumsas laiki mainās, reaģējot uz zemes ass slīpumu pret sauli.

Pārejot no ekvatora uz kādu no poliem, atšķirības starp gaišo un tumšo ir izteiktākas - īpaši pie poliem, kur atkarībā no gada laika ir 24 stundas gaismas vai tumsas.

Turklāt ikgadējā zemes rotācija ap sauli izraisa fotoperioda maiņu visa gada garumā (izņemot ekvatoru). Tādējādi dienas ir garākas vasarā un īsākas ziemā.

Priekšrocības, reaģējot uz fotoperiodu

Spēja koordinēt noteiktus attīstības procesus ar noteiktu gada laiku, kad ir liela varbūtība, ka apstākļi būs labvēlīgāki, dod vairākas priekšrocības. Tas notiek augos, dzīvniekos un pat noteiktās sēnēs.

Organismiem ir izdevīgi vairoties gada laikā, kad mazuļiem nav jāsaskaras ar ziemas ārkārtējiem apstākļiem. Tas, bez šaubām, palielinās pēcnācēju izdzīvošanu, nodrošinot grupai nepārprotamas adaptācijas priekšrocības.

Citiem vārdiem sakot, dabiskās atlases mehānisms sekmēs šīs parādības izplatīšanos organismos, kuri ir ieguvuši mehānismus, kas tiem ļauj noteikt zondi un reaģēt uz izmaiņām fotoperiodā.

Fotoperiods augos

Augos dienu ilgums ir ievērojami ietekmējis daudzu to bioloģisko funkciju. Zemāk mēs aprakstīsim galvenos procesus, kurus ietekmē dienas un nakts ilgums:

Ziedošs

Vēsturiski augi ir klasificēti kā ilgtermiņa, īstermiņa vai neitrāli augi. Augu mehānismi šo stimulu mērīšanai ir ļoti sarežģīti.

Pašlaik ir noteikts, ka proteīnam ar nosaukumu CONSTANS ir liela nozīme ziedēšanā, tas tiek aktivizēts citam mazam proteīnam, kas pārvietojas pa asinsvadu saišķiem un aktivizē attīstības programmu reproduktīvā meristemā un izraisa ziedu veidošanos.

Garās un īsās dienas augi

Garas dienas augi ātrāk zied, ja gaismas iedarbība ilgst vairākas stundas. Šāda veida augos ziedēšana nenotiks, ja noteiktā vērtība pārsniedz tumšā perioda ilgumu. Šī gaismas "kritiskā vērtība" mainās atkarībā no sugas.

Šāda veida augi zied pavasarī vai vasaras sākumā, ja to gaismas vērtība atbilst minimālajām prasībām. Redīsi, salāti un lilija tiek klasificēti šajā kategorijā.

Turpretī īsās dienas augiem nepieciešama zemāka gaismas iedarbība. Piemēram, dažiem augiem, kas zied vasaras beigās, rudenī vai ziemā, ir īsa diena. Starp tiem izceļas krizantēmas, Ziemassvētku zieds vai zvaigzne un dažas sojas šķirnes.

Latentums

Latences stāvokļi ir noderīgi augiem, jo ​​tie ļauj tiem tikt galā ar nelabvēlīgiem vides apstākļiem. Piemēram, augi, kas dzīvo ziemeļu platuma grādos, samazinātu dienas garumu rudenī izmanto kā brīdinājumu par saaukstēšanos.

Tādā veidā viņi var izveidot neaktivizētu stāvokli, kas viņiem palīdzēs tikt galā ar gaidāmo sasalšanas temperatūru.

Aknu misas gadījumā tās var izdzīvot tuksnesī, jo tās izmanto garas dienas kā signālu, lai nedrošos periodos nonāktu miega stāvoklī.

Kombinācija ar citiem vides faktoriem

Daudzas reizes auga reakciju nenosaka viens vides faktors. Papildus gaismas ilgumam, noteicošie attīstības faktori parasti ir temperatūra, saules starojums un slāpekļa koncentrācija.

Piemēram, Hyoscyamus niger sugas augos ziedēšanas process nenotiks, ja tas neatbilst fotoperioda, kā arī vernalizācijas (minimālais nepieciešamais aukstuma daudzums) prasībām.

Fotoperiods dzīvniekiem

Kā redzējām, dienas un nakts ilgums ļauj dzīvniekiem sinhronizēt reproduktīvās attīstības stadijas ar labvēlīgu gada laiku.

Zīdītāji un putni parasti vairojas pavasarī, reaģējot uz dienu pagarināšanos, un kukaiņi parasti kļūst par kāpuriem rudenī, kad dienas kļūst īsākas. Informācija par reakciju uz fotoperiodu zivīs, abiniekos un rāpuļos ir ierobežota.

Dzīvniekiem fotoperioda kontrole galvenokārt ir hormonāla. Šo parādību mediē melatonīna sekrēcija čiekurveidīgajā, ko spēcīgi kavē gaismas klātbūtne.

Hormonālā sekrēcija ir lielāka tumšuma periodos. Tādējādi fotoperioda signāli tiek pārveidoti par melatonīna sekrēciju.

Šis hormons ir atbildīgs par īpašu receptoru aktivizēšanu smadzenēs un hipofīzē, kas regulē reprodukcijas, ķermeņa svara, hibernācijas un migrācijas ritmus.

Cilvēkam ir noderīgas zināšanas par dzīvnieku reakciju uz izmaiņām fotoperiodā. Piemēram, lopkopībā dažādi pētījumi cenšas izprast, kā tiek ietekmēta piena ražošana. Līdz šim ir apstiprināts, ka ilgas dienas palielina minēto produkciju.

Atsauces

1. Kempbela, NA (2001). Bioloģija: Jēdzieni un attiecības. Pīrsona izglītība.
2. Dahl, GE, Buchanan, BA un Tucker, HA (2000). Fotoperiodiskā ietekme uz piena liellopiem: pārskats. Piena zinātnes žurnāls, 83 (4), 885-893.
3. Garners, WW, un Allards, HA (1920). Dienas un nakts relatīvā ilguma un citu vides faktoru ietekme uz augšanu un pavairošanu augos. Mēneša laikapstākļu pārskats, 48 ​​(7), 415–415.
4. Hayama, R., un Coupland, G. (2004). Arabidopsis un rīsu fotoperiodiskās ziedēšanas reakciju dažādības molekulārais pamats. Augu fizioloģija, 135 (2), 677-84.
5. Džeksons, SD (2009). Augu reakcija uz fotoperiodu. Jaunais fitologs, 181 (3), 517-531.
6. Lee, BD, Cha, JY, Kim, MR, Paek, NC, & Kim, WY (2018). Fotoperiodu uztveršanas sistēma augu ziedēšanas laika noteikšanai. BMB ziņojumi, 51 (4), 163.-164.
7. Romero, JM, un Valverde, F. (2009). Evolūcijā konservēti fotoperiodu mehānismi augos: kad parādījās augu fotoperiodiskā signalizācija ?. Augu signalizācija un izturēšanās, 4 (7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodisms kukaiņos un citos dzīvniekos. Fotobioloģijā (389.-416. Lpp.). Springers, Ņujorka, Ņujorka.
9. Walton, JC, Weil, ZM, & Nelson, RJ (2010). Fotoperioda ietekme uz hormoniem, uzvedību un imūno funkciju. Robežas neiroendokrinoloģijā, 32 (3), 303-19.