Fotoperiodo: en plantas y en animales
El fotoperiodo es la cantidad de luz y oscuridad en un ciclo de 24 horas. En la zona del ecuador – donde la latitud toma un valor de cero – es constante y equitativo, con 12 horas de luz y 12 de oscuridad.
La respuesta al fotoperiodo es un fenómeno biológico donde los organismos modifican algunas de sus características – reproducción, crecimiento, comportamiento – en función de la variación de la luz, las estaciones y el ciclo solar.
Generalmente, el fotoperiodo suele estudiarse en plantas. Se busca entender cómo las variaciones en el parámetro de iluminación modifican la germinación, metabolismo, producción de flores, el intervalo de la dormancia de las yemas, u otra característica.
Gracias a la presencia de pigmentos especiales, denominados fitocromos, las plantas son capaces de detectar los cambios ambientales que ocurren en su entorno.
Según las evidencias, el desarrollo de las plantas se ve afectado por el número de horas recibida. Por ejemplo, en los países con estaciones marcadas, los árboles tienden a reducir su crecimiento en las épocas de otoño, donde el fotoperiodo se hace más corto.
El fenómeno se extiende hasta los integrantes del reino animal. El fotoperiodo es capaz de afectar su reproducción y su comportamiento.
El fotoperiodo fue descubierto en el año 1920 por Garner and Allard. Estos investigadores demostraron que algunas plantas modifican su floración en respuesta a cambios en la duración del día.
Índice del artículo
- 1 ¿Por qué ocurre el fotoperiodo?
- 2 Ventajas de responder al fotoperiodo
- 3 Fotoperiodo en plantas
- 4 Fotoperiodo en animales
- 5 Referencias
A medida que nos alejamos de esta zona, los tiempos de luz y oscuridad se modifican en respuesta a la inclinación del eje de la tierra hacia el sol.
Cuando avanzamos desde el ecuador a cualquiera de los polos, las diferencias entre luz y oscuridad son más marcadas – particularmente en los polos, donde encontramos 24 horas de luz o de oscuridad, dependiendo de la época del año.
Además, la rotación anual de la tierra alrededor del sol causa el cambio del fotoperiodo a lo largo del año (con excepción del ecuador). De este modo, los días son más largos en verano y más cortos en invierno.
La habilidad de coordinar ciertos procesos del desarrollo con una época particular del año donde existan altas probabilidades de que las condiciones serán más favorables confiere una serie de ventajas. Esto ocurre en plantas, animales, y hasta en ciertos hongos.
Para los organismos resulta ventajoso reproducirse en épocas del año donde los juveniles no tengan que afrontas las condiciones extremas de un invierno. Esto, indudablemente, incrementará la supervivencia de la descendencia, aportando una clara ventaja adaptativa al grupo.
En otras palabras, el mecanismo de la selección natural favorecerá la difusión de dicho fenómeno en organismos que han adquirido mecanismos que les permite sondear el ambiente y responder a los cambios del fotoperiodo.
En las plantas, la duración de los días tiene efectos marcados en muchas de sus funciones biológicas. A continuación describiremos los procesos principales que se ven afectados por la longitud del día y de la noche:
Históricamente, las plantas han sido clasificadas en plantas de días largos, de días cortos, o neutrales. Los mecanismos de las plantas para la medición de estos estímulos son muy sofisticados.
Actualmente, se ha determinado que una proteína llamada CONSTANS posee un papel significativo en la floración, activado a otra pequeña proteína que se mueve por los haces vasculares y activa un programa de desarrollo en un meristemo reproductivo e induciendo la producción de flores.
Las plantas de días largos florecen más rápidamente solo cuando la exposición a la luz dura cierto número de horas. En este tipo de plantas, la floración no ocurrirá si la duración del periodo oscuro se excede en un valor particular. Este “valor crítico” de luz varía dependiendo de la especie.
Este tipo de plantas florecen durante la primavera, o a comienzos del verano, donde el valor de luz cumple con el requerimiento mínimo. El rábano, la lechuga y el lirio son clasificadas dentro de esta categoría.
En contraste, las plantas de días cortos requieren exposiciones de luz menores. Por ejemplo, algunas plantas que florecen al finalizar el verano, en el otoño o en el invierno, son de días cortos. Entre estas resaltan los crisantemos, la flor o estrella de navidad y algunas variedades de soja.
Los estados de latencia son útiles para las plantas, ya que les permite afrontar condiciones ambientales desfavorables. Por ejemplo, las plantas que viven en las latitudes del norte usan la reducción de la duración del día en otoño como una advertencia del frio.
De esta manera, pueden desarrollar un estado de latencia que les ayudará a sobrellevar las heladas temperaturas que están por venir.
En el caso de las hepáticas, pueden sobrevivir en el desierto gracias a que utilizan a los días largos como una señal para entrar en latencia durante los periodos áridos.
Muchas veces la respuesta de la planta no está determinada por un solo factor ambiental. Además de la duración de la luz, la temperatura, la radiación solar y las concentraciones de nitrógeno suelen ser factores decisivos en el desarrollo.
Por ejemplo, en las plantas de la especie Hyoscyamus niger no ocurrirá el proceso de floración si no cumple con los requerimientos del fotoperiodo, y además, de la vernalización (cantidad mínima de frio requerido).
Como vimos, la duración del día y la noche permite a los animales sincronizar sus etapas reproductivas con épocas del año favorables.
Los mamíferos y las aves suelen reproducirse en primavera, en respuesta al alargamiento de los días, y los insectos suelen convertirse en larva en el otoño, cuando los días se acortan. La información con respecto a la respuesta al fotoperiodo en peces, anfibios y reptiles es limitada.
En los animales, el control del fotoperiodo es mayormente hormonal. Este fenómeno es mediado por la secreción de melatonina en la glándula pineal, lo cual es fuertemente inhibido por la presencia de luz.
La secreción hormonal es mayor en los periodos de oscuridad. Así, las señales del fotoperiodo son traducidas en la secreción de melatonina.
Dicha hormona se encarga de activar receptores específicos localizados en el cerebro y en la glándula pituitaria que regulan los ritmos de la reproducción, peso corporal, hibernación y migración.
El conocimiento de la respuesta de los animales a los cambios en el fotoperiodo ha sido útil para el hombre. Por ejemplo, en la ganadería, diversos estudios buscan comprender como se ve afectada la producción de leche. Hasta el momento se ha confirmado que los días largos incrementan dicha producción.
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