Fotoperiodisme

Fotoperiodisme (gr. photos - lys; periodos - periode) - En biologisk reaksjon i planter og dyr som respons på varighet av daglengde eller nattlengde. En mekanisme for å måle årstid og sesongtilpasse atferd (fenologi). Fotoperiodisme gir en årlig vekstrytme, vekst, hvile,  vandringstrekk (migrasjon) og reproduksjonsaktivitet.  Fotoperiodisk respons skjer uavhengig av temperatur, selv om temperatur kan være en medvirkende faktor i responsen. Fotoperiodisitet gir tilpasning som resulterer i økt overlevelse og reproduktiv suksess. 

Foroperiodisme er evnen en organisme har til å registrere dag- og nattlengde som identifiserer hvilken tid det er på året. Ved ekvator er det 12 timer dag og 12 timer natt gjennom hele året. Mot polene blir dagene lengre utover sommeren og kortere mot vinteren. Maksimal daglengde er ved sommersolverv. Ved høstjevndøgn og vårjevndøgn er det 12 timer dag og 12 timer natt. 

Fotoperiodisitet hos planter

Initiering av blomstring eller andre vegetative prosesser (dannelse av rotknoller eller stengelknoller, bladavfall om høsten, knopphvile og frøhvile) som følge av endringer i lengden på natt og dag. Busker og trær trenger korte dager som signal om vekstavslutning, induksjon av herdighet og hvile. Hos domestiserte arter av epler og pærer er det bare lav temperatur som gir signal om vekstavslutning og hvile. Hos planter deltar fytokrom og kryptokrom i endring av nattlengden. 

Hos plantene påvirker daglengden blomstring, aseksuell reproduksjon, dannelse av lagringsorganer og hvile. Det finnes klimaraser (økotyper) med tilpasning (adapsjon) til voksestedet.  Hvis knoppskyting og løvsprett skjer på samme dato hvert år er det bare fotoperioden som regulerer aktiviteten. Hos mange arter er det en kombinasjon av lav temperatur og fotoperiode for å indusere hvile, og høy temperatur og lang dag for å bryte hvilen. Den fotoperiodiske responsen kan ha et obligat eller fakultativt krev til dag-nattlengde, eventuelt i samvirke med temperatur.  

Fotoperiodisitet hos dyr

Hos dyr gir en bestemt fotoperiode og daglengde evolusjonært tilpassete signaler om reproduksjon, reproduktiv aktivitet og parringstid, fargeendringer på pels eller fjær, mattilgang, matinntak og energilagring, hamstring av mat, vekst, sesongatferd, sesongmorfer (hos insekter), vandringer (migrasjon), diapause, og forberedelse til vinter (hibernering, vintersøvn) eller tørkesesong og høy temperatur. Fotoperiodisme styrer fysiologi og atferd. Siden samme nattlengde forekommer to ganger i løpet av året må dyrene kunne skille mellom disse. Hvilken mekanisme som brukes til å måle nattlengden og i den biologiske kalenderen varierer mellom forskjellige taksa. Hos pattedyr skilles melatonin ut fra pinealkjertelen om natten, og den cirkadiske mengden melatonin, et aminhormon,  kan brukes som et signal i endring av nattlengden. Daglengden blir også registerte av suprachiasmatisk kjerne i hypotalamus og fotoreseptorer (melanopsin, kryptokrom) i netthinnen koblet til lysfølsomme nerveceller. 

Endringer i reproduktiv aktivitet hos dyr er styrt av hormoner som testosteron, luteiniserende hormon, follikelstimulerende hormon, gonadotropin, gonatotropinfrigjørende hormon, tyreoidhormon (trijodtyronin, T3). Paaringsritual hos storfugl om våren. Brunsttid og parring hos hjortedyr om høsten. Ungene fødes till en årstid hvor mattilgangen er best. 

Fugler som vender tilbake fra vintertrekket på akkurat samme dato, så er det bare daglengden som virker som signal. Fuglesang og reviretablering om våren. Hos fugler deltar fotoreseptorer i registrering fotoperioden. Hvis dato for tilbakekomsten varierer mye fra år til år er temperatur og andre abiotiske og biotiske faktorer medvirkende.  Daglengden er et sikkert omgivelsessignal, men for mange arter er det gunstig å kunne utnytte temperaturen som signal, men det kan i noen tilfeller være en dødelig felle. Kronobioloigi er sykliske atferdstilpasninger avhengig av solhøyde og månefase. 

