PHOTOPERIOD: NÖVÉNYEKBEN ÉS ÁLLATOKBAN - BIOLÓGIA - 2026

A fotóperiódus a világos és sötét mennyiség egy 24 órás ciklusban. Az Egyenlítő területén - ahol a szélesség nulla értéket vesz fel - állandó és méltányos, 12 órás fény és 12 óra sötétség mellett.

A fotoperiodra adott válasz egy biológiai jelenség, amelyben az organizmusok a fény változásától, az évszakoktól és a napenergia-ciklustól függően módosítják bizonyos tulajdonságaikat - szaporodást, növekedést, viselkedést.

A fotószakasz befolyásolja a magok csírázását. Forrás: pixabay.com

Általában a fotoperiodat általában növényekben vizsgálják. Meg kívánja érteni, hogy a világítási paraméterek változása hogyan változtatja meg a csírázást, az anyagcserét, a virágtermelést, a rügyek nyugalmi időtartamát vagy más jellemzőket.

A fitokrómnak nevezett speciális pigmenteknek köszönhetően a növények képesek felismerni a környezetükben bekövetkező környezeti változásokat.

A bizonyítékok szerint a növények fejlődését befolyásolja a kapott órák száma. Például azokban az országokban, ahol éles évszak van, a fák hajlamosak lelassulni az őszi évszakokban, ahol a fotószakasz rövidebb.

A jelenség kiterjed az állatvilág tagjaira is. A fotóperiódus képes befolyásolni reprodukcióját és viselkedését.

A fotószakaszot 1920-ban fedezte fel Garner és Allard. Ezek a kutatók kimutatták, hogy egyes növények a nap hosszának változására reagálva módosítják virágzásukat.

Miért fordul elő a fotószakasz?

Ahogy elmozdulunk ettől a területtől, a fény és a sötét idők megváltoznak, válaszul a föld tengelyének a Nap felé történő dőlésére.

Ha az Egyenlítőtől az egyik pólusig haladunk, a világos és a sötét közötti különbségek jobban megfigyelhetők - különösen azokon a pólusoknál, ahol az évszaktól függően 24 óra fény vagy sötétség található.

Ezenkívül a Föld évenkénti forgása a Nap körül a fotószakasz változását okozza egész évben (az Egyenlítő kivételével). Így a napok nyáron hosszabbak, télen pedig rövidebbek.

A fotóperiódusra való reagálás előnyei

Az a képesség, hogy bizonyos fejlesztési folyamatokat egy adott évszakban összehangolhassunk, ahol nagy a valószínűsége, hogy kedvezőbb feltételek lesznek, számos előnyt jelent. Ez növényekben, állatokban, sőt bizonyos gombákban fordul elő.

A szervezetek számára az évszakban előnyös szaporodni, ahol a fiatal nőknek nem kell szembenézniük a tél szélsőséges körülményeivel. Ez kétségkívül növeli az utódok túlélését, egyértelmű adaptív előnyt biztosítva a csoport számára.

Más szavakkal: a természetes szelekció mechanizmusa elősegíti ennek a jelenségnek a diffúzióját az organizmusokban, amelyek olyan mechanizmusokat szereztek, amelyek lehetővé teszik számukra a környezet megfigyelését és a fotoperiódusban bekövetkező változásokra való reagálást.

Photoperiod növényekben

A növényekben a napok hossza jelentős hatással van biológiai funkcióik sokaságára. Az alábbiakban leírjuk azokat a fő folyamatokat, amelyeket a nappali és az éjszakai idő befolyásol:

Virágzás

A növényeket történelmileg hosszú vagy rövid napos, vagy semleges növények közé sorolták be. Az ingerek mérésére szolgáló növényi mechanizmusok nagyon kifinomultak.

Jelenleg azt állapították meg, hogy a CONSTANS nevű fehérje jelentős szerepet játszik a virágzásban, és aktiválódik egy másik kis fehérjévé, amely az érrendszer kötegein keresztül mozog, és a reproduktív merisztema során aktiválja a fejlesztési programot, és indukálja a virágtermelést.

Hosszú és rövid nap növények

A hosszú napos növények csak akkor virágzik gyorsabban, ha a fénynek több órán keresztül tartanak fenn. Az ilyen típusú növényekben a virágzás nem következik be, ha a sötét időszak hosszát egy meghatározott érték meghaladja. A fény ez a "kritikus értéke" fajonként változik.

Ez a fajta növény tavasszal vagy nyár elején virágzik, ahol a fényérték megfelel a minimum követelménynek. A retek, a saláta és a liliom ebbe a kategóriába tartoznak.

