צילום זמן: בצמחים ובעלי חיים - ביולוגיה - 2025

Photoperiod הוא כמות האור והחושך במחזור 24 שעות ביממה. באזור קו המשווה - שם קו הרוחב לוקח ערך של אפס - הוא קבוע ושוויוני, עם 12 שעות אור ו -12 שעות חושך.

התגובה לצילום הפעולה היא תופעה ביולוגית בה אורגניזמים משנים חלק ממאפייניהם - רבייה, צמיחה, התנהגות - בהתאם לשונות האור, עונות השנה ומחזור השמש.

הפוטופרוד משפיע על נביטת הזרעים. מקור: pixabay.com

באופן כללי, ניתוח התהליך נחקר בדרך כלל בצמחים. הוא מבקש להבין כיצד וריאציות בפרמטר התאורה משנות נביטה, מטבוליזם, ייצור פרחים, מרווח הרדמה של הניצנים או מאפיינים אחרים.

הודות לנוכחותם של פיגמנטים מיוחדים, הנקראים פיטוכרומים, צמחים מסוגלים לזהות את השינויים הסביבתיים המתרחשים בסביבתם.

על פי העדויות, התפתחות הצמחים מושפעת מכמות השעות שמתקבלות. לדוגמה, במדינות עם עונות מסומנות, העצים נוטים להאט בעונות הסתיו, בהן הצילום קצר יותר.

התופעה משתרעת על חברי ממלכת החיות. פעולת הצילום מסוגלת להשפיע על רבייתו ועל התנהגותו.

צילום הפעולה התגלה בשנת 1920 על ידי גרנר ואלארד. חוקרים אלה הראו שכמה צמחים משנים את פריחתם בתגובה לשינויים באורך היום.

מדוע מתרחש הצילום?

כשאנחנו מתרחקים מאזור זה, זמני האור והחושך משתנים בתגובה להטיה של ציר כדור הארץ לכיוון השמש.

כאשר אנו עוברים מהקו המשווה לשני הקטבים, ההבדלים בין אור לחושך מסומנים יותר - במיוחד בקטבים, שם אנו מוצאים 24 שעות של אור או חושך, תלוי בזמן השנה.

בנוסף, הסיבוב השנתי של כדור הארץ סביב השמש גורם לצילום המשתנה לאורך כל השנה (למעט קו המשווה). לפיכך, ימים ארוכים יותר בקיץ וקצרים יותר בחורף.

יתרונות התגובה לצילום

היכולת לתאם תהליכים התפתחותיים מסוימים עם זמן מסוים בשנה בו קיימת סבירות גבוהה שהתנאים יהיו טובים יותר מקנה מספר יתרונות. זה מתרחש בצמחים, בבעלי חיים ואפילו בפטריות מסוימות.

עבור האורגניזמים זה יתרון להתרבות בשעות השנה בהן הצעירים אינם צריכים לעמוד בתנאים הקיצוניים של חורף. זה ללא ספק יגביר את הישרדותם של הצאצאים, ויספק יתרון אדפטיבי ברור לקבוצה.

במילים אחרות, מנגנון הברירה הטבעית יעדיף את הפיזור של תופעה זו באורגניזמים שרכשו מנגנונים המאפשרים להם לחקור את הסביבה ולהגיב לשינויים בתהליך הצילום.

פוטופרוד בצמחים

בצמחים, למשך הימים יש השפעות ניכרות על רבים מתפקידיהם הביולוגיים. להלן נתאר את התהליכים העיקריים המושפעים מאורך היום והלילה:

פְּרִיחָה

באופן היסטורי, צמחים סווגו כצמחים ארוכי יום, יום קצר או ניטרלי. מנגנוני צמח למדידת גירויים אלה הם מאוד מתוחכמים.

נכון לעכשיו נקבע כי לחלבון הנקרא CONSTANS יש תפקיד משמעותי בפריחה, מופעל לחלבון קטן נוסף העובר דרך צרורות כלי הדם ומפעיל תוכנית התפתחותית במריסטם רבייה ומעורר ייצור פרחים.

צמחים ארוכי יום וקצרים

צמחים ארוכי יום פורחים מהר יותר רק כאשר החשיפה לאור נמשכת מספר שעות. בסוגי צמחים אלה, הפריחה לא תתרחש אם חורגת משך התקופה החשוכה בערך מסוים. "ערך קריטי" זה של האור משתנה בהתאם למין.

סוגים אלה של צמחים פורחים במהלך האביב, או בתחילת הקיץ, כאשר ערך האור עומד בדרישת המינימום. קטגוריה זו, צנון ושושן מסווגים בקטגוריה זו.

