Одним із провідних чинників, які впливають на біологічні ритми організмів, є Фотоперіод – тривалість довжини світлового дня. Реакція організмів на зміни довжини світлового періоду доби дістала назву Фотоперіодизму. В даній статті ви також дізнаєтеся про біологічне значеня фотоперіодизму.
Що таке фотоперіодизм?
Фотоперіод, або тривалість дня, який є найважливішою характеристикою світлового режиму, неоднаковий протягом року. Довжина дня небайдужа для живих організмів. Це знайшло відображення при розгляді сезонної періодичності явищ у живій природі. Отже,
Фотоперіодизм – це реакція організмів на добовий ритм променистої енергії, тобто на співвідношення світлого і темного періодів доби, властивий рослинам і тваринам і виявляється у процесах життєдіяльності.
Фотоперіодична реакція (ФПР) – здатність живих організмів реагувати на довжину дня.
Фотоперіодизм був відкритий в 1920 р. В. Гарнером і Н. Аллард під час селекційної роботи із тютюном. Вони виявили, що один з сортів, який цвів навесні і восени в теплиці, що не зацвітає влітку у відкритому грунті. У зв’язку з тим, що літні умови практично не відрізнялися від тепличних, було зроблено припущення, що цвітінню перешкоджає довгий літній день. Припущення підтвердилося, коли вдалося отримати цвітіння тютюну влітку при штучно скороченому дні. Надалі встановлено, що фотоперіодична реакція властива рослинам різних таксономічних груп і життєвих форм. Здатність сприймати довжину дня і реагувати на неї широко поширена і в тваринному світі.
Фотоперіодизм у рослин
Фотоперіодизм у рослин це – здатність переходу від розвитку і зростання вегетативних органів рослин до формування репродуктивних, до зацвітання під впливом фотоперіодів.
За типом фотоперіодичної реакції виділяють такі основні групи рослин:
1. Рослини короткого дня. Цвітіння і плодоносіння настає при 8-12-годинному освітленні (наприклад, коноплі, тютюн, перилла). Багато рослин короткого дня, переміщені в умови довгого дня, утворюють велику вегетативну масу, але не завершують розвиток і не плодоносять.
2. Рослини довгого дня. Для цвітіння їм потрібна тривалість дня 12 год і більше (картопля, пшениця, шпинат).
3. Нейтральні до довжини дня рослини. Для них довжина фотоперіоду байдужа. Цвітіння настає при будь-якій довжині дня (крім дуже короткою, що означає для рослин світлове голодування). Такі гірчиця, томат і ін.
Приналежність рослин до тієї або іншої групи залежить від їх географічного походження і поширення: рослини короткого дня виростають в тропічних і субтропічних областях, рослини довгого дня – головним чином в помірних і північних широтах. Це вказує на пристосовний характер фотоперіодичної реакції не лише до довжини дня як екологічного чинника, але і до всього комплексу зовнішніх умов.
Фотоперіодизм у тварин
Здатність реагувати на зміну тривалості дня і ночі в добовому циклі властива багатьом групам тварин: комахам, кліщам, рибам, птахам, ссавцям і ін. Фотоперіодичні реакції тварин контролюють настання і припинення шлюбного періоду, плодючість, осінні і весняні линьки, перехід до зимівлі обох статей і партеногенетичних поколінь, міграції, розвиток (активне або з діапаузою) і ін. сезонні явища. Особливості фотоперіодичних реакцій визначаються спадковістю і піддаються селекції. Фізіологічні і біохімічні основи фотоперіодизму багато в чому неясні. Передбачають, що вони здійснюються шляхом складного ланцюга нервоворефлекторних і гормональних реакцій.
Біологічне та практичне значення фотоперіодизму
Дослідження фотоперіодизму має важливе біологічне та практичне значення.
1) Змінюючи довжину світлового періоду в умовах штучного утримання свійських тварин і культурних рослин, можна регулювати процеси їхнього росту і розвитку, підвищувати продуктивність, стимулювати розмноження тощо.
2)Пізнання механізмів фотоперіодизму дозволить прогнозувати фенологію, динаміку чисельності комах в природі, розводити корисних комах-ентомофагів, управляти розвитком тварин при їх промисловому розведенні (штучне продовження дня в осінньо-зимовий період, що стимулює яйцекладку у птиць, використовується в птахівництві).
3) У разі цілорічного вирощування овочів і декоративних рослин в умовах штучного освітлення подовжують “світловий день” і досягають збільшення урожаю.
4)У період найдовших днів нервові клітини деяких комах виробляють нейрогормони, під впливом яких відкладені яйця можуть тривалий час перебувати в стані спокою. Личинки з цих яєць виходять лише навесні наступного року, коли є достатньо їжі та сприятливі кліматичні умови. Завдяки цьому регулюється зростання чисельності популяції, що запобігає виснаженню кормових ресурсів.
Фотоперіодизм, як правило, виявляється лише за певного поєднання з іншими екологічними факторами. Так, вихід комах із зимуючих лялечок залежить не лише від довжини світлового періоду доби, а й від температури довкілля.