Il meraviglioso orologio delle creature viventi

AVETE notato il meraviglioso senso del tempo delle creature viventi? Ogni anno piante germogliano, crescono e fioriscono secondo un orario. Non tutte seguono lo stesso orario, alcune fioriscono a primavera, altre in estate e altre ancora in autunno e al principio dell’inverno. Ma ciascuna specie conosce il tempo giusto per compiere le sue varie attività.

Gli animali si comportano in modo simile. Si accoppiano, si riproducono, cadono in letargo, emigrano e compiono altre funzioni come se seguissero un preciso quadro orario. Considerate gli insetti che trascorrono l’inverno in uno stato di letargo chiamato diapausa. Verso la fine dell’estate, mentre il tempo è ancora caldo, interrompono la loro intensa attività di alimentazione e riproduzione e cominciano a disporsi nel loro stato letargico. Come sanno che l’inverno è vicino?

Ci sono anche uccelli che emigrano nei tropici per trascorrervi l’inverno. Alla venuta della primavera nel settentrione, si dirigono verso la loro dimora. Poiché nei tropici la temperatura è all’incirca la stessa di quando gli uccelli vi arrivano, come sanno che nella loro dimora comincia a far caldo? Molte persone si son fatte domande come queste. Ve le siete fatte voi?

Il meraviglioso dispositivo del tempo

Si crede che il principale dispositivo del tempo nelle creature viventi sia quello della luce. Comunemente si pensava che il cambiamento di temperatura nella stagione facesse scattare le varie reazioni nelle piante e negli animali. Ma la temperatura è variabile; non è la stessa di anno in anno. La luce, d’altra parte, è esatta. In qualsiasi giorno dell’anno, la durata della luce diurna è la stessa. Non varia mai. Così un organismo vivente è provveduto dell’esatta informazione sull’approssimarsi delle stagioni.

Questo non significa che la temperatura o altri fattori non possano anche influire sul ritmo stagionale delle piante e degli animali. Apparentemente vi influiscono. Ma il principale dispositivo del tempo sembra essere la durata della luce diurna. Che le attività delle creature viventi siano programmate per mezzo di questo meraviglioso orologio è una scoperta relativamente recente.

Un’importante investigazione

Nel 1920 gli investigatori studiavano una certa varietà di tabacco chiamato Maryland Mammut. Cercavano di determinare perché fioriva tardi dal momento che cresceva vicino a Washington, nel Distretto di Columbia. Nonostante che la pianta fosse pronta da giorni a fiorire, qualche cosa le impediva di fiorire finché era troppo tardi nella stagione onde i suoi semi maturassero.

Furono fatti molti esperimenti, ma non rivelarono la ragione del ritardo nella fioritura. Infine le piante furon tenute in una serra dove artificialmente furono esposte a un più breve periodo di luce diurna. Questo risolse l’enigma. Le piante fiorirono più presto di quelle che crescevano di fuori. Ciò diede l’indicazione della ragione per cui il Maryland Mammut non fiorisce fino alla tarda stagione vicino a Washington, nel Distretto di Columbia. Ciò avviene perché la luce diurna fino alla tarda estate non diminuisce della dovuta durata perché questa pianta fiorisca!

Influisce la luce in modo simile sulle funzioni di altre piante? L’ulteriore ricerca di questi investigatori mostrò che vi influisce. Si scoprì che le piante si possono dividere in tre gruppi, secondo la loro reazione alla durata della luce diurna.

Prima, c’è il gruppo che comprende piante come i pomodori e i cocomeri, che non sono selettive circa la durata del giorno. Un secondo gruppo si chiamano piante dei “giorni corti”. Queste non fioriscono finché la quotidiana dose di luce non sia inferiore a un certo numero di ore. Il terzo gruppo si chiamano piante dei “giorni lunghi”. Queste fioriscono quando la luce diurna si estende oltre un certo numero di ore.

Conseguenze delle scoperte

Queste investigazioni risposero a molte domande. Esse spiegano perché le piante di una data specie si possono piantare in diversi tempi dell’anno, eppure tutte fioriscono nello stesso tempo. E rivelano perché certe piante sbocciano in particolari zone, ma non fioriranno affatto in altre.

I periti agrari ora determinano di norma le esigenze di luce delle piante. Alcune di esse hanno necessità di luce diurna di una durata molto specifica. Per esempio, diverse varietà di cipolle e soia rendono di più solo quando crescono entro un raggio dell’ampiezza di 240 chilometri. Se si coltivano a nord o a sud di questa regione, il raccolto può venir meno.

Le necessità di luce diurna delle piante possono deludere gli amanti di fiori. Mentre è in viaggio una persona può ottenere una pianta a colori vivaci per il suo giardino, ma tornata a casa essa può non fiorire. Perché? La luce diurna dove abita può non essere della durata adatta perché la pianta fiorisca.

Per esempio, c’è la pianta dei giardini rocciosi Sedum telephium, che cresce nel Vermont meridionale. Ma ha bisogno di una dose quotidiana di sedici o più ore di luce per fiorire. La riceve nel Vermont. Comunque, se si portasse molto lontano nel meridione, non fiorirebbe per insufficienza di luce diurna.

