MASA OPERASI: PADA TUMBUHAN DAN HAIWAN - BIOLOGI - 2024

The photoperiod adalah jumlah cahaya dan gelap dalam kitaran 24-jam. Di kawasan khatulistiwa - di mana garis lintang mengambil nilai sifar - ia tetap dan adil, dengan 12 jam cahaya dan 12 jam kegelapan.

Tindak balas terhadap masa operasi adalah fenomena biologi di mana organisma mengubah beberapa ciri mereka - pembiakan, pertumbuhan, tingkah laku - bergantung pada variasi cahaya, musim dan kitaran matahari.

Masa operasi mempengaruhi percambahan biji benih. Sumber: pixabay.com

Secara amnya, fotoperiod biasanya dikaji pada tanaman. Ini bertujuan untuk memahami bagaimana variasi parameter pencahayaan mengubah percambahan, metabolisme, pengeluaran bunga, selang dormansi tunas, atau ciri lain.

Berkat kehadiran pigmen khas, yang disebut fitokrom, tumbuhan dapat mengesan perubahan persekitaran yang berlaku di persekitarannya.

Menurut bukti, perkembangan tanaman dipengaruhi oleh jumlah jam yang diterima. Contohnya, di negara-negara dengan musim yang ditandai, pokok cenderung perlahan pada musim gugur, di mana tempoh fotoperasinya lebih pendek.

Fenomena ini meluas kepada anggota kerajaan haiwan. Masa operasi mampu mempengaruhi pembiakan dan tingkah lakunya.

Masa operasi ditemui pada tahun 1920 oleh Garner dan Allard. Para penyelidik ini menunjukkan bahawa beberapa tanaman mengubah bunga mereka sebagai tindak balas terhadap perubahan dalam tempoh hari.

Mengapa tempoh operasi berlaku?

Ketika kita menjauh dari kawasan ini, masa cahaya dan gelap berubah sebagai tindak balas terhadap kecondongan paksi bumi ke arah matahari.

Apabila kita bergerak dari khatulistiwa ke salah satu tiang, perbezaan antara cahaya dan gelap lebih ketara - terutamanya di kutub, di mana kita dapati 24 jam cahaya atau kegelapan, bergantung pada waktu tahun.

Di samping itu, putaran tahunan bumi mengelilingi matahari menyebabkan tempoh fotoperasinya berubah sepanjang tahun (kecuali khatulistiwa). Oleh itu, hari lebih lama pada musim panas dan lebih pendek pada musim sejuk.

Kelebihan memberi tindak balas kepada tempoh operasi

Keupayaan untuk mengkoordinasikan proses pengembangan tertentu dengan waktu tertentu tahun di mana terdapat kemungkinan besar keadaan akan lebih baik memberikan sejumlah kelebihan. Ini berlaku pada tumbuhan, haiwan, dan juga kulat tertentu.

Bagi organisma, adalah baik untuk membiak pada waktu-waktu sepanjang tahun di mana remaja tidak perlu menghadapi keadaan yang teruk pada musim sejuk. Ini, tidak diragukan lagi, akan meningkatkan kelangsungan hidup keturunan, memberikan kelebihan penyesuaian yang jelas kepada kumpulan.

Dengan kata lain, mekanisme pemilihan semula jadi akan memihak kepada penyebaran fenomena ini pada organisma yang telah memperoleh mekanisme yang membolehkan mereka menyelidiki persekitaran dan bertindak balas terhadap perubahan pada masa operasi.

Fotoperiod dalam tanaman

Pada tumbuh-tumbuhan, tempoh hari mempunyai kesan yang ketara pada banyak fungsi biologi mereka. Di bawah ini kami akan menerangkan proses utama yang dipengaruhi oleh panjang siang dan malam:

Berbunga

Dari segi sejarah, tanaman telah diklasifikasikan sebagai tanaman hari panjang, hari pendek, atau neutral. Mekanisme tanaman untuk mengukur rangsangan ini sangat canggih.

Pada masa ini, telah ditentukan bahawa protein yang disebut CONSTANS mempunyai peranan penting dalam pembungaan, diaktifkan ke protein kecil lain yang bergerak melalui ikatan vaskular dan mengaktifkan program pengembangan dalam meristem pembiakan dan mendorong pengeluaran bunga.

Tanaman hari panjang dan pendek

Tumbuhan lama tumbuh lebih cepat hanya apabila pendedahan cahaya berlangsung selama beberapa jam. Dalam jenis tanaman ini, berbunga tidak akan berlaku sekiranya jangka masa kegelapan dilampaui nilai tertentu. "Nilai kritikal" cahaya ini berbeza bergantung pada spesiesnya.

Jenis tanaman ini mekar pada musim bunga, atau awal musim panas, di mana nilai cahaya memenuhi keperluan minimum. Lobak, selada, dan teratai tergolong dalam kategori ini.

