ФОТОПЕРІОД: У РОСЛИН І ТВАРИН - БІОЛОГІЯ - 2025

Фотоперіод це кількість світла і темряви протягом 24-годинного циклу. У районі екватора - де широта приймає значення нуля - вона постійна і справедлива, з 12 годин світла і 12 годин темряви.

Відповідь на фотоперіод - це біологічне явище, коли організми змінюють деякі свої характеристики - розмноження, ріст, поведінку - залежно від зміни світла, пір року та сонячного циклу.

Фотоперіод впливає на проростання насіння. Джерело: pixabay.com

Як правило, фотоперіод зазвичай вивчають у рослин. Він прагне зрозуміти, як зміни параметру освітлення змінюють схожість, обмін речовин, вирощування квітки, інтервал спокою бутонів або іншу характеристику.

Завдяки наявності спеціальних пігментів, званих фітохромами, рослини здатні виявляти зміни навколишнього середовища, що відбуваються в їх оточенні.

За свідченнями, на розвиток рослин впливає кількість отриманих годин. Наприклад, у країнах із помітними сезонами дерева мають тенденцію до уповільнення в осінні сезони, де фотоперіод коротший.

Явище поширюється на членів тваринного світу. Фотоперіод здатний впливати на його відтворення та поведінку.

Фотоперіод був відкритий у 1920 році Гарнером та Аллардом. Ці дослідники показали, що деякі рослини змінюють своє цвітіння у відповідь на зміни тривалості дня.

Чому виникає фотоперіод?

Коли ми відходимо від цієї області, часи світла і темноти змінюються у відповідь на нахил земної осі до сонця.

Коли ми рухаємося від екватора до будь-якого з полюсів, відмінності між світлим і темним помітніші - особливо на полюсах, де ми знаходимо 24 години світла або темряви, залежно від пори року.

Крім того, щорічне обертання землі навколо Сонця змушує фотоперіод змінюватися протягом року (за винятком екватора). Таким чином, дні влітку довші і взимку коротші.

Переваги реагування на фотоперіод

Здатність координувати певні процеси розвитку з певним періодом року, коли існує велика ймовірність того, що умови будуть сприятливішими, надає ряд переваг. Це відбувається у рослин, тварин і навіть певних грибів.

Для організмів вигідно розмножуватися в пору року, коли неповнолітні не повинні стикатися з екстремальними умовами зими. Це, безперечно, підвищить виживання потомства, забезпечивши явну адаптивну перевагу для групи.

Іншими словами, механізм природного відбору сприятиме поширенню цього явища в організмах, які придбали механізми, що дозволяють досліджувати навколишнє середовище та реагувати на зміни фотоперіоду.

Фотоперіод у рослин

У рослин тривалість днів помітно впливає на багато їх біологічних функцій. Нижче ми опишемо основні процеси, на які впливає тривалість дня і ночі:

Цвітіння

Історично рослини класифікували як рослини довгого дня, короткоденні або нейтральні. Рослинні механізми вимірювання цих подразників дуже складні.

В даний час було визначено, що білок під назвою CONSTANS відіграє значну роль у цвітінні, активується до іншого невеликого білка, який переміщується по судинних пучках та активує програму розвитку в репродуктивній меристемі та індукує вирощування квітки.

Довгодонні та короткоденні рослини

Довгоденні рослини цвітуть швидше лише тоді, коли вплив триває протягом кількох годин. У цих типів рослин цвітіння не відбудеться, якщо тривалість темного періоду буде перевищена певним значенням. Це "критичне значення" світла змінюється в залежності від виду.

Ці види рослин цвітуть навесні або на початку літа, де значення світла відповідає мінімальній вимозі. Редька, салат і лілія відносяться до цієї категорії.

Навпаки, рослини, що мають короткий день, потребують більш низького освітлення. Наприклад, деякі рослини, які цвітуть в кінці літа, восени або взимку, є короткочасними. Серед них виділяються хризантеми, новорічна квітка або зірка та деякі сорти сої.

