- ทำไมช่วงแสงจึงเกิดขึ้น?
- ข้อดีของการตอบสนองต่อช่วงแสง
- ช่วงแสงในพืช
- หรูหรา
- พืชวันยาวและวันสั้น
- ความแอบแฝง
- ใช้ร่วมกับปัจจัยแวดล้อมอื่น ๆ
- ช่วงแสงในสัตว์
- อ้างอิง
แสงคือปริมาณของแสงและความมืดในรอบ 24 ชั่วโมง ในบริเวณเส้นศูนย์สูตร - โดยที่ละติจูดมีค่าเป็นศูนย์จะมีค่าคงที่และเท่าเทียมกันโดยมีแสง 12 ชั่วโมงและความมืด 12 ชั่วโมง
การตอบสนองต่อช่วงแสงเป็นปรากฏการณ์ทางชีววิทยาที่สิ่งมีชีวิตปรับเปลี่ยนลักษณะบางอย่างเช่นการสืบพันธุ์การเติบโตพฤติกรรม - ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของแสงฤดูกาลและวัฏจักรสุริยะ
ช่วงแสงมีผลต่อการงอกของเมล็ด ที่มา: pixabay.com
โดยทั่วไปมักจะศึกษาช่วงแสงในพืช พยายามทำความเข้าใจว่าการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์การส่องสว่างมีผลต่อการงอกการเผาผลาญการผลิตดอกไม้ช่วงเวลาพักตัวของตาหรือลักษณะอื่นอย่างไร
เนื่องจากมีรงควัตถุพิเศษที่เรียกว่าไฟโตโครเมสพืชจึงสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมได้
ตามหลักฐานการพัฒนาของพืชได้รับผลกระทบจากจำนวนชั่วโมงที่ได้รับ ตัวอย่างเช่นในประเทศที่มีฤดูกาลที่โดดเด่นต้นไม้มักจะเหี่ยวเฉาในฤดูใบไม้ร่วงซึ่งช่วงแสงจะสั้นลง
ปรากฏการณ์ดังกล่าวขยายไปถึงสมาชิกของอาณาจักรสัตว์ ช่วงแสงสามารถส่งผลต่อการสืบพันธุ์และพฤติกรรมของมันได้
ช่วงแสงถูกค้นพบในปี 1920 โดย Garner และ Allard นักวิจัยเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าพืชบางชนิดปรับเปลี่ยนการออกดอกเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของความยาวของวัน
ทำไมช่วงแสงจึงเกิดขึ้น?
เมื่อเราย้ายออกจากบริเวณนี้เวลาของแสงและความมืดจะเปลี่ยนไปตามการเอียงของแกนโลกที่มีต่อดวงอาทิตย์
เมื่อเราย้ายจากเส้นศูนย์สูตรไปยังขั้วใดขั้วหนึ่งความแตกต่างระหว่างแสงและความมืดจะมีความชัดเจนมากขึ้นโดยเฉพาะที่ขั้วซึ่งเราพบแสงสว่างหรือความมืด 24 ชั่วโมงขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปี
นอกจากนี้การหมุนเวียนของโลกรอบดวงอาทิตย์เป็นประจำทุกปีทำให้ช่วงแสงเปลี่ยนแปลงตลอดทั้งปี (ยกเว้นเส้นศูนย์สูตร) ดังนั้นวันจึงยาวขึ้นในฤดูร้อนและสั้นลงในฤดูหนาว
ข้อดีของการตอบสนองต่อช่วงแสง
ความสามารถในการประสานกระบวนการพัฒนาการบางอย่างกับช่วงเวลาหนึ่งของปีซึ่งมีความเป็นไปได้สูงที่เงื่อนไขต่างๆจะเป็นที่ชื่นชอบมากขึ้นทำให้เกิดข้อดีหลายประการ สิ่งนี้เกิดขึ้นในพืชสัตว์และแม้แต่เชื้อราบางชนิด
สำหรับสิ่งมีชีวิตนั้นเป็นข้อได้เปรียบที่จะแพร่พันธุ์ในช่วงเวลาของปีที่เด็กและเยาวชนไม่ต้องเผชิญกับสภาวะที่รุนแรงของฤดูหนาว สิ่งนี้จะเพิ่มความอยู่รอดของลูกหลานอย่างไม่ต้องสงสัยทำให้เกิดข้อได้เปรียบในการปรับตัวที่ชัดเจนแก่กลุ่ม
