FOTOPERÍODO: EM PLANTAS E ANIMAIS - BIOLOGIA - 2025

O fotoperíodo é a quantidade de luz e escuridão em um ciclo de 24 horas. Na área do equador - onde a latitude tem valor zero - ela é constante e equitativa, com 12 horas de luz e 12 horas de escuridão.

A resposta ao fotoperíodo é um fenômeno biológico onde os organismos modificam algumas de suas características - reprodução, crescimento, comportamento - dependendo da variação da luz, das estações e do ciclo solar.

O fotoperíodo afeta a germinação das sementes. Fonte: pixabay.com

Geralmente, o fotoperíodo é geralmente estudado em plantas. Busca entender como variações no parâmetro de iluminação modificam a germinação, o metabolismo, a produção de flores, o intervalo de dormência dos botões, ou outras características.

Graças à presença de pigmentos especiais, chamados fitocromos, as plantas são capazes de detectar as mudanças ambientais que ocorrem em seu entorno.

Segundo as evidências, o desenvolvimento das plantas é afetado pelo número de horas recebidas. Por exemplo, em países com estações marcadas, as árvores tendem a desacelerar nas estações do outono, onde o fotoperíodo é mais curto.

O fenômeno se estende aos membros do reino animal. O fotoperíodo é capaz de afetar sua reprodução e seu comportamento.

O fotoperíodo foi descoberto em 1920 por Garner e Allard. Esses pesquisadores mostraram que algumas plantas modificam sua floração em resposta às mudanças na duração do dia.

Por que ocorre o fotoperíodo?

À medida que nos afastamos dessa área, os tempos de luz e escuridão mudam em resposta à inclinação do eixo da Terra em direção ao sol.

À medida que nos movemos do equador para qualquer um dos pólos, as diferenças entre claro e escuro são mais marcadas - particularmente nos pólos, onde encontramos 24 horas de luz ou escuridão, dependendo da época do ano.

Além disso, a rotação anual da Terra em torno do Sol faz com que o fotoperíodo mude ao longo do ano (com exceção do equador). Assim, os dias são mais longos no verão e mais curtos no inverno.

Vantagens de responder ao fotoperíodo

A capacidade de coordenar certos processos de desenvolvimento com uma determinada época do ano, em que há uma grande probabilidade de que as condições sejam mais favoráveis, confere uma série de vantagens. Isso ocorre em plantas, animais e até mesmo em alguns fungos.

Para os organismos é vantajoso reproduzir-se em épocas do ano em que os juvenis não tenham que enfrentar as condições extremas de um inverno. Isso, sem dúvida, aumentará a sobrevivência da prole, proporcionando uma clara vantagem adaptativa ao grupo.

Em outras palavras, o mecanismo de seleção natural favorecerá a difusão desse fenômeno em organismos que adquiriram mecanismos que lhes permitem sondar o ambiente e responder às mudanças no fotoperíodo.

Fotoperíodo em plantas

Nas plantas, a duração dos dias tem efeitos marcantes em muitas de suas funções biológicas. A seguir, descreveremos os principais processos que são afetados pela duração do dia e da noite:

Floração

Historicamente, as plantas foram classificadas como plantas de dia longo, dia curto ou neutro. Os mecanismos das plantas para medir esses estímulos são muito sofisticados.

Atualmente, foi determinado que uma proteína chamada CONSTANS tem um papel significativo no florescimento, ativada em outra pequena proteína que se move através dos feixes vasculares e ativa um programa de desenvolvimento em um meristema reprodutivo e induz a produção de flores.

Plantas de dias longos e curtos

As plantas de dias longos florescem mais rapidamente apenas quando a exposição à luz dura várias horas. Nestes tipos de plantas, a floração não ocorrerá se a duração do período escuro for excedida por um determinado valor. Este "valor crítico" da luz varia dependendo da espécie.

Esses tipos de plantas florescem durante a primavera ou início do verão, onde o valor da luz atende ao requisito mínimo. Rabanete, alface e lírio são classificados nesta categoria.

