Fotoperiode bij planten en dieren

de fotoperiode Het is de hoeveelheid licht en donker in een cyclus van 24 uur. In de zone van de evenaar - waar de breedtegraad een waarde van nul neemt - is deze constant en rechtvaardig, met 12 uur licht en 12 uur duisternis.

De reactie op fotoperiode is een biologisch fenomeen waarbij organismen een aantal van hun kenmerken wijzigen - reproductie, groei, gedrag - afhankelijk van de variatie van licht, seizoenen en de zonnecyclus.

Over het algemeen wordt de fotoperiode meestal in planten bestudeerd. Het doel is om te begrijpen hoe variaties in de verlichtingsparameter kieming, metabolisme, bloemproductie, het interval van rusttoestand van de knoppen of een ander kenmerk wijzigen.

Dankzij de aanwezigheid van speciale pigmenten, fytochromen genaamd, kunnen planten de milieuveranderingen die in hun omgeving voorkomen detecteren.

Volgens het bewijsmateriaal wordt de ontwikkeling van de planten beïnvloed door het aantal ontvangen uren. In landen met duidelijke seizoenen bijvoorbeeld, hebben bomen de neiging om hun groei te verminderen in de herfstseizoenen, waar de fotoperiode korter wordt.

Het fenomeen strekt zich uit tot de leden van het dierenrijk. De fotoperiode kan de reproductie en het gedrag beïnvloeden.

De fotoperiode werd in 1920 ontdekt door Garner en Allard. Deze onderzoekers toonden aan dat sommige planten hun bloei aanpassen als reactie op veranderingen in daglengte.

index

• 1 Waarom de fotoperiode optreedt?
• 2 Voordelen van het reageren op de fotoperiode
• 3 Fotoperiode in planten
  • 3.1 Bloei
  • 3.2 Lange dagen en korte dagen planten
  • 3.3 Latency
  • 3.4 Combinatie met andere omgevingsfactoren
• 4 Fotoperioden bij dieren
• 5 Referenties

Waarom de fotoperiode optreedt?

Als we weggaan van dit gebied, veranderen de lichte en donkere tijden als reactie op de kanteling van de as van de aarde naar de zon.

Wanneer we van de evenaar naar een van de polen gaan, zijn de verschillen tussen licht en donker duidelijker - met name aan de polen, waar we 24 uur licht of donker vinden, afhankelijk van de tijd van het jaar.

Bovendien zorgt de jaarlijkse rotatie van de aarde rond de zon ervoor dat de fotoperiode het hele jaar door verandert (met uitzondering van de evenaar). Op deze manier zijn de dagen langer in de zomer en korter in de winter.

Voordelen van reageren op fotoperiode

Het vermogen om bepaalde ontwikkelingsprocessen in een bepaalde tijd van het jaar te coördineren, waarbij de kans groot is dat de omstandigheden gunstiger zijn, biedt een aantal voordelen. Dit komt voor bij planten, dieren en zelfs bij bepaalde schimmels.

Voor organismen is het voordelig om zich te vermenigvuldigen in tijden van het jaar waarin jonge dieren niet hoeven te worden geconfronteerd met de extreme omstandigheden van een winter. Dit zal ongetwijfeld het voortbestaan ​​van het nageslacht verhogen, wat een duidelijk aanpassingsvoordeel voor de groep oplevert.

Met andere woorden, het mechanisme van natuurlijke selectie bevordert de diffusie van dit fenomeen in organismen die mechanismen hebben verkregen die hen in staat stellen om de omgeving te onderzoeken en te reageren op veranderingen in de fotoperiode..

Fotoperiode in planten

In planten heeft de duur van de dagen duidelijke gevolgen voor veel van zijn biologische functies. Vervolgens beschrijven we de belangrijkste processen die worden beïnvloed door de lengte van de dag en de nacht:

bloeiend

Historisch gezien zijn planten geclassificeerd in dag-, kortedagen- of neutrale planten. De mechanismen van de planten voor het meten van deze stimuli zijn zeer geavanceerd.

Momenteel is vastgesteld dat een eiwit genaamd CONSTANS een significante rol speelt in de bloei, geactiveerd wordt voor een ander klein eiwit dat door de vaatbundels beweegt en een ontwikkelingsprogramma in een voortplantingsmeristem activeert en de productie van bloemen induceert..

Planten met lange dagen en korte dagen

Lange planten bloeien sneller als de blootstelling aan licht een bepaald aantal uren duurt. In dit type planten zal de bloei niet optreden als de duur van de donkere periode een bepaalde waarde overschrijdt. Deze "kritische waarde" van licht varieert afhankelijk van de soort.

