FOTOPERIODO: NELLE PIANTE E NEGLI ANIMALI - BIOLOGIA - 2025

Il fotoperiodo è la quantità di luce e buio in un ciclo di 24 ore. Nell'area dell'equatore - dove la latitudine assume valore zero - è costante ed equa, con 12 ore di luce e 12 ore di buio.

La risposta al fotoperiodo è un fenomeno biologico in cui gli organismi modificano alcune delle loro caratteristiche - riproduzione, crescita, comportamento - a seconda della variazione della luce, delle stagioni e del ciclo solare.

Il fotoperiodo influisce sulla germinazione dei semi. Fonte: pixabay.com

Generalmente, il fotoperiodo viene solitamente studiato nelle piante. Cerca di capire come le variazioni del parametro di illuminazione modifichino la germinazione, il metabolismo, la produzione di fiori, l'intervallo di dormienza dei boccioli o un'altra caratteristica.

Grazie alla presenza di pigmenti speciali, chiamati fitocromi, le piante sono in grado di rilevare i cambiamenti ambientali che avvengono nel loro ambiente.

Secondo le prove, lo sviluppo degli impianti è influenzato dal numero di ore ricevute. Ad esempio, nei paesi con stagioni marcate, gli alberi tendono a rallentare nelle stagioni autunnali, dove il fotoperiodo è più breve.

Il fenomeno si estende ai membri del regno animale. Il fotoperiodo è in grado di influenzare la sua riproduzione e il suo comportamento.

Il fotoperiodo è stato scoperto nel 1920 da Garner e Allard. Questi ricercatori hanno dimostrato che alcune piante modificano la loro fioritura in risposta ai cambiamenti nella lunghezza del giorno.

Perché si verifica il fotoperiodo?

Man mano che ci allontaniamo da quest'area, i tempi di luce e buio cambiano in risposta all'inclinazione dell'asse terrestre verso il sole.

Quando ci spostiamo dall'equatore a uno dei poli, le differenze tra luce e buio sono più marcate, in particolare ai poli, dove troviamo 24 ore di luce o oscurità, a seconda del periodo dell'anno.

Inoltre, la rotazione annuale della Terra attorno al Sole fa sì che il fotoperiodo cambi nel corso dell'anno (ad eccezione dell'equatore). Pertanto, i giorni sono più lunghi in estate e più brevi in ​​inverno.

Vantaggi di rispondere al fotoperiodo

La capacità di coordinare alcuni processi di sviluppo con un particolare periodo dell'anno in cui vi è un'alta probabilità che le condizioni siano più favorevoli conferisce una serie di vantaggi. Ciò si verifica nelle piante, negli animali e persino in alcuni funghi.

Per gli organismi è vantaggioso riprodursi in periodi dell'anno in cui i giovani non devono affrontare le condizioni estreme di un inverno. Questo, senza dubbio, aumenterà la sopravvivenza della prole, fornendo un chiaro vantaggio adattativo al gruppo.

In altre parole, il meccanismo di selezione naturale favorirà la diffusione di questo fenomeno negli organismi che hanno acquisito meccanismi che consentono loro di sondare l'ambiente e rispondere ai cambiamenti nel fotoperiodo.

Fotoperiodo nelle piante

Nelle piante, la lunghezza dei giorni ha effetti notevoli su molte delle loro funzioni biologiche. Di seguito descriveremo i principali processi che sono influenzati dalla durata del giorno e della notte:

Fioritura

Storicamente, le piante sono state classificate come piante a giorno lungo, a giorno corto o neutre. I meccanismi delle piante per misurare questi stimoli sono molto sofisticati.

Attualmente, è stato determinato che una proteina chiamata CONSTANS ha un ruolo significativo nella fioritura, attivata da un'altra piccola proteina che si muove attraverso i fasci vascolari e attiva un programma di sviluppo in un meristema riproduttivo e induce la produzione di fiori.

Piante a giorno lungo e a giorno corto

Le piante a giorno lungo fioriscono più rapidamente solo quando l'esposizione alla luce dura un certo numero di ore. In questi tipi di piante, la fioritura non si verificherà se la durata del periodo di buio viene superata di un valore particolare. Questo "valore critico" della luce varia a seconda della specie.

Questi tipi di piante fioriscono durante la primavera, o all'inizio dell'estate, dove il valore della luce soddisfa il requisito minimo. Ravanello, lattuga e giglio sono classificati in questa categoria.

Al contrario, le piante a giorno corto richiedono esposizioni alla luce inferiori. Ad esempio, alcune piante che fioriscono a fine estate, autunno o inverno sono a giorno corto. Tra questi spiccano i crisantemi, il fiore o la stella di Natale e alcune varietà di soia.

Latenza

Gli stati di latenza sono utili per le piante, poiché consentono loro di far fronte a condizioni ambientali sfavorevoli. Ad esempio, le piante che vivono alle latitudini settentrionali usano la lunghezza ridotta del giorno in autunno come avvertimento per il freddo.

In questo modo, possono sviluppare uno stato dormiente che li aiuterà a far fronte alle temperature gelide a venire.

Nel caso delle epatiche, possono sopravvivere nel deserto perché usano lunghe giornate come segnale per andare in letargo durante i periodi aridi.

Combinazione con altri fattori ambientali

Molte volte la risposta della pianta non è determinata da un singolo fattore ambientale. Oltre alla durata della luce, la temperatura, la radiazione solare e le concentrazioni di azoto sono solitamente fattori decisivi nello sviluppo.

Ad esempio, nelle piante della specie Hyoscyamus niger, il processo di fioritura non avverrà se non soddisfa i requisiti del fotoperiodo, e anche di vernalizzazione (quantità minima di freddo richiesta).

Fotoperiodo negli animali

Come abbiamo visto, la durata del giorno e della notte consente agli animali di sincronizzare le loro fasi riproduttive con periodi favorevoli dell'anno.

I mammiferi e gli uccelli di solito si riproducono in primavera, in risposta all'allungamento delle giornate, e gli insetti di solito diventano larve in autunno, quando le giornate si accorciano. Le informazioni sulla risposta al fotoperiodo in pesci, anfibi e rettili sono limitate.

Negli animali, il controllo del fotoperiodo è principalmente ormonale. Questo fenomeno è mediato dalla secrezione di melatonina nella ghiandola pineale, fortemente inibita dalla presenza della luce.

La secrezione ormonale è maggiore nei periodi di oscurità. Pertanto, i segnali del fotoperiodo vengono tradotti in secrezione di melatonina.

Questo ormone è responsabile dell'attivazione di specifici recettori situati nel cervello e nella ghiandola pituitaria che regolano i ritmi di riproduzione, peso corporeo, letargo e migrazione.

La conoscenza della risposta degli animali ai cambiamenti nel fotoperiodo è stata utile per l'uomo. Ad esempio, nel bestiame, vari studi cercano di capire come viene influenzata la produzione di latte. Finora è stato confermato che le giornate lunghe aumentano la produzione.

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