penyinaran adalah jumlah cahaya dan gelap dalam siklus 24 jam. Di zona khatulistiwa – di mana garis lintang mengambil nilai nol – itu konstan dan merata, dengan 12 jam terang dan 12 jam gelap.
Respon terhadap fotoperiode adalah fenomena biologis di mana organisme memodifikasi beberapa karakteristik mereka – reproduksi, pertumbuhan, perilaku – tergantung pada variasi cahaya, musim dan siklus matahari.
Fotoperiode mempengaruhi perkecambahan biji. Sumber: pixabay.com
Umumnya, fotoperiode biasanya dipelajari pada tumbuhan . Ini berusaha untuk memahami bagaimana variasi dalam parameter pencahayaan mengubah perkecambahan, metabolisme, produksi bunga, interval dormansi kuncup, atau karakteristik lain.
Berkat adanya pigmen khusus yang disebut fitokrom, tanaman mampu mendeteksi perubahan lingkungan yang terjadi di lingkungannya.
Menurut bukti, perkembangan tanaman dipengaruhi oleh jumlah jam yang diterima. Misalnya, di negara-negara dengan musim yang ditandai, pohon cenderung mengurangi pertumbuhannya di musim gugur, di mana fotoperiode lebih pendek.
Fenomena meluas ke anggota kingdom hewan . Fotoperiode mampu mempengaruhi reproduksi dan perilakunya.
Fotoperiode ditemukan pada tahun 1920 oleh Garner dan Allard. Para peneliti ini menunjukkan bahwa beberapa tanaman memodifikasi pembungaannya sebagai respons terhadap perubahan panjang hari.
Indeks artikel
Mengapa terjadi fotoperiode?
Saat kita menjauh dari daerah ini, waktu terang dan gelap berubah sebagai respons terhadap kemiringan sumbu bumi terhadap matahari .
Ketika kita bergerak dari ekuator ke salah satu kutub, perbedaan antara terang dan gelap lebih jelas – terutama di kutub, di mana kita menemukan 24 jam terang atau gelap, tergantung pada waktu dalam setahun.
Selanjutnya, rotasi tahunan bumi mengelilingi matahari menyebabkan fotoperiode berubah sepanjang tahun (kecuali khatulistiwa). Dengan demikian, hari-hari lebih panjang di musim panas dan lebih pendek di musim dingin.
Keuntungan menanggapi fotoperiode
Kemampuan untuk mengoordinasikan proses perkembangan tertentu dengan waktu tertentu dalam setahun di mana ada kemungkinan besar bahwa kondisi akan lebih menguntungkan memberikan sejumlah keuntungan. Ini terjadi pada tumbuhan , hewan, dan bahkan jamur tertentu .
Untuk organisme itu menguntungkan untuk mereproduksi pada waktu tahun di mana remaja tidak harus menghadapi kondisi ekstrim musim dingin. Ini, tidak diragukan lagi, akan meningkatkan kelangsungan hidup keturunannya, memberikan keuntungan adaptif yang jelas bagi kelompok.
Dengan kata lain, mekanisme seleksi alam akan mendukung difusi fenomena ini pada organisme yang telah memperoleh mekanisme yang memungkinkan mereka menyelidiki lingkungan dan merespons perubahan fotoperiode.
Fotoperiode pada tumbuhan
Pada tumbuhan, panjang hari memiliki efek yang nyata pada banyak fungsi biologisnya. Di bawah ini kita akan menjelaskan proses utama yang dipengaruhi oleh lamanya siang dan malam:
Berbunga
Secara historis, tumbuhan diklasifikasikan menjadi tumbuhan hari panjang, hari pendek, atau tumbuhan netral. Mekanisme tumbuhan untuk mengukur rangsangan ini sangat canggih.
Saat ini, telah ditentukan bahwa protein yang disebut CONSTANS memiliki peran penting dalam pembungaan, diaktifkan menjadi protein kecil lain yang bergerak melalui ikatan pembuluh dan mengaktifkan program perkembangan dalam meristem reproduktif dan menginduksi produksi bunga.
Tumbuhan hari panjang dan hari pendek
Tanaman hari panjang berbunga lebih cepat hanya jika paparan cahaya berlangsung selama beberapa jam. Pada jenis tanaman ini, pembungaan tidak akan terjadi jika durasi periode gelap terlampaui dengan nilai tertentu. “Nilai kritis” cahaya ini bervariasi tergantung pada spesiesnya.
Jenis tanaman ini mekar selama musim semi, atau awal musim panas, di mana nilai cahaya memenuhi persyaratan minimum. Lobak, selada, dan bunga bakung diklasifikasikan dalam kategori ini.