D’altra parte, una persona del Maine settentrionale può esser grata che lì ci siano poche piante di ambrosia o che non ce ne siano affatto. L’ambrosia non fiorisce finché la luce del giorno non diminuisce fino a quattordici ore e mezza. Questo non avviene nel Maine settentrionale fin dopo il 1º agosto, così che non consente abbastanza tempo onde i semi maturino prima che venga il tempo freddo.

Come le piante percepiscono la luce

Appresi questi fatti intorno alla reazione delle piante alla durata della luce diurna, si rese evidente qualche altra cosa. Le piante devono avere dentro di sé qualche cosa per percepire il cambiamento della durata della luce diurna e questo le fa reagire conformemente. Solo di recente è stata isolata questa sostanza, chiamata “fitocromo”.

Il fitocromo è un pigmento bluastro, sensibile alla luce, che assorbe la luce rossa. È stato mostrato che molte piante, quando si espongono alla lunghezza d’onda della luce rossa, maturano più rapidamente. In qualche modo la luce agisce sul fitocromo per regolare i cambiamenti della crescita della pianta, dallo stadio del seme alla maturità. Ma non si comprende come questo avvenga esattamente.

Manipolazione della luce

Molti giardinieri usano ora con buon profitto questa conoscenza circa la reazione delle piante alla luce. Adattando la durata dell’esposizione alla luce, possono far fiorire una pianta quando vogliono. Così d’inverno hanno fiori che normalmente crescono solo d’estate, e quelli che normalmente fioriscono in autunno possono averli in altre stagioni.

Il crisantemo, per esempio, è una pianta che di norma fiorisce in autunno. Ma si può far fiorire in estate. Solo copritelo con una scatola di cartone nel tardo pomeriggio, e togliete la scatola la mattina. Il prolungato periodo di oscurità farà reagire il crisantemo come se fosse autunno, e i suoi fiori sbocceranno in estate.

D’altra parte, una persona può volere in inverno i fiori che di norma sbocciano solo d’estate. Dando loro dosi quotidiane di luce artificiale dopo che il giorno è finito, si può far reagire queste piante come se fossero arrivati i lunghi giorni estivi. Così fioriranno durante i brevi giorni invernali.

Effetto sugli animali

Dopo avere scoperto i rimarchevoli effetti della durata della luce diurna sulle piante, si fece ricerca per accertare se gli animali subissero un’influenza simile. Come risultato si riscontrò che anche molti animali calcolano la loro attività stagionale secondo la durata della luce diurna.

I primi esperimenti sugli uccelli furono fatti con gli storni. Di norma gli storni si accoppiano a primavera, quando i giorni si allungano. Comunque, i brevi giorni di dicembre furono allungati artificialmente accendendo la luce agli uccelli dopo il tramonto del sole. In pochi giorni gli storni cominciarono a mutare le penne e ad assumere il piumaggio vivace della loro stagione primaverile dell’accoppiamento. Il loro tempo di accoppiamento fu affrettato di quattro mesi, aumentando la durata della loro quotidiana esposizione alla luce!

Esperimenti simili si fecero con le mustele, che di norma si accoppiano in primavera o all’inizio dell’estate. Anche questi animaletti si accoppiarono d’inverno, dopo essere stati esposti a ore di luce in più. Sia gli storni che le mustele sono creature dei giorni lunghi. Sono fra quelle creature che rispondono sessualmente a lunghi periodi di luce.

Comunque, molti altri animali, come capre, pecore e cervi, si accoppiano in autunno. La più breve durata della luce diurna influisce su di loro sessualmente. Così gli allevatori di pecore, che vogliono agnelli all’inizio della primavera, limitano l’esposizione dei loro animali alla luce diurna nella tarda estate. Portando le pecore in capannoni oscuri verso la fine del giorno in luglio e in agosto, il processo di riproduzione avrà inizio più presto.

Molti interessanti esperimenti sono stati anche fatti sugli insetti, compreso il baco da seta. Le uova, deposte in autunno, passano l’inverno in uno stato di letargo. La larva, o il baco, si forma a primavera. Presto la larva si muta in crisalide, e quindi in farfalla adulta. Ma le uova deposte all’inizio dell’estate non passano per un periodo di letargo.

Gli esperimenti rivelano che la durata della luce diurna è ciò che determina perché le uova deposte all’inizio dell’estate non cadono in uno stato di letargo, mentre quelle deposte in autunno sì. Regolando artificialmente la luce, le farfalle del baco da seta possono essere indotte a riprodurre una generazione dopo l’altra senza che le loro uova cadono in uno stato di letargo. Ma quando la durata dell’esposizione alla luce cambia, le farfalle depongono uova che cadono in letargo.

Come per le piante, negli animali c’è ovviamente qualche meccanismo che fa scattare le loro varie reazioni alla durata della luce. Si crede che si tratti di un ormone. Ma si conoscono pochi particolari in quanto al modo in cui si ricevono o si trasmettono i messaggi della durata della luce.

Nonostante che l’uomo abbia appreso molto intorno alle tante meraviglie della creazione, gli si rammenta di continuo quanto gli rimane un mistero. Lo studio degli effetti della luce sulle creature viventi lo illustra ancora una volta.