Dormanca: obdobje mirovanja pri rastlinah in živalih — definicija
Obdobje mirovanja (dormanca) je faza v življenjskem ciklu organizma, ko se rast, razvoj in — pri živalih — telesna aktivnost začasno upočasnijo ali povsem ustavijo. V tem času se zmanjša presnovna aktivnost, zato organizem varčuje z energijo. Mirovanje je pogosto tesno povezano z okoljskimi pogoji in predstavlja strategijo preživetja ob sezonskih ali nepričakovanih neugodnih razmerah. Organizmi lahko vstop v fazo mirovanja sinhronizirajo z okoljem s pomočjo notranjih mehanizmov (endogenih ritmov, hormonov) ali zunanjih sprožilcev (fotoperioda, temperatura, vlaga).
Vrste mirovanja
Na splošno ločimo dve široki skupini mirovanja:
- Predvideno (obligatno) mirovanje — nastopi, ko organizem preide v fazo mirovanja pred nastopom pričakovanih neugodnih razmer. Primer: številne rastline na primer uporabljajo dolžino dneva in padajočo temperaturo kot sprožilca za začetek mirovanja pred nastopom zime; nekateri žuželki vstopijo v diapavzo pred zimskim mrazom.
- Posledično (fakultativno) mirovanje — pride do njega, ko organizmi vstopijo v mirovanje po nastopu neugodnih razmer. To je pogostejše na območjih z nepredvidljivim podnebjem: nenadne spremembe pogojev lahko sprožijo hitro upočasnitev metabolizma. Posledično mirovanje omogoča izrabo daljšega obdobja aktivnosti, vendar lahko povečano tveganje nenadne spremembe privede tudi do višje stopnje smrtnosti pri odvisnih vrstah.
Primeri in fiziološki mehanizmi
Rastline: semena pogosto vstopijo v dormanco (semenska dormanca), brsti dreves ostanejo počivališča pozimi, nekatere čebulnice in korenike počivajo v sušnih ali hladnih sezonah. Hormoni, kot je abszcizinska kislina (ABA), igrajo pomembno vlogo pri vzpostavitvi in vzdrževanju mirovanja v rastlinah; fotoperiod in temperaturne spremembe delujejo kot zunanji sprožilci.
Živali: primeri vključujejo hibernacijo pri sesalcih (medvedi, veverice, podgane), torpor pri pticah in netopirjih, estivacijo (poletno mirovanje) pri nekaterih dvoživkah in polžev ter diapavzo pri žuželkah. Mehanizmi vključujejo znižanje telesne temperature, upočasnitev srčnega utripa in dihanja ter zmanjšanje presnove. Pri nekaterih vrstah se sintetizirajo antifrizni proteini ali se poveča koncentracija sladkorjev, ki ščitijo celice pred zmrzaljo.
Okoljski sprožilci in notranji dejavniki
Sprožilci za vstop in izhod iz mirovanja vključujejo:
- fotoperiod (dolžina dneva),
- temperaturne spremembe (dolgotrajno ohlajanje ali segrevanje),
- razpoložljivost vode in hranil,
- včasih prisotnost ali odsotnost gostitelja (pri parazitskih vrstah),
- endogeni časovni merilniki (cirkadiani in sezonski ritmi) ter hormonske spremembe.
Pomen in posledice
Mirovanje ima več pomembnih ekoloških in gospodarskih implikacij:
- omogoča preživetje v neugodnih letnih časih,
- sinhronizira življenjske cikle z ugodnimi pogoji za rast in razmnoževanje,
- v kmetijstvu vpliva na zahteve po ohlajanju in na tako imenovano "raztopitev" dormance pri sadnem drevju in vinskih trtah (pravilna izpolnitev hladovnih ur je potrebna za enakomeren cvetni razvoj),
- v ekologiji vpliva na dinamiko populacij in odzivov na podnebne spremembe — npr. spremembe v fotoperiodi in temperaturi lahko motijo sinhronizacijo med rastlinami in opraševalci ali med plenom in plenilci.
Reaktivacija iz mirovanja
Izhod iz mirovanja (npr. kalitev semena, brstenje, zbujenje iz hibernacije) običajno sprožijo ugodni dejavniki, kot so višje temperature, daljši dnevi, pojav vode ali hrane. Uspešna reaktivacija je pogosto odvisna od tega, ali so bili izpolnjeni notranji pogoji (količina hranil, fiziološka priprava) in zunanje zahteve (npr. obdobje mraza za razbijanje določenih vrst semenske dormance).
Vpliv podnebnih sprememb
Globalno segrevanje in spremenljivi vremenski vzorci vplivajo na čas in trajanje dormance. Prezgodnja razbremenitev mirovanja ali prezgodnje prebujanje lahko vodi v težave, npr. cvetenje pred zadnjim mrazom ali nesinhronizacijo z opraševalci, kar ima lahko posledice za pridelke in divje populacije.
Skupno je dormanca prilagoditvena strategija, ki vključuje kombinacijo vedenjskih, fizioloških in biokemijskih sprememb. Razumevanje njenih mehanizmov je pomembno za biologijo, varstvo narave, kmetijstvo in obvladovanje škodljivcev.
Med zimskim mirovanjem se presnova rastlin praktično ustavi, deloma zaradi temperatur, ki upočasnijo kemično aktivnost.