Sebaliknya, tanaman hari pendek memerlukan pendedahan cahaya yang lebih rendah. Sebagai contoh, sebilangan tanaman yang mekar pada akhir musim panas, musim gugur, atau musim sejuk adalah hari pendek. Antaranya, bunga krisan, bunga atau bintang Krismas dan beberapa jenis soya menonjol.

Kependaman

Keadaan latensi berguna untuk tumbuh-tumbuhan, kerana ia memungkinkan untuk mengatasi keadaan persekitaran yang tidak baik. Sebagai contoh, tumbuh-tumbuhan yang tinggal di garis lintang utara menggunakan panjang hari yang dikurangkan pada musim gugur sebagai amaran untuk sejuk.

Dengan cara ini, mereka dapat mengembangkan keadaan tidak aktif yang akan membantu mereka mengatasi suhu beku yang akan datang.

Dalam kes hati, mereka dapat bertahan hidup di padang pasir kerana mereka menggunakan hari-hari yang panjang sebagai isyarat untuk masuk ke dorman dalam tempoh kering.

Gabungan dengan faktor persekitaran yang lain

Sering kali tindak balas tanaman tidak ditentukan oleh satu faktor persekitaran. Sebagai tambahan kepada jangka masa cahaya, suhu, sinaran matahari dan kepekatan nitrogen biasanya merupakan faktor penentu dalam pembangunan.

Sebagai contoh, pada tanaman spesies Hyoscyamus niger, proses berbunga tidak akan berlaku jika tidak memenuhi syarat masa operasi, dan juga vernalisasi (jumlah minimum sejuk yang diperlukan).

Tempoh foto pada haiwan

Seperti yang kita lihat, panjang siang dan malam membolehkan haiwan menyegerakkan tahap pembiakannya dengan waktu yang baik sepanjang tahun.

Mamalia dan burung biasanya membiak pada musim bunga, sebagai tindak balas terhadap pemanjangan hari, dan serangga biasanya menjadi larva pada musim gugur, ketika hari semakin pendek. Maklumat mengenai tindak balas terhadap masa operasi pada ikan, amfibia dan reptilia adalah terhad.

Pada haiwan, kawalan photoperiod kebanyakannya bersifat hormon. Fenomena ini dimediasi oleh rembesan melatonin di kelenjar pineal, yang sangat dihambat oleh kehadiran cahaya.

Rembesan hormon lebih besar pada masa kegelapan. Oleh itu, isyarat fotoperiod diterjemahkan ke dalam rembesan melatonin.

Hormon ini bertanggungjawab untuk mengaktifkan reseptor spesifik yang terletak di otak dan di kelenjar pituitari yang mengatur irama pembiakan, berat badan, hibernasi dan migrasi.

Pengetahuan mengenai tindak balas haiwan terhadap perubahan dalam tempoh fotoperatif telah berguna bagi manusia. Sebagai contoh, dalam ternakan, pelbagai kajian bertujuan untuk memahami bagaimana pengeluaran susu terjejas. Sejauh ini telah disahkan bahawa peningkatan hari pengeluaran tersebut.

Rujukan

1. Campbell, NA (2001). Biologi: Konsep dan hubungan. Pendidikan Pearson.
2. Dahl, GE, Buchanan, BA, & Tucker, HA (2000). Kesan Photoperiodic pada Lembu Tenusu: Kajian. Jurnal sains tenusu, 83 (4), 885-893.
3. Garner, WW, & Allard, HA (1920). Kesan jangka masa relatif siang dan malam dan faktor persekitaran yang lain terhadap pertumbuhan dan pembiakan tanaman. Kajian Cuaca Bulanan, 48 (7), 415-415.
4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). Asas molekul kepelbagaian dalam tindak balas berbunga fotoperiodik Arabidopsis dan padi. Fisiologi tumbuhan, 135 (2), 677-84.
5. Jackson, SD (2009). Tindakbalas tumbuhan terhadap tempoh masa fotoperatif. Ahli Phytologist Baru, 181 (3), 517-531.
6. Lee, BD, Cha, JY, Kim, MR, Paek, NC, & Kim, WY (2018). Sistem penginderaan fotoperiod untuk masa berbunga pada tanaman. Laporan BMB, 51 (4), 163-164.
7. Romero, JM, & Valverde, F. (2009). Mekanisme fotoperiod yang dipelihara secara evolusi pada tanaman: bilakah isyarat fotoperiodik tumbuhan muncul ?. Tanda & tingkah laku tumbuhan, 4 (7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Photoperiodism pada serangga dan haiwan lain. Dalam Fotobiologi (hlm. 389-416). Springer, New York, NY.
9. Walton, JC, Weil, ZM, & Nelson, RJ (2010). Pengaruh photoperiod pada hormon, tingkah laku, dan fungsi imun. Sempadan dalam neuroendokrinologi, 32 (3), 303-19.