PENYINARAN: PADA TUMBUHAN DAN HEWAN - BIOLOGI - 2025

The penyinaran adalah jumlah cahaya dan gelap dalam siklus 24 jam. Di area ekuator - di mana garis lintang mengambil nilai nol - itu konstan dan merata, dengan 12 jam cahaya dan 12 jam kegelapan.

Respons terhadap fotoperiode adalah fenomena biologis di mana organisme memodifikasi beberapa karakteristiknya - reproduksi, pertumbuhan, perilaku - bergantung pada variasi cahaya, musim, dan siklus matahari.

Penyinaran mempengaruhi perkecambahan benih. Sumber: pixabay.com

Umumnya fotoperiode dipelajari pada tumbuhan. Ini berusaha untuk memahami bagaimana variasi dalam parameter pencahayaan memodifikasi perkecambahan, metabolisme, produksi bunga, interval dormansi kuncup, atau karakteristik lainnya.

Berkat keberadaan pigmen khusus yang disebut fitokrom, tumbuhan mampu mendeteksi perubahan lingkungan yang terjadi di sekitarnya.

Menurut bukti, perkembangan tanaman dipengaruhi oleh jumlah jam yang diterima. Misalnya, di negara-negara dengan musim yang ditandai, pohon cenderung melambat pada musim gugur, di mana fotoperiode lebih pendek.

Fenomena meluas ke anggota kerajaan hewan. Fotoperiode mampu mempengaruhi reproduksi dan perilakunya.

Fotoperiode ditemukan pada tahun 1920 oleh Garner dan Allard. Para peneliti ini menunjukkan bahwa beberapa tanaman memodifikasi pembungaannya sebagai respons terhadap perubahan panjang hari.

Mengapa fotoperiode terjadi?

Saat kita menjauh dari area ini, waktu terang dan gelap berubah sebagai respons terhadap kemiringan sumbu bumi ke arah matahari.

Saat kita berpindah dari ekuator ke salah satu kutub, perbedaan antara terang dan gelap lebih terlihat - terutama di kutub, di mana kita menemukan 24 jam terang atau gelap, tergantung pada waktu tahun.

Selain itu, rotasi tahunan bumi mengelilingi matahari menyebabkan fotoperiode berubah sepanjang tahun (dengan pengecualian ekuator). Dengan demikian, hari-hari lebih panjang di musim panas dan lebih pendek di musim dingin.

Keuntungan menanggapi fotoperiode

Kemampuan untuk mengoordinasikan proses perkembangan tertentu dengan waktu tertentu dalam setahun di mana ada kemungkinan besar bahwa kondisi akan lebih menguntungkan memberikan sejumlah keuntungan. Ini terjadi pada tumbuhan, hewan, dan bahkan jamur tertentu.

Bagi organisme, menguntungkan untuk berkembang biak pada saat-saat dalam setahun di mana remaja tidak harus menghadapi kondisi musim dingin yang ekstrim. Hal ini, tidak diragukan lagi, akan meningkatkan kelangsungan hidup keturunannya, memberikan keuntungan adaptif yang jelas bagi kelompok tersebut.

Dengan kata lain, mekanisme seleksi alam akan mendukung difusi fenomena ini pada organisme yang memiliki mekanisme yang memungkinkan mereka untuk menyelidiki lingkungan dan merespon perubahan dalam fotoperiode.

Penyinaran pada tumbuhan

Pada tumbuhan, lamanya hari memiliki efek yang nyata pada banyak fungsi biologisnya. Di bawah ini kami akan menjelaskan proses utama yang dipengaruhi oleh lamanya siang dan malam:

Berbunga

Secara historis, tanaman telah diklasifikasikan sebagai tanaman hari panjang, hari pendek, atau netral. Mekanisme tumbuhan untuk mengukur rangsangan ini sangat canggih.

Saat ini, telah ditentukan bahwa protein yang disebut CONSTANS memiliki peran penting dalam pembungaan, diaktivasi menjadi protein kecil lain yang bergerak melalui ikatan pembuluh dan mengaktifkan program perkembangan dalam meristem reproduksi dan menginduksi produksi bunga.

Tanaman hari panjang dan hari pendek

Tanaman hari panjang berbunga lebih cepat hanya jika paparan cahaya berlangsung selama beberapa jam. Pada jenis tanaman ini, pembungaan tidak akan terjadi jika durasi periode gelap terlampaui oleh nilai tertentu. "Nilai kritis" cahaya ini bervariasi tergantung pada spesiesnya.

Jenis tanaman ini mekar selama musim semi, atau awal musim panas, di mana nilai cahayanya memenuhi persyaratan minimum. Lobak, selada, dan lily diklasifikasikan dalam kategori ini.

