Photopériode: chez les plantes et les animaux

La photopériode est la quantité de lumière et d'obscurité dans un cycle de 24 heures. Dans la zone de l'équateur - où la latitude prend la valeur zéro -, elle est constante et équitable, avec 12 heures de lumière et 12 heures d'obscurité.

La réponse à la photopériode est un phénomène biologique où les organismes modifient certaines de leurs caractéristiques - reproduction, croissance, comportement - en fonction de la variation de la lumière, des saisons et du cycle solaire.

Généralement, la photopériode est habituellement étudiée chez les plantes. L’objectif est de comprendre comment les variations du paramètre d’éclairage modifient la germination, le métabolisme, la production de fleurs, l’intervalle de dormance des bourgeons ou une autre caractéristique.

Grâce à la présence de pigments spéciaux, appelés phytochromes, les plantes sont capables de détecter les changements environnementaux qui se produisent dans leur environnement.

Selon les éléments de preuve, le développement des plantes est affecté par le nombre d'heures reçues. Par exemple, dans les pays où les saisons sont marquées, les arbres ont tendance à ralentir leur croissance à l’automne, où la photopériode est plus courte.

Le phénomène s'étend aux membres du règne animal. La photopériode est capable d'affecter sa reproduction et son comportement.

La photopériode a été découverte en 1920 par Garner et Allard. Ces chercheurs ont montré que certaines plantes modifiaient leur floraison en fonction des changements de durée du jour.

Pourquoi la photopériode se produit?

À mesure que nous nous éloignons de cette zone, les périodes de lumière et d'obscurité changent en fonction de l'inclinaison de l'axe de la Terre vers le soleil.

Lorsque nous passons de l'équateur à l'un des pôles, les différences entre la lumière et l'obscurité sont plus marquées - en particulier aux pôles, où nous trouvons 24 heures de lumière ou d'obscurité, en fonction de la période de l'année.

De plus, la rotation annuelle de la Terre autour du soleil entraîne une modification de la photopériode tout au long de l'année (à l'exception de l'équateur). De cette façon, les jours sont plus longs en été et plus courts en hiver.

Avantages de répondre à la photopériode

La possibilité de coordonner certains processus de développement avec une période de l’année particulière où il est fort probable que les conditions seront plus favorables confère un certain nombre d’avantages. Cela se produit chez les plantes, les animaux et même certains champignons.

Pour les organismes, il est avantageux de se reproduire aux moments de l’année où les juvéniles n’ont pas à faire face aux conditions extrêmes d’un hiver. Ceci, sans aucun doute, augmentera la survie de la progéniture, offrant un avantage clair d'adaptation au groupe.

En d'autres termes, le mécanisme de sélection naturelle favorisera la diffusion de ce phénomène chez les organismes ayant acquis des mécanismes leur permettant de sonder l'environnement et de réagir aux changements de la photopériode.

Photopériode chez les plantes

Chez les plantes, la durée des jours a des effets marqués sur bon nombre de ses fonctions biologiques. Ensuite, nous décrirons les principaux processus affectés par la durée du jour et de la nuit:

Floraison

Historiquement, les plantes ont été classées en plantes à longue journée, à courte journée ou neutres. Les mécanismes des plantes pour la mesure de ces stimuli sont très sophistiqués.

Actuellement, il a été déterminé qu'une protéine appelée CONSTANS joue un rôle important dans la floraison, activée en une autre petite protéine qui se déplace dans les faisceaux vasculaires et active un programme de développement dans un méristème reproducteur et induisant la production de fleurs.

Plantes avec de longues journées et des journées courtes

Les plantes de longues journées fleurissent plus rapidement que lorsque l'exposition à la lumière dure un certain nombre d'heures. Dans ce type de plantes, la floraison ne se produira pas si la durée de la période sombre dépasse une valeur particulière. Cette "valeur critique" de la lumière varie selon les espèces.

Ce type de plantes fleurit au printemps ou au début de l’été, lorsque la valeur de luminosité répond au minimum requis. Le radis, la laitue et le lis sont classés dans cette catégorie.

En revanche, les plantes de jours courts nécessitent une exposition à la lumière plus faible. Par exemple, certaines plantes qui fleurissent à la fin de l'été, à l'automne ou en hiver, sont des journées courtes. Parmi ceux-ci sont les chrysanthèmes, la fleur ou étoile de Noël et certaines variétés de soja.

Latence

Les états de latence sont utiles pour les plantes, car elles leur permettent de faire face à des conditions environnementales défavorables. Par exemple, les plantes qui vivent dans les latitudes nord utilisent la réduction de la durée de la journée en automne comme un avertissement de froid.

De cette manière, ils peuvent développer un état de dormance qui les aidera à faire face aux températures glaciales à venir.

Dans le cas des hépatiques, elles peuvent survivre dans le désert car elles utilisent de longues journées pour indiquer leur dormance pendant les périodes arides.

Combinaison avec d'autres facteurs environnementaux

Plusieurs fois, la réponse de la plante n’est pas déterminée par un seul facteur environnemental. Outre la durée de la lumière, la température, le rayonnement solaire et les concentrations d'azote sont souvent des facteurs déterminants du développement.

Par exemple, chez les plantes de l'espèce Hyoscyamus niger, la floraison ne se produira pas si elle n'est pas conforme aux exigences de la photopériode et, en outre, à la vernalisation (minimum de froid requis).

Photopériode chez les animaux

Comme nous l'avons vu, la durée du jour et de la nuit permet aux animaux de synchroniser leurs stades de reproduction avec les saisons favorables de l'année.

Les mammifères et les oiseaux se reproduisent généralement au printemps, en réponse à l'allongement des jours, et les insectes ont tendance à devenir des larves à l'automne, lorsque les jours raccourcissent. Les informations concernant la réponse à la photopériode chez les poissons, les amphibiens et les reptiles sont limitées.

Chez les animaux, le contrôle de la photopériode est principalement hormonal. Ce phénomène est provoqué par la sécrétion de mélatonine dans la glande pinéale, fortement inhibée par la présence de lumière.

La sécrétion d'hormones est plus importante dans les périodes d'obscurité. Ainsi, les signaux de la photopériode se traduisent par la sécrétion de mélatonine.

Cette hormone est responsable de l'activation de récepteurs spécifiques situés dans le cerveau et dans l'hypophyse, qui régulent les rythmes de la reproduction, du poids, de l'hibernation et de la migration.

La connaissance de la réponse des animaux aux modifications de la photopériode s'est révélée utile pour l'homme. Par exemple, chez le bétail, diverses études cherchent à comprendre comment la production de lait est affectée. Jusqu'à présent, il a été confirmé que les longs jours augmentent cette production.