לעומת זאת, צמחים ליום קצר דורשים חשיפות אור נמוכות יותר. לדוגמה, כמה צמחים הפורחים בסוף הקיץ, בסתיו או בחורף הם יום קצר. בין אלה בולטים חרציות, פרח חג המולד או כוכב וכמה סוגים של סויה.

חֶבִיוֹן

מצבי חביון מועילים לצמחים מכיוון שהם מאפשרים להם להתמודד עם תנאים סביבתיים לא טובים. לדוגמא, צמחים החיים בקווי הרוחב הצפוניים משתמשים באורך היום המופחת בסתיו כאזהרה לקור.

בדרך זו הם יכולים לפתח מצב רדום שיעזור להם להתמודד עם הטמפרטורות הקפואות הבאות.

במקרה של יבלות כבד, הם יכולים לשרוד במדבר מכיוון שהם משתמשים בימים ארוכים כאות לעבור לרדום בתקופות צחיחות.

שילוב עם גורמים סביבתיים אחרים

פעמים רבות תגובת הצמח אינה נקבעת על ידי גורם סביבתי יחיד. בנוסף למשך האור, הטמפרטורה, קרינת השמש וריכוז החנקן הם בדרך כלל גורמים מכריעים בהתפתחות.

לדוגמא, בצמחים מהזן Hyoscyamus niger, תהליך הפריחה לא יתרחש אם הוא אינו עומד בדרישות התהליך הצילומי, וגם של גרגירציה (כמות קור מינימאלית נדרשת).

צילום זמן בבעלי חיים

כפי שראינו, אורך היום והלילה מאפשר לבעלי חיים לסנכרן את שלבי הרבייה שלהם עם זמנים נוחים בשנה.

יונקים וציפורים מתרבים לרוב באביב, כתגובה להארכת הימים, וחרקים בדרך כלל הופכים לזחלים בסתיו, כאשר הימים מתקצרים. המידע הנוגע לתגובה לניתוחי דגים בדגים, דו-חיים וזוחלים מוגבל.

אצל בעלי חיים, השליטה בתהליך הניתוח היא בעיקר הורמונלית. תופעה זו מתווכת על ידי הפרשת מלטונין בבלוטת האצטרובל, שמונעת מאוד על ידי נוכחות האור.

הפרשת ההורמונים גדולה יותר בתקופות של חושך. לפיכך, אותות הצילום מתורגמים להפרשת מלטונין.

הורמון זה אחראי להפעלת קולטנים ספציפיים הממוקמים במוח ובלוטת יותרת המוח המווסתים את מקצבי הרבייה, משקל הגוף, שינה ונדידה.

הכרת התגובה של בעלי החיים לשינויים בתהליך הצילום שימשה את האדם. לדוגמה, אצל בעלי חיים, מחקרים שונים מבקשים להבין כיצד מושפע ייצור חלב. עד כה אושר כי ימים ארוכים מגדילים את הייצור האמור.

הפניות

1. קמפבל, נ.ב. (2001). ביולוגיה: מושגים ויחסים. פירסון חינוך.
2. דאהל, GE, Buchanan, BA, & Tucker, HA (2000). השפעות פוטופרודיות על בקר חלב: סקירה. כתב העת למדעי החלב, 83 (4), 885-893.
3. גרנר, WW, ואלארד, ח.א. (1920). השפעת האורך היחסי של יום ולילה וגורמים אחרים של הסביבה על צמיחה ורבייה בצמחים. סקירת מזג אוויר חודשית, 48 (7), 415-415.
4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). הבסיס המולקולרי של הגיוון בתגובות הפריחה הפוטופרודיודיות של ערבידופסיס ואורז. פיזיולוגיה של הצמח, 135 (2), 677-84.
5. ג'קסון, SD (2009). תגובות צמחיות לניתוח לצילום. פיטולוג חדש, 181 (3), 517-531.
6. Lee, BD, Cha, JY, Kim, MR, Paek, NC, and Kim, WY (2018). מערכת חישה פוטופרודידית לתזמון פריחה בצמחים. דו"חות BMB, 51 (4), 163-164.
7. Romero, JM, & Valverde, F. (2009). מנגנונים פוטוריאודיים משתמרים באופן אבולוציוני בצמחים: מתי הופיעו איתות פוטו-צביוני צמח? איתות צמחים והתנהגות, 4 (7), 642-4.
8. סאונדרס, ד (2008). Photoperiodism אצל חרקים ובעלי חיים אחרים. בפוטוביולוגיה (עמ '389-416). שפרינגר, ניו יורק, ניו יורק.
9. וולטון, ג'יי.סי, וייל, צ.מ., ונלסון, ר ג'יי (2010). השפעת פוט-אפ על הורמונים, התנהגות ותפקוד חיסוני. גבולות בנוירואנדוקרינולוגיה, 32 (3), 303-19.