Photoperiod ở thực vật và động vật



các photoperiod Đó là lượng ánh sáng và bóng tối trong chu kỳ 24 giờ. Trong vùng xích đạo - nơi vĩ độ có giá trị bằng 0 - nó không đổi và công bằng, với 12 giờ ánh sáng và 12 giờ bóng tối.

Phản ứng với photoperiod là một hiện tượng sinh học trong đó các sinh vật sửa đổi một số đặc điểm của chúng - sinh sản, tăng trưởng, hành vi - tùy thuộc vào sự biến đổi của ánh sáng, mùa và chu kỳ mặt trời.

Thông thường, photoperiod thường được nghiên cứu ở thực vật. Mục đích là để hiểu làm thế nào các biến thể trong thông số chiếu sáng sửa đổi sự nảy mầm, trao đổi chất, sản xuất hoa, khoảng thời gian ngủ nghỉ của chồi hoặc một đặc điểm khác.

Nhờ sự hiện diện của các sắc tố đặc biệt, được gọi là phytochromes, thực vật có thể phát hiện những thay đổi môi trường xảy ra trong môi trường của chúng.

Theo các bằng chứng, sự phát triển của các nhà máy bị ảnh hưởng bởi số giờ nhận được. Ví dụ, ở các quốc gia có mùa rõ rệt, cây có xu hướng giảm sự phát triển của chúng trong mùa thu, nơi mà photoperiod trở nên ngắn hơn.

Hiện tượng kéo dài đến các thành viên của vương quốc động vật. Các photoperiod có thể ảnh hưởng đến sinh sản và hành vi của nó.

Các photoperiod được phát hiện vào năm 1920 bởi Garner và Allard. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng một số thực vật sửa đổi sự ra hoa của chúng để đáp ứng với những thay đổi về chiều dài ngày.

Chỉ số

  • 1 Tại sao photoperiod xảy ra?
  • 2 Ưu điểm của việc đáp ứng với photoperiod
  • 3 Photoperiod trong thực vật
    • 3.1 ra hoa
    • 3.2 Cây dài ngày và ngày ngắn
    • 3.3 Độ trễ
    • 3.4 Kết hợp với các yếu tố môi trường khác
  • 4 Photoperiod ở động vật
  • 5 tài liệu tham khảo

Tại sao photoperiod xảy ra?

Khi chúng ta di chuyển ra khỏi khu vực này, thời gian sáng và tối thay đổi theo độ nghiêng của trục trái đất đối với mặt trời.

Khi chúng ta di chuyển từ xích đạo đến bất kỳ cực nào, sự khác biệt giữa ánh sáng và bóng tối được đánh dấu nhiều hơn - đặc biệt là ở các cực, nơi chúng ta tìm thấy 24 giờ ánh sáng hoặc bóng tối, tùy thuộc vào thời gian trong năm.

Ngoài ra, vòng quay hàng năm của trái đất quanh mặt trời làm cho photoperiod thay đổi trong suốt cả năm (ngoại trừ đường xích đạo). Theo cách này, ngày dài hơn vào mùa hè và ngắn hơn vào mùa đông.

Ưu điểm của việc đáp ứng với photoperiod

Khả năng phối hợp các quá trình phát triển nhất định với một thời điểm cụ thể trong năm, nơi có xác suất cao rằng các điều kiện sẽ thuận lợi hơn mang lại một số lợi thế. Điều này xảy ra ở thực vật, động vật và thậm chí ở một số loại nấm.

Đối với các sinh vật, thuận lợi để sinh sản vào những thời điểm trong năm, nơi cá con không phải đối mặt với các điều kiện khắc nghiệt của mùa đông. Điều này, chắc chắn, sẽ làm tăng sự sống sót của con cái, mang lại lợi thế thích nghi rõ ràng cho nhóm.

Nói cách khác, cơ chế chọn lọc tự nhiên sẽ ủng hộ sự khuếch tán của hiện tượng này ở các sinh vật có cơ chế cho phép chúng thăm dò môi trường và phản ứng với những thay đổi trong photoperiod..

Photoperiod trong thực vật

Ở thực vật, thời gian của ngày đã ảnh hưởng rõ rệt đến nhiều chức năng sinh học của nó. Tiếp theo chúng tôi sẽ mô tả các quy trình chính bị ảnh hưởng bởi độ dài của ngày và đêm:

Ra hoa

Trong lịch sử, thực vật đã được phân loại thành thực vật dài ngày, ngắn ngày hoặc trung tính. Các cơ chế của thực vật để đo lường các kích thích này rất tinh vi.

Hiện tại, người ta đã xác định rằng một protein có tên CONSTANS có vai trò quan trọng trong việc ra hoa, được kích hoạt thành một protein nhỏ khác di chuyển qua các bó mạch và kích hoạt một chương trình phát triển trong mô phân sinh sản và tạo ra hoa.

Cây có ngày dài và ngày ngắn

Cây dài ngày nở nhanh hơn chỉ khi tiếp xúc với ánh sáng kéo dài một số giờ nhất định. Trong loại cây này, sự ra hoa sẽ không xảy ra nếu thời gian của thời kỳ đen tối vượt quá một giá trị cụ thể. "Giá trị quan trọng" này của ánh sáng thay đổi tùy theo loài.

