Photoperiod في النباتات والحيوانات

ال الضوئية إنها كمية الضوء والظلام في دورة تدوم 24 ساعة. في منطقة خط الاستواء - حيث يأخذ خط العرض قيمة الصفر - يكون ثابتًا ومنصفًا ، مع 12 ساعة من الضوء و 12 ساعة من الظلام.

الاستجابة إلى فترة الضوء الضوئي هي ظاهرة بيولوجية حيث تعدل الكائنات بعض خصائصها - التكاثر والنمو والسلوك - اعتمادًا على تباين الضوء والفصول والدورة الشمسية.

بشكل عام ، تتم دراسة الفترة الضوئية عادة في النباتات. الهدف من ذلك هو فهم كيف تعمل الاختلافات في معامل الإضاءة على تعديل الإنبات أو التمثيل الغذائي أو إنتاج الزهرة أو الفاصل الزمني لسكون البراعم أو خاصية أخرى.

بفضل وجود أصباغ خاصة ، تسمى phytochromes ، تستطيع النباتات اكتشاف التغيرات البيئية التي تحدث في بيئتها.

وفقا للأدلة ، يتأثر تطور النباتات بعدد الساعات المستلمة. على سبيل المثال ، تميل الأشجار في البلدان التي تشهد مواسم ملحوظة إلى الحد من نموها في مواسم الخريف ، حيث تصبح الفترة الضوئية أقصر.

تمتد هذه الظاهرة لتشمل أعضاء مملكة الحيوان. تتميز الفترة الضوئية بأنها قادرة على التأثير على التكاثر والسلوك.

تم اكتشاف الفترة الضوئية في عام 1920 من قبل غارنر وألارد. أظهر هؤلاء الباحثون أن بعض النباتات تعدل من ازدهارها استجابة للتغيرات في طول اليوم.

مؤشر

• 1 لماذا تحدث الفترة الضوئية?
• 2 مزايا الاستجابة للفترة الضوئية
• 3 الفترة الضوئية في النباتات
  • 3.1 المزهرة
  • 3.2 أيام طويلة وقصيرة أيام النباتات
  • 3.3 الكمون
  • 3.4 الجمع مع العوامل البيئية الأخرى
• 4 الفترة الضوئية في الحيوانات
• 5 المراجع

لماذا يحدث photoperiod?

عندما نتحرك بعيدًا عن هذه المنطقة ، تتغير الأزمنة الخفيفة والظلام استجابةً لإمالة محور الأرض نحو الشمس.

عندما نتحرك من خط الاستواء إلى أي من القطبين ، تكون الفروق بين الضوء والظلام أكثر وضوحًا - خاصة في القطبين ، حيث نجد 24 ساعة من الضوء أو الظلام ، اعتمادًا على الوقت من السنة.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الدوران السنوي للأرض حول الشمس يؤدي إلى تغير الفترة الضوئية على مدار العام (باستثناء خط الاستواء). بهذه الطريقة ، تكون الأيام أطول في الصيف وأقصر في الشتاء.

مزايا الاستجابة للفترة الضوئية

توفر القدرة على تنسيق بعض عمليات التطوير مع وقت معين من السنة حيث توجد احتمالات كبيرة بأن الظروف ستكون أكثر ملاءمة عددًا من المزايا. يحدث هذا في النباتات والحيوانات ، وحتى في بعض الفطريات.

بالنسبة للكائنات الحية ، من المفيد التكاثر في أوقات السنة حيث لا يتعين على الأحداث مواجهة الظروف القاسية لفصل الشتاء. هذا ، بلا شك ، سيزيد من بقاء النسل ، ويوفر ميزة تكيفية واضحة للمجموعة.

بمعنى آخر ، فإن آلية الانتقاء الطبيعي ستفضل نشر هذه الظاهرة في الكائنات الحية التي اكتسبت آليات تسمح لها بالتحقيق في البيئة والاستجابة للتغيرات في الفترة الضوئية..

الفترة الضوئية في النباتات

في النباتات ، مدة الأيام لها تأثيرات ملحوظة على العديد من وظائفها البيولوجية. بعد ذلك سوف نصف العمليات الرئيسية التي تتأثر بطول النهار والليل:

إزهار

تاريخياً ، تم تصنيف النباتات في نباتات طويلة اليوم أو قصيرة أو محايدة. آليات النباتات لقياس هذه المحفزات معقدة للغاية.

حاليًا ، تم تحديد أن البروتين المسمى CONSTANS له دور مهم في الإزهار ، ويتم تنشيطه لبروتين صغير آخر ينتقل عبر حزم الأوعية الدموية وينشط برنامج تطوير في مستنبت الإنجابية ويحفز إنتاج الزهور.

النباتات ذات الأيام الطويلة والأيام القصيرة

تتفتح النباتات الطويلة اليوم بسرعة أكبر فقط عندما يستمر التعرض للضوء لعدد معين من الساعات. في هذا النوع من النباتات ، لن يحدث الإزهار إذا كانت فترة الفترة المظلمة تتجاوز قيمة معينة. هذه "القيمة الحرجة" للضوء تختلف باختلاف الأنواع.

هذا النوع من النباتات يزهر خلال الربيع ، أو أوائل الصيف ، حيث القيمة الخفيفة تلبي الحد الأدنى من المتطلبات. يتم تصنيف الفجل والخس والزنبق في هذه الفئة.

