Биоритмы. Фотопериодизм

Фотопериодизм

Фотопериодизм - физиологическая реакция организмов на суточный ритм освещения (соотношение длины дня и ночи). Встречается в растений и животных. Проявляется в колебаниях интенсивности физиологических процессов. Наибольшей степени фотопериодизм свойственный зеленым растениям, жизнедеятельность которых непосредственно зависит от световой энергии Солнца.

Фотопериодизм открыт в 1920 г. американскими учеными В. Гарнером и Г. Аллард на примере табака.

У растений

Фотопериодизм у растений проявляется в изменении процессов роста и развития. Один из основных проявлений этой реакции - фотопериодической индукция цветения.

По типам ФПР различают следующие основные группы растений (Т. К. Горишина, 1980):

Растения короткого дня, которым для перехода к цветению требуется света 12 и менее часов в сутки (конопля, табак);
Растения длинного дня, для фазы цветения им нужна длина дня более 12 часов в сутки (картофель, пшеница, шпинат);
Растения промежуточного типа, цветение в которых наступает при определенном диапазоне фотопериодизму, например гваюла;
Растения фотопериодической нейтральные, цветение в которых происходит при любой длине дня (помидор, одуванчик и др.).
Особенно большую роль фотопериодизм играет в географическом распространении растений и в регуляции их сезонного ритма.

Фотопериодизм изучали американские физиологи растений В. Гарнер, Г. Аллард в 1920-1925 гг. В зависимости от реакции растений на длину дня, что ускоряет зацветания, они делятся на:

довгоденни (ДДР - растения длинного дня - злаки, крестоцветные, укроп; распространены в основном в умеренных и приполярных широтах);
краткодневен (КДР - рис, соя, конопля; субтропики);
довгокороткоденни (ДКДР) и
короткодовгоденни (КДДР) - требуют чередование различных фотопериоду;
нейтральные (ГДР - гречка, горох и др.).
Разделение растений на данные группы не связан с конкретной оптимальной длиной дня, а лишь дает представление о том, ускоряется цветение при увеличении или уменьшении продолжительности освещения в каждом фотопериода.

Есть растения с качественными и количественными типами фотопериодических реакций. Интенсивность освещения, температура и другие факторы могут изменять характер фотопериодических проявлений растений.

Для КДР с качественной реакцией основным фактором служит длительность темнового периода. Его прерывания (хоть на 1 мин.) Препятствует переходу к цвету. Прерывание светового периода темнотой не влияет на сроки цветения. ДДР не требуют периода темноты и зацветают при непрерывном освещении.

Фотопериодической действие воспринимается главным образом листьями, а не апекса побегов. Максимальную чувствительность к фотопериоду имеют листья, которые только что закончили рост. Осуществляется это главным образом благодаря фитохром. Считают, что его темновая преобразования может служить способом измерения времени по типу песочных часов. Вспышка красного света устанавливает фазу эндогенного ритма.

Необходимость большой поверхности листьев и достаточной интенсивности света для перехода к цветению у многих растений объясняется потребностью растущих меристем в ассимилятов. В ГДР переход к цветению обеспечивается возрастными изменениями. Здесь срабатывает эндогенная регуляция. Данные факторы (температура и фотопериод) могут действовать последовательно, как, например, у озимых злаков.

Температурная и фотопериодической регуляция служат приспособлением растений к условиям существования, потому что обусловливают благоприятные сроки для перехода к цветению. В ходе фотопериодической индукции в листьях образуется стимулятор цветения, который транспортируется в вегетативные почки побегов, где включает вторую фазу инициации - евокацию.

У животных

У животных и человека фотопериодизм выражается главным образом в колебаниях интенсивности обмена веществ и энергии. У животных с фотопериодизмом связаны также сроки наступления и прекращения брачного периода, плодовитость, осенние и весенние линьки, переход к зимовке, миграции и др. По отношению к свету животные делятся на группы в зависимости от того, какой образ жизни они ведут: дневные, ночные сумеречные.