Fotoperioda u rostlin a zvířat

The fotoperioda je množství světla a tmy ve 24hodinovém cyklu. V oblasti rovníku - kde zeměpisná šířka nabývá hodnoty nula - je konstantní a spravedlivá, s 12 hodinami světla a 12 temnotami.

Reakce na fotoperiodu je biologický jev, kdy organismy mění některé ze svých charakteristik - reprodukci, růst, chování - v závislosti na variaci světla, ročních obdobích a slunečním cyklu..

Fotoperioda se obvykle studuje v rostlinách. Snaží se pochopit, jak variace parametrů osvětlení mění klíčení, metabolismus, produkci květů, interval klidu pupenů nebo jinou charakteristiku..

Díky přítomnosti speciálních pigmentů nazývaných fytochromy jsou rostliny schopné detekovat změny prostředí, ke kterým v jejich prostředí dochází.

Podle důkazů je vývoj rostlin ovlivněn počtem obdržených hodin. Například v zemích s vyznačenými obdobími mají stromy tendenci snižovat svůj růst v podzimních obdobích, kdy se fotoperioda zkracuje..

Tento fenomén se vztahuje i na členy zvířecí říše. Fotoperioda je schopna ovlivnit její reprodukci a její chování.

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

Rejstřík článků

• 1 Proč dochází k fotoperiodě?
• 2 Výhody reakce na fotoperiodu
• 3 Fotoperioda v rostlinách
  • 3.1 Kvetení
  • 3.2 Rostliny dlouhé i krátké
  • 3.3 Latence
  • 3.4 Kombinace s dalšími faktory prostředí
• 4 Fotoperioda u zvířat
• 5 Reference

Proč dochází k fotoperiodě?

Jak se vzdalujeme od této oblasti, časy světla a tmy se mění v reakci na naklonění zemské osy směrem ke slunci..

Když přejdeme od rovníku k jednomu z pólů, rozdíly mezi světlem a temnotou jsou výraznější - zejména u pólů, kde najdeme 24 hodin světla nebo tmy, v závislosti na ročním období..

Kromě toho roční rotace Země kolem Slunce způsobuje, že se fotoperioda mění po celý rok (s výjimkou rovníku). Dny jsou tedy v létě delší a v zimě kratší..

Výhody reakce na fotoperiodu

Schopnost koordinovat určité vývojové procesy s určitým ročním obdobím, kde je vysoká pravděpodobnost příznivějších podmínek, přináší řadu výhod. K tomu dochází u rostlin, zvířat a dokonce i u určitých hub.

Pro organismy je výhodné rozmnožovat se v ročních obdobích, kdy mladiství nemusí čelit extrémním zimním podmínkám. 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

U rostlin má délka dnů výrazné účinky na mnoho z jejich biologických funkcí. Níže popíšeme hlavní procesy, které jsou ovlivněny délkou dne a noci:

Kvetoucí

Historicky byly rostliny rozděleny na rostliny dlouhé, krátké nebo neutrální. Mechanismy rostlin pro měření těchto podnětů jsou velmi propracované.

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

Rostliny dlouhého a krátkého dne

Rostliny po celý den kvetou rychleji jen tehdy, když vystavení světlu trvá několik hodin. U těchto druhů rostlin nedojde k rozkvětu, pokud je doba temna překročena o určitou hodnotu. Tato „kritická hodnota“ světla se liší v závislosti na druhu.

Tyto druhy rostlin kvetou na jaře nebo počátkem léta, kdy světelná hodnota splňuje minimální požadavek. Ředkvičky, salát a lilie jsou zařazeny do této kategorie.

Naproti tomu rostliny na krátké dny vyžadují nižší expozici světla. Například některé rostliny, které kvetou koncem léta, na podzim nebo v zimě, mají krátké dny. Mezi nimi vynikají chryzantémy, květinová nebo vánoční hvězda a některé odrůdy sóji..

Latence

Latentní stavy jsou pro rostliny užitečné, protože jim umožňují vyrovnat se s nepříznivými podmínkami prostředí. Například rostliny, které žijí v severních zeměpisných šířkách, používají zkrácení délky dne na podzim jako varování před chladem..

Tímto způsobem mohou vyvinout klidový stav, 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 přechod do klidu během suchých období..

Kombinace s dalšími faktory prostředí

Mnohokrát není reakce rostliny určena jediným environmentálním faktorem. Kromě doby trvání světla jsou rozhodujícími faktory při vývoji také teplota, sluneční záření a koncentrace dusíku..

Například v rostlinách druhu Hyoscyamus niger K procesu kvetení nedojde, pokud nesplňuje požadavky fotoperiody a také vernalizace (je vyžadováno minimální množství chladu).

Fotoperioda u zvířat

Jak jsme viděli, délka dne a noci umožňuje zvířatům synchronizovat jejich reprodukční stádia s příznivými obdobími roku..

Savci a ptáci se obvykle množí na jaře, v reakci na prodlužování dnů, a hmyz se obvykle stává larvami na podzim, 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..

Hormonální sekrece je větší v obdobích temnoty. Signály fotoperiody jsou tedy převedeny do sekrece melatoninu.

Tento hormon je zodpovědný za aktivaci specifických receptorů umístěných v mozku a v hypofýze, které regulují rytmy reprodukce, tělesné hmotnosti, hibernace a migrace..

Znalost reakce zvířat na změny fotoperiody byla pro člověka užitečná. Například u hospodářských zvířat se různé studie snaží pochopit, jak je ovlivněna produkce mléka. Zatím se potvrdilo, že dlouhé dny zvyšují uvedenou produkci.

Reference

1. Campbell, N.A. (2001). Biology: Concepts and Relationships. Pearson Education.
2. Dahl, G. E., Buchanan, B. A., & Tucker, H. A. (2000). Fotoperiodické účinky na mléčný skot: recenze. Časopis vědy o mléku, 83(4), 885-893.
3. Garner, W. W. a Allard, H. A. (1920). Vliv relativní délky dne a noci a dalších faktorů prostředí na růst a reprodukci rostlin. Měsíční přehled počasí, 48(7), 415-415.
4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). Molekulární základ diverzity fotoperiodických kvetoucích odpovědí Arabidopsis a rýže. Fyziologie rostlin, 135(2), 677-84.
5. Jackson, S. D. (2009). Odpovědi rostlin na fotoperiodu. Nový fytolog, 181(3), 517-531.
6. Lee, B. D., Cha, J. Y., Kim, M. R., Paek, N. C. a Kim, W. Y. (2018). Fotoperiodický snímací systém pro načasování kvetení rostlin. Zprávy BMB, 51(4), 163-164.
7. Romero, J. M. a Valverde, F. (2009). Evolučně konzervované fotoperiodické mechanismy v rostlinách: kdy se objevila fotoperiodická signalizace rostlin?. Signalizace a chování zařízení, 4(7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodismus u hmyzu a jiných zvířat. v Fotobiologie (str. 389-416). Springer, New York, NY.
9. Walton, J. C., Weil, Z. M. a Nelson, R. J. (2010). Vliv fotoperiody na hormony, chování a imunitní funkce. Hranice v neuroendokrinologii, 32(3), 303-19.