กล่าวอีกนัยหนึ่งกลไกของการคัดเลือกโดยธรรมชาติจะสนับสนุนการแพร่กระจายของปรากฏการณ์นี้ในสิ่งมีชีวิตที่ได้รับกลไกที่ทำให้พวกมันสามารถตรวจสอบสภาพแวดล้อมและตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของช่วงแสง
ช่วงแสงในพืช
ในพืชความยาวของวันมีผลต่อการทำงานทางชีววิทยาหลายอย่าง ด้านล่างนี้เราจะอธิบายกระบวนการหลักที่ได้รับผลกระทบจากความยาวของกลางวันและกลางคืน:
หรูหรา
ในอดีตพืชได้รับการจัดประเภทให้เป็นพืชที่มีวันยาววันสั้นหรือเป็นกลาง กลไกของพืชในการวัดสิ่งเร้าเหล่านี้มีความซับซ้อนมาก
ปัจจุบันมีการพิจารณาแล้วว่าโปรตีนที่เรียกว่า CONSTANS มีบทบาทสำคัญในการออกดอกกระตุ้นให้เกิดโปรตีนขนาดเล็กอีกชนิดหนึ่งที่เคลื่อนที่ผ่านการรวมกลุ่มของหลอดเลือดและกระตุ้นโปรแกรมพัฒนาการในกระบวนการสืบพันธุ์และกระตุ้นการผลิตดอกไม้
พืชวันยาวและวันสั้น
พืชที่มีอายุยืนยาวจะออกดอกเร็วขึ้นก็ต่อเมื่อได้รับแสงเป็นเวลาหลายชั่วโมง ในพืชประเภทนี้การออกดอกจะไม่เกิดขึ้นหากระยะเวลาของช่วงมืดเกินค่าใดค่าหนึ่ง "ค่าวิกฤต" ของแสงนี้แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสายพันธุ์
พืชประเภทนี้ออกดอกในช่วงฤดูใบไม้ผลิหรือต้นฤดูร้อนซึ่งค่าแสงเป็นไปตามข้อกำหนดขั้นต่ำ หัวไชเท้าผักกาดหอมและลิลลี่จัดอยู่ในประเภทนี้
ในทางตรงกันข้ามพืชที่มีวันสั้นต้องการการเปิดรับแสงน้อย ตัวอย่างเช่นพืชบางชนิดที่ออกดอกในช่วงปลายฤดูร้อนฤดูใบไม้ร่วงหรือฤดูหนาวเป็นช่วงวันสั้น ๆ ในบรรดาเบญจมาศดอกไม้คริสต์มาสหรือดาวและถั่วเหลืองบางสายพันธุ์ก็โดดเด่น
ความแอบแฝง
สถานะเวลาแฝงมีประโยชน์สำหรับพืชเนื่องจากช่วยให้สามารถรับมือกับสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย ตัวอย่างเช่นพืชที่อาศัยอยู่ในละติจูดทางตอนเหนือจะใช้ความยาววันที่ลดลงในฤดูใบไม้ร่วงเพื่อเตือนภัย
ด้วยวิธีนี้พวกเขาสามารถพัฒนาสถานะที่อยู่เฉยๆซึ่งจะช่วยให้พวกเขารับมือกับอุณหภูมิเยือกแข็งที่จะมาถึงได้
ในกรณีของตับเต่าพวกมันสามารถอยู่รอดในทะเลทรายได้เพราะพวกมันใช้วันที่ยาวนานเป็นสัญญาณในการเข้าสู่ช่วงพักตัวในช่วงที่แห้งแล้ง
ใช้ร่วมกับปัจจัยแวดล้อมอื่น ๆ
หลายครั้งการตอบสนองของพืชไม่ได้ถูกกำหนดโดยปัจจัยแวดล้อมเดียว นอกเหนือจากระยะเวลาของแสงแล้วอุณหภูมิรังสีดวงอาทิตย์และความเข้มข้นของไนโตรเจนมักเป็นปัจจัยชี้ขาดในการพัฒนา
ตัวอย่างเช่นในพืชสายพันธุ์ Hyoscyamus niger กระบวนการออกดอกจะไม่เกิดขึ้นหากไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของช่วงแสงและการแปรสภาพ (ปริมาณความเย็นขั้นต่ำที่ต้องการ)
