Фотопериод и фотопериодические реакции растений

Фотопериодическая реакция растений. Важнейшей характеристикой светового режима местообитания является фотопериод — продолжительность светлого времени суток, обусловленная вращением Земли вокруг своей оси.

Он неодинаков в течение года и на разных широтах. Чем ближе к полюсу, тем длиннее там день в летнее время (рис. 6.33). В низких широтах фотопериод в течение года меняется мало, но при удалении от тропиков соотношение светлого и темного периодов суток все больше различается. В средних широтах зимой день вдвое короче, чем летом, а за Полярным кругом наступает долгая полярная ночь зимой после долгого полярного дня летом. Ближе к полюсам интенсивность света ослабляется, но освещенность становится продолжительнее и преобладает длинноволновый рассеянный свет. При движении к экватору день укорачивается, но интенсивность света становится выше, а он богаче коротковолновым излучением. Таким образом, в высоких широтах растения растут в условиях длинного дня, а в низких — короткого дня.
Растения приспособились к жизни при чередовании определенной продолжительности дня и ночи. Способность организмов реагировать на суточный ритм освещения (соотношение светлого


Рис. 6.33. Сезонное изменение длины дня на разных широтах Северного полушария (по А. С. Данилевскому, 1961)


и темного периодов) называется фотопериодической реакцией. Выражается она в изменении процессов роста и развития при изменении длины дня и обеспечивает адаптацию онтогенеза растений к сезонным особенностям климата. Длина дня используется растением как часы, показывающие лучшее время для перехода к цветению или для подготовки к неблагоприятному сезону.
Основным критерием фотопериодической реакции считается стимулирование некоторой продолжительностью дня перехода к генеративной фазе развития. Иногда достаточно всего нескольких суток с нужным соотношением света и темноты, чтобы растение зацвело (фотопериодическая индукция). Так, дурнишник (Xanthium strumarium) не цветет целое лето при неподходяще длинном дне, но зацветает уже после одного короткого дня. Оказалось, что растения способны воспринимать продолжительность дня с большой точностью. Так, для хризантемы (Chrysanthemum) критическая длина дня, обеспечивающая цветение, составляет 14 ч 40 мин, но уже при 13 ч 50 мин бутоны не образуются. А у дурнишника пенсильванского (X. pennsylvanicum) критическая длина дня лежит между 15 ч и 15 ч 30 мин (Т. К. Горышина, 1979).
Для растений важен также характер изменения дня (укорачивающийся или удлиняющийся). Так, у ряда многолетних злаков переход к цветению стимулируется удлинением дня весной, а сокращающийся день той же продолжительности в конце лета этого эффекта не вызывает.
Фотопериодическая индукция обнаруживается при намного более слабой интенсивности света, чем фотосинтез. Например, дурнишник реагирует на длину дня при освещении 100-ваттной лампой на расстоянии 150 м.

При такой чувствительности растений к слабому свету при определении критической длины дня требуется учитывать также светлую часть сумерек.
Как указывает И. М. Культиасов (1982), фотосинтез отмечен даже при лунном свете. Интенсивность света в полнолуние в безоблачную ночь на широте 50° иногда достигает 0,3 лк, а в тропических областях — в 3 раза больше. Низкая ночная освещенность (около 0,1 лк) у некоторых растений может влиять на фотопериодический счет времени, в то время как другие виды выработали адаптивные механизмы, препятствующие влиянию лунного света на фотопериодизм. Рецепторами фотопериода служат листья, поэтому изменение их положения ночью может влиять на количество принимаемого листовой поверхностью света. Так, у бобовых (соя — Glycine, клевер — Trifolium, земляной орех — Arachis hypogaea) сонные движения листьев ночью приводят их в вертикальное положение. Это снижает интенсивность падающего на лист света на 85 —95 %, т. е. до уровня, уже не влияющего на счет времени. У некоторых растений (Albizzia, Cassia) листья не только ориентируются ночью вертикально, но и поворачиваются вокруг своей оси так, что парные листочки складываются вместе, затеняя друг друга и подставляя свету менее чувствительную нижнюю сторону. Некоторые растения лучше цветут при слабом ночном освещении (около 0,5 лк), а не в полной темноте. У этих видов ночной свет увеличивает количество цветков, образующихся при коротком дне.
Круг явлений, контролируемых длиной дня, гораздо шире, чем только индукция зацветания. От фотопериода в значительной мере зависят продуктивность растений, устойчивость к инфекции, способность к сожительству с другими организмами, анатомия вегетативных органов, степень ветвления, дольчатость листьев, зимостойкость, прорастание и сезонное развитие. Так, к перенесению неблагоприятного периода организмы готовятся заблаговременно. Задолго до наступления холода начинается пожелтение листвы у древесных растений, одревеснение и опробковение побегов. Многолетние травы и озимые культуры при закаливании накапливают защитные вещества. У водных растений зимующие почки опускаются на дно. Сигнал, запускающий все эти процессы, — сокращение фотопериода. Уменьшенная длина дня становится именно сигнальным фактором, так как сама по себе не вредна для растения, а лишь указывает на близящееся понижение температуры.
Экспериментально доказано, что именно осенний фотопериод вызывает листопад, формирование морозостойкости, вызревание древесных побегов и другие формы подготовки к зимнему покою. Так, южные растения, перенесенные на север, не становятся морозостойкими и по причине того, что длинный день не позволяет им закончить к осени ростовые процессы, накопить в тканях вещества, повышающие морозоустойчивость. Если искусственным затенением увеличить для них продолжительность ночи на несколько часов, то морозоустойчивость их сильно повышается. Такие факты получены при изучении яблонь (Malus domestica) на Урале (А. Г. Воронов, 1963). 

Еще по теме Фотопериод и фотопериодические реакции растений:

1. Фотопериодическая реакция и температура
2. Фотопериодическая реакция (ФПР)
3. ЭВОЛЮЦИЯ ЗАЩИТНЫХ РЕАКЦИИ РАСТЕНИЙ
4. РЕАКЦИИ РАСТЕНИЙ НА ДЕЙСТВИЕ СРЕДЫ
5. БИОХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА РАНЕВЫХ РЕАКЦИИ РАСТЕНИЙ И ИХ РЕГУЛИРОВАНИЕ
6. Стадия развития, чувствительная к фотопериоду
7. Сезонные изменения чувствительности к фотопериоду
8. Трансферазные реакции. 
9. Реакции на дефицит воды
10. Принцип «цепной реакции»
11. Определение алкалоидов качественными реакциями
12. Эфир и химические реакции. Катализ
13. Реакции насекомых на неблагоприятные условия
14. Вторая фаза метаболизма ксенобиотиков (реакции синтеза и конъюгации). 
15. 3. Определение видов и форм минеральных удобренийпо качественным реакциям