Em contraste, as plantas de dias curtos requerem menor exposição à luz. Por exemplo, algumas plantas que florescem no final do verão, outono ou inverno têm dias curtos. Dentre eles, destacam-se os crisântemos, a flor ou estrela de Natal e algumas variedades de soja.

Latência

Os estados de latência são úteis para as plantas, pois permitem que elas lidem com condições ambientais desfavoráveis. Por exemplo, as plantas que vivem nas latitudes do norte usam a duração reduzida do dia no outono como um aviso para o frio.

Dessa forma, eles podem desenvolver um estado dormente que os ajudará a lidar com as temperaturas de congelamento que virão.

No caso das hepáticas, elas podem sobreviver no deserto porque usam longos dias como um sinal para entrar em dormência durante os períodos áridos.

Combinação com outros fatores ambientais

Muitas vezes a resposta da planta não é determinada por um único fator ambiental. Além da duração da luz, a temperatura, a radiação solar e as concentrações de nitrogênio costumam ser fatores decisivos no desenvolvimento.

Por exemplo, em plantas da espécie Hyoscyamus niger, o processo de floração não ocorrerá se não atender aos requisitos de fotoperíodo, e também de vernalização (quantidade mínima de frio necessária).

Fotoperíodo em animais

Como vimos, a duração do dia e da noite permite que os animais sincronizem seus estágios reprodutivos com épocas favoráveis ​​do ano.

Mamíferos e pássaros geralmente se reproduzem na primavera, em resposta ao alongamento dos dias, e os insetos geralmente se tornam larvas no outono, quando os dias ficam mais curtos. As informações sobre a resposta ao fotoperíodo em peixes, anfíbios e répteis são limitadas.

Em animais, o controle do fotoperíodo é principalmente hormonal. Esse fenômeno é mediado pela secreção de melatonina na glândula pineal, que é fortemente inibida pela presença de luz.

A secreção hormonal é maior em períodos de escuridão. Assim, os sinais do fotoperíodo são traduzidos em secreção de melatonina.

Esse hormônio é responsável por ativar receptores específicos localizados no cérebro e na glândula pituitária que regulam os ritmos de reprodução, peso corporal, hibernação e migração.

O conhecimento da resposta dos animais às mudanças no fotoperíodo tem sido útil para o homem. Por exemplo, na pecuária, vários estudos buscam entender como a produção de leite é afetada. Até agora foi confirmado que os dias longos aumentam a referida produção.

Referências

1. Campbell, NA (2001). Biologia: Conceitos e relações. Pearson Education.
2. Dahl, GE, Buchanan, BA e Tucker, HA (2000). Efeitos fotoperiódicos em gado leiteiro: uma revisão. Journal of Milk Science, 83 (4), 885-893.
3. Garner, WW e Allard, HA (1920). Efeito da duração relativa do dia e da noite e outros fatores do ambiente no crescimento e reprodução das plantas. Revisão Mensal do Tempo, 48 (7), 415-415.
4. Hayama, R., & Coupland, G. (2004). A base molecular da diversidade nas respostas de floração fotoperiódica de Arabidopsis e arroz. Fisiologia vegetal, 135 (2), 677-84.
5. Jackson, SD (2009). Respostas da planta ao fotoperíodo. New Phytologist, 181 (3), 517-531.
6. Lee, BD, Cha, JY, Kim, MR, Paek, NC e Kim, WY (2018). Sistema de detecção de fotoperíodo para tempo de floração em plantas. Relatórios BMB, 51 (4), 163-164.
7. Romero, JM, & Valverde, F. (2009). Mecanismos de fotoperíodo conservados evolutivamente em plantas: quando surgiu a sinalização fotoperiódica em plantas? Sinalização e comportamento da planta, 4 (7), 642-4.
8. Saunders, D. (2008). Fotoperiodismo em insetos e outros animais. Em Photobiology (pp. 389-416). Springer, New York, NY.
9. Walton, JC, Weil, ZM e Nelson, RJ (2010). Influência do fotoperíodo nos hormônios, comportamento e função imunológica. Frontiers in neuroendocrinology, 32 (3), 303-19.