Sebaliknya, tanaman hari pendek membutuhkan eksposur cahaya yang lebih rendah. Misalnya, beberapa tanaman yang mekar di akhir musim panas, musim gugur, atau musim dingin memiliki hari yang pendek. Di antaranya, krisan, bunga atau bintang Natal, dan beberapa varietas kedelai menonjol.

Latensi

Status latensi berguna untuk tanaman, karena memungkinkan tanaman mengatasi kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan. Misalnya, tumbuhan yang hidup di garis lintang utara menggunakan pengurangan panjang hari pada musim gugur sebagai peringatan akan dingin.

Dengan cara ini, mereka dapat mengembangkan keadaan tidak aktif yang akan membantu mereka mengatasi suhu beku yang akan datang.

Dalam kasus lumut hati, mereka dapat bertahan hidup di gurun karena mereka menggunakan hari-hari yang panjang sebagai sinyal untuk memasuki masa dormansi selama periode kering.

Kombinasi dengan faktor lingkungan lainnya

Seringkali respon tanaman tidak ditentukan oleh satu faktor lingkungan. Selain durasi cahaya, suhu, radiasi matahari, dan konsentrasi nitrogen biasanya merupakan faktor penentu dalam perkembangan.

Misalnya, pada tumbuhan dari spesies Hyoscyamus niger, proses pembungaan tidak akan terjadi jika tidak memenuhi persyaratan fotoperiode, dan juga vernalisasi (jumlah minimum dingin yang dibutuhkan).

Penyinaran pada hewan

Seperti yang kita lihat, lamanya siang dan malam memungkinkan hewan untuk menyelaraskan tahap reproduksinya dengan waktu yang menguntungkan dalam setahun.

Mamalia dan burung biasanya berkembang biak pada musim semi, sebagai respons terhadap bertambahnya hari, dan serangga biasanya menjadi larva pada musim gugur, ketika hari semakin pendek. Informasi mengenai respons terhadap fotoperiode pada ikan, amfibi, dan reptil terbatas.

Pada hewan, kontrol fotoperiode sebagian besar bersifat hormonal. Fenomena ini dimediasi oleh sekresi melatonin di kelenjar pineal, yang sangat terhambat oleh adanya cahaya.

Sekresi hormonal lebih besar pada periode kegelapan. Dengan demikian, sinyal fotoperiode diterjemahkan menjadi sekresi melatonin.

Hormon ini bertanggung jawab untuk mengaktifkan reseptor spesifik yang terletak di otak dan di kelenjar pituitari yang mengatur ritme reproduksi, berat badan, hibernasi, dan migrasi.

Pengetahuan tentang respon hewan terhadap perubahan fotoperiode telah berguna bagi manusia. Misalnya, pada peternakan, berbagai penelitian berusaha untuk memahami bagaimana produksi susu dipengaruhi. Sejauh ini telah dikonfirmasi bahwa peningkatan produksi tersebut selama berhari-hari.

Referensi

1. Campbell, NA (2001). Biologi: Konsep dan hubungan. Pendidikan Pearson.
2. Dahl, GE, Buchanan, BA, & Tucker, HA (2000). Efek Fotoperiodik pada Sapi Perah: Review. Jurnal ilmu susu, 83 (4), 885-893.
3. Garner, WW, & Allard, HA (1920). Pengaruh lama relatif siang dan malam serta faktor lingkungan lainnya terhadap pertumbuhan dan reproduksi tanaman. Review Cuaca Bulanan, 48 (7), 415-415.
4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). Basis molekuler keanekaragaman dalam respon pembungaan fotoperiodik dari Arabidopsis dan padi. Fisiologi tumbuhan, 135 (2), 677-84.
5. Jackson, SD (2009). Respon tanaman terhadap fotoperiode. Ahli Fitologi Baru, 181 (3), 517-531.
6. Lee, BD, Cha, JY, Kim, MR, Paek, NC, & Kim, WY (2018). Sistem penginderaan fotoperiode untuk waktu berbunga pada tanaman. Laporan BMB, 51 (4), 163-164.
7. Romero, JM, & Valverde, F. (2009). Mekanisme fotoperiode yang dikonservasi secara evolusioner pada tumbuhan: kapan sinyal fotoperiodik tumbuhan muncul?. Pensinyalan & perilaku tumbuhan, 4 (7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodisme pada serangga dan hewan lain. Dalam Photobiology (hlm. 389-416). Springer, New York, NY.
9. Walton, JC, Weil, ZM, & Nelson, RJ (2010). Pengaruh fotoperiode pada hormon, perilaku, dan fungsi kekebalan. Frontiers in neuroendocrinology, 32 (3), 303-19.