FOTOPERÍODE: EN PLANTES I EN ANIMALS - BIOLOGIA - 2025

El fotoperíode és la quantitat de llum i foscor en un cicle de 24 hores. A la zona de l'equador - on la latitud pren un valor de zero - és constant i equitatiu, amb 12 hores de llum i 12 de foscor.

La resposta a l'fotoperíode és un fenomen biològic on els organismes modifiquen algunes de les seves característiques - reproducció, creixement, comportament - en funció de la variació de la llum, les estacions i el cicle solar.

El fotoperíode afecta la germinació de les llavors. Font: pixabay.com

Generalment, el fotoperíode sol estudiar-se en plantes. Es busca entendre com les variacions en el paràmetre d'il·luminació modifiquen la germinació, metabolisme, producció de flors, l'interval de la dormancia dels rovells, o una altra característica.

Gràcies a la presència de pigments especials, denominats fitocroms, les plantes són capaços de detectar els canvis ambientals que tenen lloc en el seu entorn.

Segons les evidències, el desenvolupament de les plantes es veu afectat pel nombre d'hores rebuda. Per exemple, als països amb estacions marcades, els arbres tendeixen a reduir el seu creixement en les èpoques de tardor, on el fotoperíode es fa més curt.

El fenomen s'estén fins als integrants de el regne animal. El fotoperíode és capaç d'afectar la seva reproducció i el seu comportament.

El fotoperíode va ser descobert l'any 1920 per Garner and Allard. Aquests investigadors van demostrar que algunes plantes modifiquen la seva floració en resposta a canvis en la durada del dia.

Per què passa el fotoperíode?

A mesura que ens allunyem d'aquesta zona, els temps de llum i foscor es modifiquen en resposta a la inclinació de l'eix de la terra cap al sol.

Quan avancem des de l'equador a qualsevol dels pols, les diferències entre llum i foscor són més marcades - particularment en els pols, on trobem 24 hores de llum o de foscor, depenent de l'època de l'any.

A més, la rotació anual de la terra al voltant de el sol causa el canvi de l'fotoperíode al llarg de l'any (amb excepció de l'equador). D'aquesta manera, els dies són més llargs a l'estiu i més curts a l'hivern.

Avantatges de respondre a l'fotoperíode

L'habilitat de coordinar certs processos de desenvolupament amb una època particular de l'any on hi hagi altes probabilitats que les condicions seran més favorables confereix una sèrie d'avantatges. Això passa en plantes, animals, i fins en certs fongs.

Per als organismes resulta avantatjós reproduir-se en èpoques de l'any on els juvenils no hagin de afrontes les condicions extremes d'un hivern. Això, indubtablement, incrementarà la supervivència de la descendència, aportant un clar avantatge adaptativa a el grup.

En altres paraules, el mecanisme de la selecció natural afavorirà la difusió d'aquest fenomen en organismes que han adquirit mecanismes que els permet sondejar l'ambient i respondre als canvis de l'fotoperíode.

Fotoperíode en plantes

En les plantes, la durada dels dies té efectes marcats en moltes de les seves funcions biològiques. A continuació descriurem els processos principals que es veuen afectats per la longitud del dia i de la nit:

floració

Històricament, les plantes han estat classificades en plantes de dies llargs, de dies curts, o neutrals. Els mecanismes de les plantes per al mesurament d'aquests estímuls són molt sofisticats.

Actualment, s'ha determinat que una proteïna anomenada CONSTANS posseeix un paper significatiu en la floració, activat a una altra petita proteïna que es mou pels feixos vasculars i activa un programa de desenvolupament en un meristema reproductiu i induint la producció de flors.

Plantes de dies llargs i de dies curts

Les plantes de dies llargs floreixen més ràpidament només quan l'exposició a la llum dura cert nombre d'hores. En aquest tipus de plantes, la floració no passarà si la durada de el període fosc s'excedeix en un valor particular. Aquest "valor crític" de llum varia depenent de l'espècie.

Aquest tipus de plantes floreixen durant la primavera, o al començament de l'estiu, on el valor de llum compleix amb el requeriment mínim. El rave, l'enciam i el lliri són classificades dins d'aquesta categoria.