في المقابل ، تتطلب النباتات قصيرة اليوم التعرض للضوء أقل. على سبيل المثال ، بعض النباتات التي تزهر في نهاية الصيف ، في الخريف أو الشتاء ، هي أيام قصيرة. وتشمل هذه الأقحوان ، والزهرة أو نجمة عيد الميلاد وبعض أنواع فول الصويا.

كمون

تعتبر حالات الكمون مفيدة للنباتات ، لأنها تتيح لها مواجهة الظروف البيئية غير المواتية. على سبيل المثال ، تستخدم النباتات التي تعيش في خطوط العرض الشمالية تقليل مدة اليوم في الخريف كتحذير من البرد.

وبهذه الطريقة ، يمكنهم تطوير حالة من السكون من شأنها أن تساعدهم على التعامل مع درجات الحرارة المتجمدة القادمة.

في حالة أمراض الكبد ، يمكنهم البقاء على قيد الحياة في الصحراء لأنهم يستخدمون أيامًا طويلة كإشارة للدخول في السكون خلال الفترات القاحلة.

مزيج مع العوامل البيئية الأخرى

في كثير من الأحيان لا يتم تحديد استجابة المصنع بعامل بيئي واحد. بالإضافة إلى مدة الضوء ودرجة الحرارة والإشعاع الشمسي وتركيزات النيتروجين غالبا ما تكون عوامل حاسمة في التنمية.

على سبيل المثال ، في نباتات الأنواع Hyoscyamus niger لن تحدث عملية الإزهار إذا لم تمتثل لمتطلبات فترة الضوئية ، وبالإضافة إلى ذلك ، فإن النطق (الحد الأدنى من البرد المطلوب).

الفترة الضوئية في الحيوانات

كما رأينا ، فإن فترة النهار والليل تسمح للحيوانات بمزامنة مراحلها الإنجابية مع مواسم السنة المواتية..

تتكاثر الثدييات والطيور عادة في الربيع ، استجابةً لإطالة الأيام ، وتميل الحشرات إلى أن تصبح يرقات في الخريف ، عندما تقصر الأيام. المعلومات المتعلقة بالاستجابة للفترة الضوئية في الأسماك والبرمائيات والزواحف محدودة.

في الحيوانات ، يكون التحكم بالفترة الضوئية هرمونية في الغالب. تتوسط هذه الظاهرة بإفراز الميلاتونين في الغدة الصنوبرية ، والتي تمنعها بشدة وجود الضوء.

إفراز هرمون أكبر في فترات الظلام. وهكذا ، فإن إشارات الفترة الضوئية تترجم إلى إفراز الميلاتونين.

هذا الهرمون مسؤول عن تنشيط مستقبلات محددة موجودة في الدماغ وفي الغدة النخامية التي تنظم إيقاعات التكاثر ، وزن الجسم ، السبات والهجرة..

معرفة استجابة الحيوانات للتغيرات في الفترة الضوئية كانت مفيدة للإنسان. على سبيل المثال ، في الماشية ، تسعى دراسات مختلفة إلى فهم كيفية تأثر إنتاج اللبن. حتى الآن تم التأكيد على أن الأيام الطويلة تزيد من هذا الإنتاج.

مراجع

1. كامبل ، ن. أ. (2001). علم الأحياء: المفاهيم والعلاقات. بيرسون التعليم.
2. Dahl، G.E.، Buchanan، B.A.، & Tucker، H.A (2000). التأثيرات الضوئية على أبقار الألبان: مراجعة. مجلة علوم الألبان, 83(4) ، 885-893.
3. Garner، W. W.، & Allard، H. A. (1920). تأثير الطول النسبي ليلا ونهارا وعوامل البيئة الأخرى على النمو والتكاثر في النباتات. استعراض الطقس الشهري, 48(7) ، 415-415.
4. Hayama، R.، & Coupland، G. (2004). الأساس الجزيئي للتنوع في الاستجابات المزهرة الضوئية للأرابيدوبسيس والأرز. فسيولوجيا النبات, 135(2) ، 677-84.
5. جاكسون ، س. (2009). ردود النبات على الفترة الضوئية. عالم النبات الجديد, 181(3) ، 517-531.
6. Lee، B. D.، Cha، J. Y.، Kim، M.R.، Paek، N.C.، & Kim، W.Y. (2018). نظام الاستشعار Photoperiod لتوقيت الإزهار في النباتات. تقارير BMB, 51(4) ، 163-164.
7. روميرو ، جيه إم ، وفالفيردي ، ف. (2009). آليات الفترة الضوئية المحفوظة تطوريًا في النباتات: متى ظهرت الإشارات الضوئية الضوئية للنبات?. إشارة النبات والسلوك, 4(7) ، 642-4.
8. سوندرز ، د. (2008). Photoperiodism في الحشرات وغيرها من الحيوانات. في البيولوجيا الضوئية (ص. 389-416). سبرينغر ، نيويورك ، نيويورك.
9. Walton، J.C.، Weil، Z. M.، & Nelson، R.J. (2010). تأثير الفترة الضوئية على الهرمونات والسلوك والوظيفة المناعية. حدود في الغدد الصماء العصبية, 32(3) ، 303-19.