Sebaliknya, tanaman hari pendek membutuhkan eksposur cahaya yang lebih rendah. Misalnya, beberapa tanaman yang mekar di akhir musim panas, musim gugur, atau musim dingin memiliki hari yang pendek. Di antaranya, krisan, bunga atau bintang Natal, dan beberapa varietas kedelai menonjol.
Latensi
Status latensi berguna untuk tanaman, karena memungkinkan mereka untuk mengatasi kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan. Misalnya, tumbuhan yang hidup di garis lintang utara menggunakan pengurangan panjang hari di musim gugur sebagai peringatan cuaca dingin.
Dengan cara ini, mereka dapat mengembangkan keadaan tidak aktif yang akan membantu mereka mengatasi suhu beku yang akan datang.
Dalam kasus lumut hati, mereka dapat bertahan hidup di gurun karena mereka menggunakan hari-hari yang panjang sebagai sinyal untuk masuk ke dormansi selama periode kering.
Kombinasi dengan faktor lingkungan lainnya
Banyak kali respon tanaman tidak ditentukan oleh faktor lingkungan tunggal. Selain durasi cahaya, suhu, radiasi matahari dan konsentrasi nitrogen sering menjadi faktor penentu dalam pembangunan.
Sebagai contoh, pada tumbuhan dari spesies Hyoscyamus niger , proses pembungaan tidak akan terjadi jika tidak memenuhi persyaratan fotoperiode, dan juga vernalisasi (jumlah minimum dingin yang diperlukan).
Fotoperiode pada hewan
Seperti yang kita lihat, panjang siang dan malam memungkinkan hewan untuk menyelaraskan tahap reproduksi mereka dengan waktu yang menguntungkan dalam setahun.
Mamalia dan burung biasanya berkembang biak di musim semi, sebagai respons terhadap pemanjangan hari, dan serangga biasanya menjadi larva di musim gugur, ketika hari semakin pendek. Informasi mengenai respon fotoperiode pada ikan, amfibi, dan reptil terbatas.
Pada hewan, kontrol fotoperiode sebagian besar bersifat hormonal. Fenomena ini dimediasi oleh sekresi melatonin di kelenjar pineal , yang sangat dihambat oleh adanya cahaya.
Sekresi hormon lebih besar pada periode kegelapan. Dengan demikian, sinyal fotoperiode diterjemahkan ke dalam sekresi melatonin .
Hormon ini bertanggung jawab untuk mengaktifkan reseptor spesifik yang terletak di otak dan di kelenjar pituitari yang mengatur ritme reproduksi, berat badan , hibernasi, dan migrasi.
Pengetahuan tentang respons hewan terhadap perubahan fotoperiode bermanfaat bagi manusia. Misalnya, pada peternakan, berbagai penelitian berusaha memahami bagaimana produksi susu dipengaruhi. Sejauh ini telah dikonfirmasi bahwa hari-hari yang panjang meningkatkan produksi tersebut.
Referensi
- Campbell, NA (2001). Biologi: Konsep dan hubungan . Pendidikan Pearson.
- Dahl, GE, Buchanan, BA, & Tucker, HA (2000). Efek Fotoperiodik pada Sapi Perah: Sebuah Tinjauan. Jurnal ilmu susu , 83 (4), 885-893.
- Garner, WW, & Allard, HA (1920). Pengaruh lama relatif siang dan malam serta faktor lingkungan lain terhadap pertumbuhan dan reproduksi tumbuhan. Ulasan Cuaca Bulanan , 48 (7), 415-415.
- Hayama, R., & Coupland, G. (2004). Dasar molekuler keragaman dalam respons pembungaan fotoperiodik Arabidopsis dan padi. Fisiologi tumbuhan , 135 (2), 677-84.
- Jackson, SD (2009). Respon tumbuhan terhadap fotoperiode. Ahli Fitologi Baru , 181 (3), 517-531.
- Lee, BD, Cha, JY, Kim, MR, Paek, NC, & Kim, WY (2018). Sistem penginderaan fotoperiode untuk waktu berbunga pada tanaman. Laporan BMB , 51 (4), 163-164.
- Romero, JM, & Valverde, F. (2009). Mekanisme fotoperiodik yang dilestarikan secara evolusioner pada tanaman: kapan sinyal fotoperiodik tanaman muncul?. Sinyal & perilaku tanaman , 4 (7), 642-4.
- Saunders, D. (2008). Fotoperiodisme pada serangga dan hewan lainnya. Dalam Fotobiologi (hlm. 389-416). Springer, New York, NY.
- Walton, JC, Weil, ZM, & Nelson, RJ (2010). Pengaruh fotoperiode pada hormon, perilaku, dan fungsi kekebalan tubuh. Perbatasan dalam neuroendokrinologi , 32 (3), 303-19.