Ezzel szemben a rövid napos növények alacsonyabb fényhatást igényelnek. Például néhány növény, amely nyár végén, őszén vagy télen virágzik, rövid nap. Ezek közül kiemelkednek a krizantémok, a karácsonyi virág vagy csillag és néhány szójafajta.

Késleltetés

A késleltetési állapot hasznos a növények számára, mivel lehetővé teszik számukra, hogy megbirkózzanak a kedvezőtlen környezeti feltételekkel. Például az északi szélességi fokon élő növények csökkentett esési idejét használják őszre figyelmeztetésként.

Ilyen módon alvó állapotot alakíthatnak ki, amely segít megbirkózni a következő fagyhőmérsékletekkel.

A májfűek esetében túlélhetnek a sivatagban, mert hosszú napok jelét használják, hogy száraz időszakokban nyugalmi állapotba menjenek.

Kombináció más környezeti tényezőkkel

A növény válaszát sokszor nem egyetlen környezeti tényező határozza meg. A fény időtartama mellett a hőmérséklet, a napsugárzás és a nitrogénkoncentráció általában meghatározó tényező a fejlődésben.

Például a Hyoscyamus niger fajba tartozó növényekben a virágzási folyamat nem következik be, ha nem felel meg a fotóperiódus követelményeinek, valamint a vernalizálás (a minimálisan szükséges hidegmennyiség) követelményeinek.

Photoperiod állatokban

Mint láttuk, a nappali és éjszakai idő lehetővé teszi az állatoknak, hogy szaporodjanak szaporodási szakaszukkal az év kedvező időszakaival.

Az emlősök és a madarak általában tavasszal szaporodnak, válaszul a napok meghosszabbodására, és a rovarok általában ősszel válnak lárvává, amikor a napok rövidebbek. A halakban, kétéltűekben és hüllőkben a fotoperiodra adott válaszra vonatkozó információk korlátozottak.

Állatokban a fotoperiod-kontroll főként hormonális. Ezt a jelenséget a melatonin szekréciója közvetíti a tobozmirigyben, amelyet a fény jelenléte erősen gátol.

A hormonális szekréció nagyobb a sötétség időszakaiban. Így a fotoperioda jelek melatonin szekrécióba fordulnak.

Ez a hormon felelős az agyban és az agyalapi mirigyben található speciális receptorok aktiválásáért, amelyek szabályozzák a szaporodás, a testtömeg, a hibernáció és a vándorlás ritmusát.

Az ember számára hasznos volt az ismerete, hogy az állatok reagálnak a fotoperiod változásaira. Például az állattenyésztés területén különféle tanulmányok célja annak megértése, hogy ez hogyan befolyásolja a tejtermelést. Eddig megerősítették, hogy a hosszú napok növelik az említett termelést.

Irodalom

1. Campbell, NA (2001). Biológia: Fogalmak és kapcsolatok. Pearson oktatás.
2. Dahl, GE, Buchanan, BA és Tucker, HA (2000). Fotoperiodikus hatások a tejelő szarvasmarhákra: áttekintés. Journal of dairy science, 83 (4), 885-893.
3. Garner, WW, és Allard, HA (1920). A nappali és éjszakai relatív hosszúság, valamint a környezet egyéb tényezőinek hatása a növények növekedésére és szaporodására. Havi időjárási áttekintés, 48 ​​(7), 415-415.
4. Hayama, R. és Coupland, G. (2004). A diverzitás molekuláris alapjai az Arabidopsis és a rizs fotoperiodikus virágzási válaszaiban. Növényi fiziológia, 135 (2), 677-84.
5. Jackson, SD (2009). Növényi válaszok a fotoperiodra. New Phytologist, 181 (3), 517-531.
6. Lee, BD, Cha, JY, Kim, MR, Paek, NC, és Kim, WY (2018). Photoperiod érzékelő rendszer a növények virágzásának időzítéséhez. BMB jelentések, 51 (4), 163-164.
7. Romero, JM, és Valverde, F. (2009). A növények evolúciósan megőrzött fotoperiod mechanizmusai: mikor jelent meg a növény fotoperiodikus jelzése? Növényjelzés és viselkedés, 4 (7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodizmus rovarokban és más állatokban. In Photobiology (389-416. Oldal). Springer, New York, NY.
9. Walton, JC, Weil, ZM és Nelson, RJ (2010). A fotoperiod hatása a hormonokra, viselkedésre és immunfunkciókra. Határok a neuroendokrinológiában, 32 (3), 303-19.