Den underbara klockan hos levande skapelser
HAR du lagt märke till de levande skapelsernas häpnadsväckande tidssinne? Växterna gror, växer och blommar varje år enligt ett visst schema. Alla har inte samma schema — en del blommar på våren, andra på sommaren och åter andra på hösten och under den tidiga vintern. Men varje art vet den rätta tiden att utföra sina olika uppgifter.
Det är på liknande sätt med djuren. De parar sig, får ungar, somnar in i dvala, flyttar och uträttar andra ting som om de följde en exakt tidtabell. Tänk på insekterna, som tillbringar vintern i dvala. Mot slutet av sommaren, medan det ännu är varmt väder, avbryter de sina måltider och fortplantningsbestyr och börjar lugna ner sig för att somna in i dvala. Hur kan de veta att vintern närmar sig?
Tänk också på fåglarna, som flyttar till tropikerna för att tillbringa vintern där. I och med att våren tränger norrut styr de kosan hemåt. Hur kan fåglarna veta att det håller på att bli varmare där hemma, när temperaturen i tropikerna är ungefär densamma som när de anlände? Många har ställt sig liknande frågor. Har du?
Det underbara tidssinnet
Man tror att ljuset är den viktigaste grundvalen för de levande skapelserna när det gäller att bestämma tiden. Man trodde tidigare att temperaturens variation med årstiderna utlöste de olika reaktionerna hos växter och djur. Men temperaturen är nyckfull; den är olika från det ena året till det andra. Ljuset, å andra sidan, är pålitligt. En given dag på året är dagsljusperioden alltid densamma. Den varierar aldrig. På så sätt får en levande organism exakta upplysningar om årstidernas växlingar.
Detta betyder inte att temperaturen eller andra faktorer inte också har inflytande på växternas och djurens rytm i förhållande till årstiderna. Det tycks i stället vara så. Men den viktigaste grundvalen för tidsbestämningen tycks vara dagsljusperiodens längd. Att de levande skapelsernas verksamhet regleras med hjälp av denna underbara klocka är en relativt sentida upptäckt.
En betydelsefull undersökning
År 1920 studerade några forskare en varietet av tobaksplantan som kallas Maryland Mammoth. De försökte fastställa varför den blommade så sent, när den odlades i närheten av Washington, D.C. Fastän denna planta varit mogen för att blomma i flera dagar, var det något som hindrade den från att göra det ända tills det blev för sent för att fröna skulle hinna mogna.
Man utförde många experiment, men misslyckades med att avslöja orsaken till den fördröjda blomningen. Slutligen förkortade man på konstgjord väg den ljusa perioden på dagen för växter som förvarades i ett växthus. Det gjorde verkan! Växterna blommade tidigare än de som fick växa utanför. Detta gav nyckeln till varför Maryland Mammoth i närheten av Washington, D.C., inte blommar förrän sent på säsongen. Det beror på att dagsljusperioden inte har minskat till den rätta längden för att denna växt skall blomma förrän på sensommaren!
Påverkar ljuset andra växters funktioner på liknande sätt? Ytterligare forskning från dessa forskares sida visade att det förhåller sig så. Man upptäckte att växterna kan delas in i tre grupper med hänsyn till hur de reagerar för den dagsljusa periodens längd.
Den första gruppen innefattar sådana växter som tomater och gurka, som inte är så kinkiga med dagens längd. Den andra gruppen kallas ”kortdagsväxter”. Dessa blommar inte förrän den dagliga ljusransonen underskrider ett visst timantal. Den tredje gruppen kallas ”långdagsväxter”. De blommar när dagsljuset överskrider ett visst timantal.
Betydelsen av upptäckterna
Dessa undersökningar gav svar på många frågor. De förklarar varför växter av en viss art kan planteras vid olika tider på året men ändå blomma på samma gång. De visar också varför en del växter blommar på vissa platser men inte alls på andra.
Jordbrukarna tar nu för tiden rutinmässigt reda på växternas ljusbehov. Somliga växter har mycket specifika krav på dagsljusperiodens längd. Olika sorter av rödlök och soyabönor trivs till exempel bäst bara när de odlas inom ett 240 kilometer brett latitudbälte. Om de odlas antingen norr eller söder om denna region, kan skörden slå fel.
Växternas dagsljusbehov kan leda till besvikelse för blomsterälskare. Någon kanske skaffar sig en färggrann växt till sin trädgård, när han är ute på en resa, men därhemma kanske den inte blommar alls. Varför inte det? Den dagsljusa perioden på denna plats kanske inte är av lämplig längd för att den skall blomma.
Som exempel kan vi ta stenpartiväxten kärleksört (Sedum telephium), som växer i södra Vermont. Den behöver en daglig ljusranson av sexton timmar eller mer för att blomma. Den får detta i Vermont. Men om man skulle flytta den långt söderut, skulle den inte blomma på grund av för litet dagsljus.