En contrast, les plantes de dies curts requereixen exposicions de llum menors. Per exemple, algunes plantes que floreixen a l'finalitzar l'estiu, a la tardor oa l'hivern, són de dies curts. Entre aquestes ressalten els crisantems, la flor o estrella de nadal i algunes varietats de soja.

latència

Els estats de latència són útils per a les plantes, ja que els permet afrontar condicions ambientals desfavorables. Per exemple, les plantes que viuen a les latituds de nord usen la reducció de la durada del dia a la tardor com un advertiment de l'fred.

D'aquesta manera, poden desenvolupar un estat de latència que els ajudarà a suportar les gelades temperatures que estan per venir.

En el cas de les hepàtiques, poden sobreviure en el desert gràcies a que utilitzen als dies llargs com un senyal per entrar en latència durant els períodes àrids.

Combinació amb altres factors ambientals

Moltes vegades la resposta de la planta no està determinada per un sol factor ambiental. A més de la durada de la llum, la temperatura, la radiació solar i les concentracions de nitrogen solen ser factors decisius en el desenvolupament.

Per exemple, en les plantes de l'espècie jusquiam negre no passarà el procés de floració si no compleix amb els requeriments de l'fotoperíode, i més, de la vernalització (quantitat mínima de fred requerit).

Fotoperíode en animals

Com hem vist, la durada del dia i la nit permet als animals sincronitzar les seves etapes reproductives amb èpoques de l'any favorables.

Els mamífers i les aus solen reproduir-se a la primavera, en resposta a l'allargament dels dies, i els insectes solen convertir-se en larva a la tardor, quan els dies s'escurcen. La informació pel que fa a la resposta a l'fotoperíode en peixos, amfibis i rèptils és limitada.

En els animals, el control de l'fotoperíode és majorment hormonal. Aquest fenomen és intervingut per la secreció de melatonina en la glàndula pineal, la qual cosa és fortament inhibit per la presència de llum.

La secreció hormonal és més gran en els períodes de foscor. Així, els senyals de l'fotoperíode són traduïdes en la secreció de melatonina.

Aquesta hormona s'encarrega d'activar receptors específics localitzats al cervell i en la glàndula pituïtària que regulen els ritmes de la reproducció, pes corporal, hibernació i migració.

El coneixement de la resposta dels animals als canvis en el fotoperíode ha estat útil per a l'home. Per exemple, a la ramaderia, diversos estudis busquen comprendre com es veu afectada la producció de llet. Fins al moment s'ha confirmat que els dies llargs incrementen aquesta producció.

referències

1. Campbell, NA (2001). Biologia: Conceptes i relacions. Pearson Educació.
2. Dahl, GE, Buchanan, BA, & Tucker, HA (2000). Photoperiodic Effects on Dairy Cattle: A Review. Journal of dairy science, 83 (4), 885-893.
3. Garner, WW, & Allard, HA (1920). Effect of the relative length of day and night and other factors of the environment on growth and reproduction in plants. Monthly Weather Review, 48 (7), 415-415.
4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). The molecular basis of diversity in the photoperiodic Flowering responses of Arabidopsis and rice. Plant physiology, 135 (2), 677-84.
5. Jackson, SD (2009). Plant responses to photoperiod. New Phytologist, 181 (3), 517-531.
6. Llegeix, BD, Cha, JI, Kim, MR, Paek, NC, & Kim, WY (2018). Photoperiod sensing system for timing of Flowering in plants. BMB reports, 51 (4), 163-164.
7. Romero, JM, & Valverde, F. (2009). Evolutionarily conserved photoperiod mechanisms in plants: when did plant photoperiodic signaling appear ?. Plant signaling & behavior, 4 (7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Photoperiodism in insects and other animals. In Photobiology (pp. 389-416). Springer, New York, NY.
9. Walton, JC, Weil, ZM, & Nelson, RJ (2010). Influence of photoperiod on hormones, behavior, and immune function. Frontiers in neuroendocrinology, 32 (3), 303-19.