Loại cây này nở hoa vào mùa xuân, hoặc đầu mùa hè, nơi giá trị ánh sáng đáp ứng yêu cầu tối thiểu. Củ cải, rau diếp và hoa huệ được phân loại trong thể loại này.

Ngược lại, cây ngắn ngày đòi hỏi mức phơi sáng thấp hơn. Ví dụ, một số cây nở hoa vào cuối mùa hè, vào mùa thu hoặc mùa đông, là những ngày ngắn. Chúng bao gồm hoa cúc, hoa hoặc ngôi sao Giáng sinh và một số loại đậu nành.

Độ trễ

Các trạng thái trễ là hữu ích cho các nhà máy, vì nó cho phép chúng phải đối mặt với các điều kiện môi trường không thuận lợi. Ví dụ, thực vật sống ở các vĩ độ phía bắc sử dụng việc giảm thời gian trong ngày vào mùa thu như một lời cảnh báo về cảm lạnh.

Bằng cách này, họ có thể phát triển trạng thái ngủ đông sẽ giúp họ đối phó với nhiệt độ đóng băng sắp tới.

Trong trường hợp của gan, chúng có thể sống sót trong sa mạc vì chúng sử dụng những ngày dài làm tín hiệu để ngủ đông trong thời kỳ khô cằn.

Kết hợp với các yếu tố môi trường khác

Nhiều lần phản ứng của nhà máy không được xác định bởi một yếu tố môi trường. Ngoài thời gian của ánh sáng, nhiệt độ, bức xạ mặt trời và nồng độ nitơ thường là yếu tố quyết định trong sự phát triển.

Ví dụ, trong thực vật của loài Hyoscyamus niger quá trình ra hoa sẽ không xảy ra nếu nó không tuân thủ các yêu cầu của photoperiod, và ngoài ra, sự hóa đá (lượng lạnh tối thiểu cần thiết).

Photoperiod ở động vật

Như chúng ta đã thấy, thời gian ngày và đêm cho phép động vật đồng bộ hóa các giai đoạn sinh sản của chúng với các mùa thuận lợi trong năm..

Động vật có vú và chim thường sinh sản vào mùa xuân, để đáp ứng với việc kéo dài ngày và côn trùng có xu hướng trở thành ấu trùng vào mùa thu, khi ngày rút ngắn. Thông tin liên quan đến phản ứng với photoperiod ở cá, động vật lưỡng cư và bò sát bị hạn chế.

Ở động vật, kiểm soát photoperiod chủ yếu là nội tiết tố. Hiện tượng này được trung gian bởi sự tiết melatonin trong tuyến tùng, bị ức chế mạnh mẽ bởi sự hiện diện của ánh sáng.

Hormone bài tiết lớn hơn trong thời kỳ của bóng tối. Do đó, các tín hiệu của photoperiod được chuyển thành bài tiết melatonin.

Hormone này chịu trách nhiệm kích hoạt các thụ thể cụ thể nằm trong não và trong tuyến yên điều chỉnh nhịp sinh sản, trọng lượng cơ thể, ngủ đông và di cư..

Kiến thức về phản ứng của động vật đối với những thay đổi trong photoperiod rất hữu ích cho con người. Ví dụ, trong chăn nuôi, các nghiên cứu khác nhau tìm cách hiểu sản xuất sữa bị ảnh hưởng như thế nào. Cho đến nay đã xác nhận rằng ngày dài tăng sản xuất này.

Tài liệu tham khảo

  1. Campbell, N. A. (2001). Sinh học: Khái niệm và mối quan hệ. Giáo dục Pearson.
  2. Dahl, G.E., Hội trưởng, B.A., & Tucker, H.A. (2000). Hiệu ứng quang xúc tác trên bò sữa: Đánh giá. Tạp chí khoa học sữa, 83(4), 885-893.
  3. Garner, W. W., & Allard, H. A. (1920). Ảnh hưởng của độ dài tương đối của ngày và đêm và các yếu tố khác của môi trường đến sự tăng trưởng và sinh sản ở thực vật. Đánh giá thời tiết hàng tháng, 48(7), 415-415.
  4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). Cơ sở phân tử của sự đa dạng trong các phản ứng ra hoa photoperiodic của cây Arabidopsis và cây lúa. Sinh lý thực vật, 135(2), 677-84.
  5. Jackson, S. D. (2009). Phản ứng của thực vật với photoperiod. Nhà tế bào học mới, 181(3), 517-531.
  6. Lee, B. D., Cha, J. Y., Kim, M.R., Paek, N.C., & Kim, W.Y. (2018). Hệ thống cảm biến quang cho thời gian ra hoa ở thực vật. Báo cáo BMB, 51(4), 163-164.
  7. Romero, J. M., & Valverde, F. (2009). Các cơ chế photoperiod được bảo tồn tiến hóa trong thực vật: khi nào thì tín hiệu photoperiodic thực vật xuất hiện?. Tín hiệu & hành vi của nhà máy, 4(7), 642-4.
  8. Saunders, D. (2008). Photoperiodism ở côn trùng và các động vật khác. Trong Quang sinh học (trang 389-416). Springer, New York, NY.
  9. Walton, J.C., Weil, Z. M., & Nelson, R.J. (2010). Ảnh hưởng của photoperiod đến hormone, hành vi và chức năng miễn dịch. Biên giới trong khoa thần kinh, 32(3), 303-19.