Živali
- Hibernacija: Hibernacija je mehanizem, ki ga uporabljajo številni sesalci, da prihranijo energijo in preživijo pomanjkanje hrane pozimi. Hibernacija je lahko napovedna ali posledična.
- Diapauza: Diapauza je strategija predvidevanja, ki jo nadzoruje genotip živali. Pri žuželkah je pogosta med jesenjo in pomladjo.
- Aestivacija: Aestivacija je posledično mirovanje kot odziv na zelo vroče ali suhe razmere. Pogosta je pri nevretenčarjih, pojavlja pa se tudi pri pljučnih ribah, salamandrah, puščavskih želvah in krokodilih.
- Brumation: Brumacija je mirovanje pri plazilcih, podobno hibernaciji. Od hibernacije se razlikuje po presnovnih procesih. Plazilci običajno začnejo brumirati pozno jeseni. Pogosto se zbudijo, da spijejo vodo, nato pa se vrnejo v "spanje". Brez hrane so lahko tudi več mesecev.
Rastline
Razvoj od semena
Čeprav seme ni aktivno, je majhno živo bitje. V njem je zarodek bodoče rastline, ki se ne spreminja ali razvija: je v mirovanju. Običajno se misli, da seme "spi", dokler ne dobi tistega, kar potrebuje, da se prebudi. To ni pravilno. Različna semena imajo različne navade, ki so nedvomno prilagojene njihovemu življenjskemu okolju. Semena so v različnih fazah mirovanja:
1. Mirujoča sposobnost semena: pomeni, da se seme nekaj časa ne razvije, tudi če so pogoji primerni. p98 Zamujeno kaljenje (razvoj) omogoča čas za širjenje. V semenu se zgodijo spremembe, zaradi katerih seme prej ali slej vzklije. Podrobnosti se med vrstami zelo razlikujejo.
2. Hibernacija semen: semena ne vzklijejo, ker pogoji niso primerni. Rast sprožijo posebni dogodki v okolju. Podrobnosti o sprožilcih so znane za nekatera semena, vendar ne za vsa. Primeri so dež, požar, temperatura tal. Veliko semen vzklije šele po tem, ko jih žival poje in prebavi skozi svoj prebavni sistem. Tudi to je način širjenja.
Ko seme vzklije ("prebudi se"), začne rasti v majhno rastlino, imenovano sadik. Ta uporablja mehko mesnato snov v semenu za hranila (hrano), dokler ni pripravljena, da si sama ustvari hrano s pomočjo sončne svetlobe, vode in zraka.
Večina semen kali pod zemljo, kjer ni sončne svetlobe. Rastlina nekaj dni ali tednov ne potrebuje hranil iz zemlje, saj ima seme vse, kar potrebuje za rast. Pozneje pa bo začelo potrebovati sončno svetlobo. Če je na voljo sončna svetloba, jo bo rastlina uporabila za zdravo rast. Če svetlobe ni, bo rastlina še nekaj časa rasla, vendar njeni plastidi ne bodo dozoreli: klorofil ne bo postal zelen. Če rastlina nima dovolj svetlobe, bo sčasoma umrla. Svetlobo potrebuje, da si lahko sama pripravi hrano, ko se zaloge v semenu izčrpajo.
- Najstarejše seme, datirano z ogljikovim atomom 14, ki je zraslo v rastlino, je bilo približno 2000 let staro seme judovske datljeve palme, najdeno pri izkopavanjih v palači Heroda Velikega na Masadi v Izraelu. Kalilo je leta 2005.
- Največje seme ima kokosova palma Lodoicea maldivica (Coco de mer ali "dvojna kokosova palma"). Celoten sadež lahko tehta do 23 kilogramov in običajno vsebuje eno samo seme.
Sorodne strani
- Torpor
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je mirovanje?
O: Obdobje mirovanja je obdobje v življenjskem ciklu organizma, ko se rast, razvoj in (pri živalih) telesna aktivnost začasno ustavijo.
V: Zakaj organizmi preidejo v fazo mirovanja?
O: Organizmi preidejo v fazo mirovanja, da bi zmanjšali presnovno aktivnost in tako prihranili energijo.
V: Kako je mirovanje povezano z okoljskimi pogoji?
O: Obdobje mirovanja je običajno tesno povezano z okoljskimi pogoji. Organizmi lahko prehod v fazo mirovanja sinhronizirajo z okoljem na podlagi predvidevanja ali posledic.
V: Kaj je napovedni mirovanje?
O: Prediktivna mirovanje nastopi, ko organizem vstopi v fazo mirovanja pred nastopom neugodnih razmer.
V: Kako rastline uporabljajo prediktivno mirovanje?
O: Rastline uporabljajo dolžino dneva in padajočo temperaturo kot sprožilca za začetek mirovanja pred nastopom zime.
V: Kaj je posledično mirovanje?
O: Do posledične mirovanja pride, ko organizmi preidejo v fazo mirovanja po nastopu neugodnih razmer.
V: Katere so prednosti in slabosti posledičnega mirovanja?
O: Uporaba posledičnega mirovanja je lahko koristna, saj organizmi ostanejo dlje časa aktivni in lahko bolje izkoristijo razpoložljive vire. Vendar pa lahko nenadne spremembe pogojev povzročijo visoko stopnjo smrtnosti med živalmi, ki se zanašajo na posledično mirovanje.
