الفترة الضوئية: في النباتات والحيوانات - مادة الاحياء - 2025

الفترة الضوئية هي مقدار الضوء والظلام في دورة مدتها 24 ساعة. في منطقة خط الاستواء - حيث يأخذ خط العرض قيمة صفر - يكون ثابتًا ومنصفًا ، مع 12 ساعة من الضوء و 12 ساعة من الظلام.

الاستجابة إلى الفترة الضوئية هي ظاهرة بيولوجية حيث تعدل الكائنات الحية بعض خصائصها - التكاثر والنمو والسلوك - اعتمادًا على اختلاف الضوء والفصول والدورة الشمسية.

تؤثر فترة الضوء على إنبات البذور. المصدر: pixabay.com

بشكل عام ، عادة ما تدرس فترة الضوء في النباتات. يسعى إلى فهم كيفية تعديل الاختلافات في معلمة الإضاءة الإنبات ، والتمثيل الغذائي ، وإنتاج الزهور ، والفاصل الزمني لسكون البراعم ، أو الخصائص الأخرى.

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

وفقًا للأدلة ، يتأثر تطوير النباتات بعدد الساعات المتلقاة. على سبيل المثال ، في البلدان ذات المواسم المحددة ، تميل الأشجار إلى التباطؤ في مواسم الخريف ، حيث تكون الفترة الضوئية أقصر.

تمتد الظاهرة إلى أعضاء مملكة الحيوان. الفترة الضوئية قادرة على التأثير على تكاثرها وسلوكها.

تم اكتشاف الفترة الضوئية في عام 1920 بواسطة Garner و Allard. أظهر هؤلاء الباحثون أن بعض النباتات تعدل ازدهارها استجابة للتغيرات في طول اليوم.

لماذا تحدث الفترة الضوئية؟

عندما نبتعد عن هذه المنطقة ، تتغير أوقات الضوء والظلام استجابة لميل محور الأرض نحو الشمس.

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

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

مزايا الاستجابة للضوء

إن القدرة على تنسيق عمليات تنموية معينة في وقت معين من العام حيث يوجد احتمال كبير بأن تكون الظروف أكثر ملاءمة تمنح عددًا من المزايا. يحدث هذا في النباتات والحيوانات وحتى 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 ، مما يوفر ميزة تكيفية واضحة للمجموعة.

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

الفترة الضوئية في النباتات

في النباتات ، كان لطول الأيام تأثيرات ملحوظة على العديد من وظائفها البيولوجية. فيما يلي سنصف العمليات الرئيسية التي تتأثر بطول النهار والليل:

المزهرة

تاريخيًا ، تم تصنيف النباتات على أنها نباتات طويلة أو قصيرة اليوم أو نباتات محايدة. آليات النبات لقياس هذه المحفزات معقدة للغاية.

حاليًا ، تم تحديد أن بروتينًا يسمى CONSTANS له دور مهم في الإزهار ، حيث يتم تنشيطه لبروتين صغير آخر ينتقل عبر الحزم الوعائية وينشط برنامجًا تنمويًا في نسيج الإنجاب ويحفز إنتاج الزهور.

نباتات اليوم الطويل والقصير اليوم

تزهر نباتات اليوم الطويل بسرعة أكبر فقط عندما يستمر التعرض للضوء لعدة ساعات. في هذه الأنواع من النباتات ، لن يحدث الإزهار إذا تم تجاوز مدة الفترة المظلمة بقيمة معينة. هذه "القيمة الحرجة" للضوء تختلف باختلاف الأنواع.

تتفتح هذه الأنواع من النباتات خلال الربيع ، أو أوائل الصيف ، حيث تلبي قيمة الضوء الحد الأدنى من المتطلبات. يتم تصنيف الفجل والخس والزنبق في هذه الفئة.

في المقابل ، تتطلب نباتات اليوم القصير تعرضًا أقل للضوء. على سبيل المثال ، بعض النباتات التي تتفتح في أواخر الصيف أو الخريف أو الشتاء تكون قصيرة اليوم. من بين هؤلاء ، تبرز الأقحوان وزهرة أو نجمة عيد الميلاد وبعض أنواع فول الصويا.

وقت الإستجابة

حالات الكمون مفيدة للنباتات ، لأنها تسمح لها بالتعامل مع الظروف البيئية غير المواتية. على سبيل المثال ، تستخدم النباتات التي تعيش في خطوط العرض الشمالية طول النهار المخفض في الخريف كتحذير من البرد.