Dit type planten bloeit in de lente of de vroege zomer, waar de lichtwaarde voldoet aan de minimumvereiste. Radijs, sla en lelie worden in deze categorie ingedeeld.

Kortere planten daarentegen hebben minder blootstelling aan licht nodig. Sommige planten die aan het einde van de zomer bloeien, in de herfst of in de winter, zijn bijvoorbeeld korte dagen. Deze omvatten chrysanten, de bloem of kerstster en sommige soorten soja.

latency

Latentietoestanden zijn nuttig voor planten, omdat het hen in staat stelt om te worden geconfronteerd met ongunstige omgevingscondities. Bijvoorbeeld, planten die op de noordelijke breedtegraden leven, gebruiken de verkorting van de duur van de dag in de herfst als een waarschuwing voor de kou.

Op deze manier kunnen ze een staat van rust ontwikkelen die hen zal helpen omgaan met de vriestemperaturen die moeten komen.

In het geval van levermos kunnen ze overleven in de woestijn, omdat ze lange dagen gebruiken als signaal om de rustperiode in te gaan tijdens droge perioden.

Combinatie met andere omgevingsfactoren

Vaak wordt de reactie van de plant niet bepaald door een enkele omgevingsfactor. Naast de duur van licht zijn temperatuur, zonnestraling en stikstofconcentraties vaak doorslaggevende factoren in de ontwikkeling.

Bijvoorbeeld in de planten van de soort Hyoscyamus niger het bloeiproces zal niet plaatsvinden als het niet voldoet aan de vereisten van de fotoperiode, en bovendien, de vernalisatie (minimale hoeveelheid koude vereist).

Fotoperiode bij dieren

Zoals we hebben gezien, stelt de duur van dag en nacht dieren in staat om hun voortplantingsstadia te synchroniseren met gunstige seizoenen van het jaar..

Zoogdieren en vogels reproduceren zich meestal in het voorjaar, als reactie op de verlenging van dagen, en insecten neigen in het najaar larven te worden als de dagen korter worden. Informatie over de respons op fotoperioden bij vissen, amfibieën en reptielen is beperkt.

Bij dieren is de controle van de fotoperiodie meestal hormonaal. Dit fenomeen wordt gemedieerd door de uitscheiding van melatonine in de pijnappelklier, die sterk wordt geremd door de aanwezigheid van licht.

Hormoonafscheiding is groter in perioden van duisternis. Aldus worden de signalen van de fotoperiode vertaald in de uitscheiding van melatonine.

Dit hormoon is verantwoordelijk voor het activeren van specifieke receptoren in de hersenen en in de hypofyse die het ritme van voortplanting, lichaamsgewicht, winterslaap en migratie regelen..

De kennis van de reactie van dieren op veranderingen in de fotoperiode was nuttig voor de mens. Bijvoorbeeld, in vee, verschillende studies proberen te begrijpen hoe de melkproductie wordt beïnvloed. Tot nu toe is bevestigd dat lange dagen deze productie verhogen.

referenties

1. Campbell, N. A. (2001). Biologie: concepten en relaties. Pearson Education.
2. Dahl, G.E., Buchanan, B.A., & Tucker, H.A. (2000). Photoperiodic Effects on Dairy Cattle: A Review. Journal of dairy science, 83(4), 885-893.
3. Garner, W.W. & Allard, H.A. (1920). Effect van de relatieve lengte van dag en nacht en andere factoren van de omgeving op groei en voortplanting in planten. Maandelijks weeroverzicht, 48(7), 415-415.
4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). De moleculaire basis van diversiteit in de fotoperiodieke bloeirespons van Arabidopsis en rijst. Plantenfysiologie, 135(2), 677-84.
5. Jackson, S. D. (2009). Reacties van planten op fotoperiode. Nieuwe Phytologist, 181(3), 517-531.
6. Lee, B.D., Cha, J.Y., Kim, M.R., Paek, N.C., & Kim, W.Y. (2018). Photoperiod-detectiesysteem voor timing van bloei in planten. BMB rapporteert, 51(4), 163-164.
7. Romero, J. M., & Valverde, F. (2009). Evolutionair geconserveerde fotoperiodiemechanismen in planten: wanneer verschenen fotoperiodische plantensignalen?. Plantensignalering en gedrag, 4(7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodiciteit bij insecten en andere dieren. in fotobiologie (blz. 389-416). Springer, New York, NY.
9. Walton, J.C., Weil, Z. M., & Nelson, R.J. (2010). Invloed van fotoperiode op hormonen, gedrag en immuunfunctie. Grenzen in neuroendocrinologie, 32(3), 303-19.