Затримка

Стани затримки корисні для рослин, оскільки дозволяють їм справлятися з несприятливими умовами навколишнього середовища. Наприклад, рослини, які мешкають у північних широтах, використовують зменшену тривалість дня восени як попередження про холод.

Таким чином вони можуть розвинути стан спокою, який допоможе їм впоратися з наступними замерзаючими температурами.

У випадку з печінковими бородавками вони можуть вижити в пустелі, оскільки вони використовують довгі дні як сигнал про перехід у стан спокою в посушливі періоди.

Поєднання з іншими чинниками навколишнього середовища

Багато разів реакція рослини не визначається одним фактором навколишнього середовища. На додаток до тривалості світла, температури, сонячної радіації та концентрації азоту зазвичай є визначальними факторами розвитку.

Наприклад, у рослин виду Hyoscyamus niger процес цвітіння не відбудеться, якщо він не відповідатиме вимогам фотоперіоду, а також венеризації (необхідна мінімальна кількість холодів).

Фотоперіод у тварин

Як ми бачили, тривалість дня і ночі дозволяє тваринам синхронізувати свої репродуктивні етапи зі сприятливою порою року.

Ссавці та птахи зазвичай розмножуються навесні, у відповідь на подовження днів, а комахи зазвичай стають личинками восени, коли дні стають коротшими. Інформація щодо реакції на фотоперіод у риб, земноводних та плазунів обмежена.

У тварин контроль за періодом фотографії є ​​переважно гормональним. Це явище опосередковується секрецією мелатоніну в шишковидної залозі, яка сильно гальмується наявністю світла.

Гормональна секреція більша в періоди темряви. Таким чином, сигнали фотоперіоду переводяться в секрецію мелатоніну.

Цей гормон відповідає за активацію специфічних рецепторів, розташованих у мозку та гіпофізі, які регулюють ритми розмноження, масу тіла, сплячку та міграцію.

Знання реакції тварин на зміни фотоперіоду було корисним людині. Наприклад, у тваринництві різні дослідження намагаються зрозуміти, як впливає виробництво молока. Поки було підтверджено, що довгі дні збільшують вказане виробництво.

Список літератури

1. Кемпбелл, штат НС (2001). Біологія: Поняття та стосунки. Пірсон освіта.
2. Дал, Дж. Е., Бучанан, Б.А., і Такер, штат Каліфорнія (2000). Фотоперіодичний вплив на молочну худобу: огляд. Журнал молочної науки, 83 (4), 885-893.
3. Гарнер, WW, & Allard, HA (1920). Вплив відносної тривалості дня і ночі та інших факторів зовнішнього середовища на ріст і розмноження в рослинах. Щомісячний огляд погоди, 48 (7), 415-415.
4. Хаяма, Р., і Купланд, Г. (2004). Молекулярна основа різноманітності у фотоперіодичних квітучих реакціях арабідопсису та рису. Фізіологія рослин, 135 (2), 677-84.
5. Джексон, SD (2009). Реакції рослин на фотоперіод. Новий фітолог, 181 (3), 517-531.
6. Lee, BD, Cha, JY, Kim, MR, Paek, NC, & Kim, WY (2018). Фотоперіодна система зондування для часу цвітіння в рослинах. Звіти BMB, 51 (4), 163-164.
7. Ромеро, Дж. М., Вальверде, Ф. (2009). Еволюційно збережені механізми фотоперіоду у рослин: коли з'явилася рослинна фотоперіодична сигналізація ?. Сигналізація та поведінка рослин, 4 (7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Фотоперіодизм у комах та інших тварин. У фотобіології (с. 389-416). Спрингер, Нью-Йорк, Нью-Йорк.
9. Walton, JC, Weil, ZM, & Nelson, RJ (2010). Вплив фотоперіоду на гормони, поведінку та імунну функцію. Межі в нейроендокринології, 32 (3), 303-19.