وبهذه الطريقة ، يمكنهم تطوير حالة نائمة تساعدهم على التعامل مع درجات الحرارة المتجمدة القادمة.

في حالة حشيشة الكبد ، يمكن أن تعيش في الصحراء لأنها تستخدم أيامًا طويلة كإشارة للدخول في حالة سكون خلال فترات الجفاف.

الدمج مع العوامل البيئية الأخرى

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

على سبيل المثال ، في نباتات من النوع Hyoscyamus niger ، لن تحدث عملية الإزهار إذا لم تفي بمتطلبات الفترة الضوئية ، وكذلك من vernalization (الحد الأدنى من البرد المطلوب).

الفترة الضوئية في الحيوانات

كما رأينا ، يسمح طول النهار والليل للحيوانات بمزامنة مراحل تكاثرها مع أوقات مناسبة من العام.

تتكاثر الثدييات والطيور عادة في الربيع ، استجابة لإطالة الأيام ، وعادة ما تصبح الحشرات يرقات في الخريف ، عندما تقصر الأيام. المعلومات المتعلقة بالاستجابة لفترة الضوء في الأسماك والبرمائيات والزواحف محدودة.

في الحيوانات ، يكون التحكم في فترة الضوء في الغالب هرمونيًا. تتوسط هذه الظاهرة إفراز الميلاتونين في الغدة الصنوبرية ، والذي يمنعه بشدة وجود الضوء.

يكون الإفراز الهرموني أكبر في فترات الظلام. وهكذا ، يتم ترجمة إشارات الفترة الضوئية إلى إفراز الميلاتونين.

هذا الهرمون مسؤول عن تنشيط مستقبلات محددة موجودة في الدماغ والغدة النخامية التي تنظم إيقاعات التكاثر ووزن الجسم والسبات والهجرة.

كانت معرفة استجابة الحيوانات للتغيرات في فترة الضوء مفيدة للإنسان. على سبيل المثال ، في مجال الثروة الحيوانية ، تسعى العديد من الدراسات إلى فهم كيفية تأثر إنتاج الحليب. حتى الآن تم التأكيد على أن أيام طويلة من زيادة الإنتاج قال.

المراجع

1. كامبل ، NA (2001). علم الأحياء: المفاهيم والعلاقات. تعليم بيرسون.
2. Dahl ، GE ، Buchanan ، BA ، & Tucker ، HA (2000). التأثيرات الضوئية على أبقار الألبان: مراجعة. مجلة علوم الألبان، 83 (4) ، 885-893.
3. غارنر ، دبليو دبليو ، وألارد ، ها (1920). تأثير الطول النسبي ليلا ونهارا وعوامل البيئة الأخرى على النمو والتكاثر في النباتات. مراجعة الطقس الشهرية ، 48 (7) ، 415-415.
4. Hayama، R.، & Coupland، G. (2004). الأساس الجزيئي للتنوع في الاستجابات المزهرة الدورية الضوئية لأرابيدوبسيس والأرز. فسيولوجيا النبات، 135 (2) ، 677-84.
5. جاكسون ، إس دي (2009). استجابات النبات لفترة الضوء. عالم نباتات جديد ، 181 (3) ، 517-531.
6. Lee، BD، Cha، JY، Kim، MR، Paek، NC، & Kim، WY (2018). نظام استشعار الفترة الضوئية لتوقيت الإزهار في النباتات. تقارير BMB، 51 (4) ، 163-164.
7. روميرو ، جي إم ، وفالفيردي ، إف (2009). آليات الفترة الضوئية المحفوظة تطوريًا في النباتات: متى ظهرت إشارات دورية ضوئية للنبات؟ إشارات النبات وسلوكه، 4 (7) ، 642-4.
8. سوندرز ، د. (2008). الضوئية في الحشرات والحيوانات الأخرى. في علم الأحياء الضوئية (ص 389-416). سبرينغر ، نيويورك ، نيويورك.
9. والتون ، جي سي ، ويل ، زد إم ، ونيلسون ، آر جي (2010). تأثير الفترة الضوئية على الهرمونات والسلوك ووظيفة المناعة. الحدود في علم الغدد الصماء العصبية ، 32 (3) ، 303-19.