Smoltifisering hvor laks i elver foretar fysiologisk tilpasning til saltvann og utvandring i havet er en fotoperiodisk respons. 

Sesongtilpasninger kan påvirkes av epigenetikk og epigenomet. 

Polare strøk og rytmer

I polare strøk er det om sommeren kontinuerlig lys og om vinteren kontinuerlig mørke i polarnatten. Dessuten er det raske endringer i dag- og nattlengde spesielt ved vårjevndøgn og høstjevndøgn. De endogene rytmene er virksomme, og i lyset er det mulig å stille den biologiske klokken i planter via endring i forholdet mellom rødt og mørkerødt lys gjennom døgnet selv om solen er over horisonten hele døgnet. Når solen står lavest er det mest mørkerødt lys i forhold til rødt, som kan bli registrert av fytokrom. Refleksjon av blått lys på himmelen spredd via Rayleigh-spredning  kan bli mottatt av blåttlysreseptorer, og andelen blått lys vil også variere gjennom døgnet selv om det er lyst hele natten.

I den polare vinternatten kan stjernelys, månelys og eventuelt nordlys være med å stille den biologiske klokken.

Fotoperiodisitet og blomstring

Julestjerne lang og kort dag med og uten gibberellin

Julestjerne (Euphorbia pulcherima), en kortdagsplante,  vokst ved (fra venstre) 1: kort dag (KD, 10 timer lys og 14 timer natt), 2: KD + fått tilført gibberellin på bladet), 3: Lang dag (LD, 10 timer lys og 14 timer meget svakt lys), 4: LD + gibberellin. Viser effekten av gibberellin på strekningsveksten.

Solhatt (Rudbeckia hirta) vokst ved lang og kort dag med og uten gibberellin

Solhatt (Rudbeckia hirta), en langdagsplante,  vokst ved (fra venstre) 1: kort dag (KD, 10 timer lys og 14 timer natt) hvor det bare blir dannet en bladrosett; 2: KD + fått tilført gibberellin på bladet, og viser hvordan gibberellin hos noen langdagsplanter kan indusere blomstring ved kort dag; 3: Lang dag (LD, 10 timer lys og 14 timer meget svakt lys); 4: LD + gibberellin. Viser effekten av gibberellin på blomstringsindusjon.

Aster chinensis ved kort dag, kort dag + gibberellin og lang dag

Aster chinensis cv. Lazy Daisy mix, en langdagsplante,  vokst ved (fra venstre) 1: kort dag (KD, 10 timer lys og 14 timer natt) hvor det bare blir dannet en bladrosett; 2: KD + fått tilført gibberellin på bladet, og viser hvordan gibberellin hos noen langdagsplanter kan indusere blomstring ved kort dag; 3: Lang dag (LD, 10 timer lys og 14 timer meget svakt lys).  Viser effekten av gibberellin på blomstringsindusjon.

Rudbeckia blomstring

Solhatt (Rudbeckia hirta cv. Goldilocks), en langdagsplante,  vokst ved (fra venstre) 1: kort dag (KD, 10 timer lys og 14 timer natt) hvor det bare blir dannet en bladrosett; 2: KD + fått tilført gibberellin (GA)på bladet, og viser hvordan gibberellin hos noen langdagsplanter kan indusere blomstring ved kort dag; 3: Lang dag (LD, 10 timer lys og 14 timer meget svakt lys). Viser effekten av gibberellin på blomstringsindusjon.

Reinfann

Reinfann (Tanacetum vulgare L.) i korgplantefamilien (Asteraceae) er en langdagsplante som blomstrer på ettersommeren og tidlig høst. Mange korger uten kantblomster samlet i halvskjerm, og planten har aromatisk lukt.

Kanadagullris

Kanadagullris (Solidago canadensis L.) er en langdagsplante som blomstrer utpå høsten. Blomsterkorgene sitter på oversiden sprikende greiner, greiner samlet i en trekanform med de korteste på toppen. Vanlig gullris (Solidago virgaurea L.) er også en langdagsplanten som blomstrer om høsten.

Tilbake til hovedside

Publisert 4. feb. 2011 10:20 - Sist endret 16. mars 2021 13:57