Fotoperiodisme

Fotoperiodisme atau kesan fotokala ialah tindak balas fisiologi organisma terhadap suatu tempoh malam atau gelap. Ia berlaku pada tumbuhan dan haiwan. Fotoperiodisme tumbuhan juga boleh ditakrifkan sebagai tindak balas perkembangan tumbuhan terhadap panjang relatif tempoh terang dan gelap. Mereka dikelaskan di bawah tiga kumpulan mengikut tempoh foto: tumbuhan hari pendek, tumbuhan hari panjang, dan tumbuhan neutral hari.

Tumbuhan 

Banyak tumbuhan berbunga (angiosperma) menggunakan protein fotoreseptor, seperti fitokrom atau kriptokrom, untuk merasakan perubahan bermusim dalam panjang malam, atau fotokala, yang mereka ambil sebagai isyarat berbunga. Dalam pembahagian selanjutnya, tumbuhan fotoperiodik wajib benar-benar memerlukan malam yang cukup panjang atau pendek sebelum berbunga, manakala tumbuhan fotoperiodik fakultatif lebih berkemungkinan berbunga dalam satu keadaan.

Fitokrom datang dalam dua bentuk: Pr dan Pfr . Cahaya merah (yang ada pada waktu siang) menukarkan fitokrom kepada bentuk aktifnya (jenis pfr). Ini kemudian mencetuskan tumbuhan untuk membesar. Sebaliknya, cahaya merah jauh hadir di tempat teduh atau dalam gelap dan ini menukarkan fitokrom daripada jenis pfr kepada pr. Pr ialah bentuk fitokrom yang tidak aktif, dan tidak akan membenarkan pertumbuhan tumbuhan. Sistem penukaran Pfr kepada Pr ini membolehkan tumbuhan mengesan apabila malam dan apabila siang. Pfr juga boleh ditukar kembali kepada Pr melalui proses yang dikenali sebagai penbalikan gelap, di mana tempoh kegelapan yang lama mencetuskan penukaran Pfr. Ini penting dalam hal berbunga tumbuhan. Eksperimen oleh Halliday et al. menunjukkan bahawa manipulasi nisbah merah ke merah jauh dalam Arabidopsis boleh mengubah pembungaan. Mereka mendapati bahawa tumbuhan cenderung berbunga kemudian apabila terdedah kepada lebih banyak cahaya merah, membuktikan bahawa cahaya merah menghalang pembungaan. Eksperimen lain telah membuktikannya dengan mendedahkan tumbuhan kepada cahaya merah tambahan di tengah malam. Tumbuhan hari pendek tidak akan berbunga jika lampu dihidupkan selama beberapa minit di tengah malam dan tumbuhan hari panjang boleh berbunga jika terdedah kepada lebih banyak cahaya merah di tengah malam.

Kriptokrom adalah satu lagi jenis fotoreseptor yang penting dalam fotoperiodisme. Kriptokrom menyerap cahaya biru dan UV-A. Kriptokrom memasukkan jam sirkadia kepada cahaya. Telah didapati bahawa kelimpahan kriptokrom dan fitokrom bergantung pada cahaya, dan jumlah kriptokrom boleh berubah bergantung pada tempoh hari. Ini menunjukkan betapa pentingnya kedua-dua fotoreseptor dalam menentukan tempoh hari.

Tumbuhan siang panjang 

Tumbuhan siang panjang berbunga apabila tempoh malam jatuh di bawah fotokala kritikal mereka. Tumbuhan ini biasanya berbunga pada akhir musim bunga atau awal musim panas kerana hari semakin panjang. Di hemisfera utara, hari terpanjang dalam setahun (solstis musim panas) ialah pada atau kira-kira 21 Jun. Selepas tarikh itu, hari bertambah pendek (iaitu malam bertambah panjang) sehingga 21 Disember (solstis musim sejuk). Keadaan ini terbalik di hemisfera selatan (iaitu, hari terpanjang ialah 21 Disember dan hari terpendek ialah 21 Jun).

Beberapa tumbuhan siang panjang wajib adalah:

 Teluki (Dianthus)
 Henbane (Hyoscyamus)
 Oat (Avena)

Beberapa tumbuhan siang panjang fakultatif pula ialah:

 Kacang pis (Pisum sativum)
 Barli (Hordeum vulgare)
 Salad (Lactuca sativa)
 Gandum (Triticum aestivum)

Tumbuhan siang pendek 

Tumbuhan siang pendek berbunga apabila panjang malam melebihi tempoh foto kritikalnya. Mereka tidak boleh berbunga di bawah waktu malam yang pendek atau jika nadi cahaya buatan dipancarkan pada tumbuhan selama beberapa minit pada waktu malam; mereka memerlukan tempoh kegelapan yang berterusan sebelum perkembangan bunga boleh bermula. Cahaya malam semula jadi, seperti cahaya bulan atau kilat, tidak mempunyai kecerahan atau tempoh yang mencukupi untuk mengganggu pembungaan.

Beberapa tumbuhan siang pendek fakultatif termasuk:

 Kenaf (Hibiscus cannabinus)
 Ganja (Cannabis)
 Kapas (Gossypium)
 Beras (Oryza)
 Sorghum (Sorghum bicolor)
 Kacang hijau (Vigna radiata)
 Kacang soya (Glycine max)

Tumbuhan neutral 
Tumbuhan neutral, seperti timun, mawar, tomato dan Ruderalis (ganja autobunga) tidak berbunga berdasarkan fotoperiodisme. Sebaliknya, mereka mungkin mula berbunga selepas mencapai peringkat perkembangan keseluruhan atau umur tertentu, atau sebagai tindak balas kepada rangsangan persekitaran alternatif, seperti vernalisasi (tempoh suhu rendah).

Haiwan 
Tempoh hari, dan dengan itu pengetahuan tentang musim dalam setahun, adalah penting dalam kalangan banyak haiwan. Beberapa perubahan biologi dan tingkah laku bergantung kepada pengetahuan ini. Bersama-sama dengan perubahan suhu, kesan fotokala mencetuskan perubahan dalam warna bulu dan bulu, penghijrahan, kemasukan ke dalam hibernasi, tingkah laku seksual, dan juga saiz semula organ seksual.

Rujukan 

Fisiologi tumbuhan
Botani
Zoologi