En person i norra Maine kanske å andra sidan är tacksam för att det finns ytterst litet om alls någon ambrosia där. Ambrosian, som är ett ogräs och kan vara mycket besvärlig för människor med hösnuva och astma, blommar nämligen inte förrän dagsljuset underskrider fjorton och en halv timme. Detta inträffar inte förrän efter den 1 augusti i norra Maine, så det blir inte tillräckligt med tid för fröna att mogna innan det blir för kallt ute.
Hur växterna upptäcker ljuset
När man lärde känna dessa fakta om växternas reaktioner inför dagsljusperiodens längd, kunde man också dra en annan slutsats. Växterna måste ha någonting inom sig som upptäcker förändringen hos dagsljusets längd och får dem att reagera i överensstämmelse därmed. Man har helt nyligen isolerat denna substans, som kallas ”fytokrom”.
Fytokrom är ett blåaktigt, ljuskänsligt pigment, som absorberar rött ljus. Man har visat att många växter mognar snabbare, när de utsätts för ljusets röda våglängder. På något sätt påverkar ljuset fytokromet, så att växtens tillväxtförändringar regleras, från groddstadium till moget stadium. Men man har inte kommit underfund med exakt hur detta åstadkoms.
Reglering av ljuset
Många trädgårdsmästare drar nu för tiden stor fördel av denna kunskap om växternas reaktioner inför ljuset. Genom att anpassa längden hos den period växterna utsätts för ljus kan de få dem att blomma när de vill. På så sätt kan de på vintern glädja sig åt blommor som i normala fall bara växer på sommaren, och de som normalt blommar på hösten kan de få att blomma vid andra tider på året.
Krysantemum blommar exempelvis i normala fall på hösten. Men man kan få den att blomma på sommaren. Man täcker bara över den med en pappkartong sent på eftermiddagen och tar bort kartongen på morgonen. Den förlängda perioden av mörker får denna växt att reagera som om det vore höst, så att den blommar tillsammans med sommarblommorna.
Å andra sidan kan man på vintern vilja njuta av blommor som i normala fall bara blommar på sommaren. Genom att ge dessa växter dagliga doser av artificiellt ljus sedan dagsljuset har upphört kan man få dem att reagera som om de långa sommardagarna hade anlänt. De kommer alltså att blomma under de korta vinterdagarna.
Inverkan på djuren
Sedan man upptäckt dagsljusets märkliga inverkan på växterna, gjorde man undersökningar för att få reda på om djuren påverkades på samma sätt. Man fann då att också många djur anpassar sin verksamhet efter årstiderna med hjälp av dagsljusperiodens längd.
De första experimenten med fåglar gjordes med starar. I normala fall häckar stararna på våren, när dagarna blir längre. Man förlängde emellertid de korta dagarna i december genom att utsätta fåglarna för artificiellt ljus sedan solen gått ned. På några dagar började stararna skifta fjäderdräkt och ikläda sig den färggranna dräkt de bär under häckningstiden på våren. Tidpunkten för deras parning flyttades tillbaka fyra månader genom att man ökade längden hos den period de utsattes för ljus varje dag!
Liknande experiment utfördes med vesslor, som också i normala fall parar sig på våren eller tidigt på sommaren. Också dessa små djur parade sig på vintern, när de utsattes för extra ljusperioder. Både starar och vesslor är långdagsarter. De tillhör de djur som reagerar sexuellt inför långa perioder av ljus.
Många andra djur, till exempel getter, får och hjortdjur, parar sig emellertid på hösten. Den kortare dagsljusperioden påverkar dem sexuellt. Fåruppfödare som vill ha lamm tidigt på våren begränsar därför på sensommaren dagsljusets längd för djuren. Genom att de stänger in fåren i mörka skjul mot slutet av dagen i juli och augusti börjar fortplantningen tidigare.
Många intressanta experiment har också utförts med insekter, däribland silkesmasken. Äggen, som läggs på hösten, befinner sig i ett slumrande tillstånd under vintern. På våren kläcks de till larver eller maskar. Larverna övergår snart till puppor och därefter till färdigbildade fjärilar. De ägg som läggs tidigt på sommaren genomgår emellertid ingen period av slummer.
Experimenten visar att det är dagsljusets längd som är orsak till att de ägg som läggs tidigt på sommaren inte genomgår ett sådant slumrande tillstånd i motsats till dem som läggs på hösten. Genom att man reglerar ljuset på konstgjord väg kan silkesfjärilarna fås att frambringa den ena generationen efter den andra utan att några av äggen råkar i slummer. Men när ljusperiodens längd ändras, lägger fjärilarna ägg som råkar i slummer.
Liksom när det gäller växterna finns det uppenbarligen också bland djuren någon mekanism som utlöser deras olika reaktioner inför dagsljusets längd. Man tror att ett hormon är med i spelet. Men man känner inte till många detaljer om hur meddelandet om dagsljusets varaktighet mottas eller överförs.
Även om människan har lärt mycket om skapelsens många under, påminns hon ständigt om hur mycket som fortfarande är ett mysterium för henne. Studiet av hur ljuset påverkar de levande skapelserna är ännu ett exempel på detta.