ช่วงแสงในสัตว์
อย่างที่เราเห็นความยาวของกลางวันและกลางคืนทำให้สัตว์สามารถประสานระยะการสืบพันธุ์กับช่วงเวลาที่ดีของปีได้
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและนกมักจะสืบพันธุ์ในฤดูใบไม้ผลิเพื่อตอบสนองต่อวันที่ยาวนานขึ้นและแมลงมักจะกลายเป็นตัวอ่อนในฤดูใบไม้ร่วงเมื่อวันที่สั้นลง ข้อมูลเกี่ยวกับการตอบสนองต่อช่วงแสงในปลาสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำและสัตว์เลื้อยคลานมี จำกัด
ในสัตว์การควบคุมระยะแสงส่วนใหญ่เป็นฮอร์โมน ปรากฏการณ์นี้เกิดจากการหลั่งของเมลาโทนินในต่อมไพเนียลซึ่งถูกยับยั้งอย่างมากโดยการมีแสง
การหลั่งฮอร์โมนจะมากขึ้นในช่วงเวลาที่มืด ดังนั้นสัญญาณช่วงแสงจะถูกแปลเป็นการหลั่งเมลาโทนิน
ฮอร์โมนนี้มีหน้าที่กระตุ้นตัวรับเฉพาะที่อยู่ในสมองและในต่อมใต้สมองที่ควบคุมจังหวะการสืบพันธุ์น้ำหนักตัวการจำศีลและการย้ายถิ่น
ความรู้เกี่ยวกับการตอบสนองของสัตว์ต่อการเปลี่ยนแปลงของช่วงแสงเป็นประโยชน์สำหรับมนุษย์ ตัวอย่างเช่นในปศุสัตว์การศึกษาต่างๆพยายามที่จะทำความเข้าใจว่าการผลิตนมได้รับผลกระทบอย่างไร จนถึงขณะนี้ได้รับการยืนยันแล้วว่าการผลิตที่เพิ่มขึ้นเป็นเวลานานกล่าวว่า
อ้างอิง
- แคมป์เบล, NA (2544). ชีววิทยา: แนวคิดและความสัมพันธ์ การศึกษาของเพียร์สัน.
- Dahl, GE, Buchanan, BA และ Tucker, HA (2000) ผลกระทบทางแสงต่อโคนม: บทวิจารณ์. วารสารวิทยาศาสตร์นม, 83 (4), 885-893.
- Garner, WW, & Allard, HA (1920) ผลของความยาวสัมพัทธ์ของกลางวันและกลางคืนและปัจจัยอื่น ๆ ของสิ่งแวดล้อมที่มีต่อการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ในพืช ทบทวนสภาพอากาศรายเดือน, 48 (7), 415-415.
- Hayama, R. , & Coupland, G. (2004). พื้นฐานระดับโมเลกุลของความหลากหลายในการตอบสนองของการออกดอกในช่วงแสงของ Arabidopsis และข้าว สรีรวิทยาของพืช, 135 (2), 677-84.
- แจ็คสัน, SD (2009). การตอบสนองของพืชต่อช่วงแสง New Phytologist, 181 (3), 517-531.
- Lee, BD, Cha, JY, Kim, MR, Paek, NC, & Kim, WY (2018). ระบบตรวจจับแสงช่วงเวลาสำหรับการออกดอกในพืช รายงาน BMB, 51 (4), 163-164.
- Romero, JM, & Valverde, F. (2009). กลไกการส่องแสงที่อนุรักษ์ไว้ในพืชโดยวิวัฒนาการ: การส่งสัญญาณตามระยะแสงของพืชปรากฏขึ้นเมื่อใด. การส่งสัญญาณและพฤติกรรมของพืช, 4 (7), 642-4.
- แซนเดอร์ส, D. (2008). แสงในแมลงและสัตว์อื่น ๆ สาขา Photobiology (หน้า 389-416). สปริงเกอร์นิวยอร์กนิวยอร์ก
- Walton, JC, Weil, ZM และ Nelson, RJ (2010) อิทธิพลของช่วงแสงต่อฮอร์โมนพฤติกรรมและการทำงานของภูมิคุ้มกัน พรมแดนในระบบประสาทวิทยา, 32 (3), 303-19.