Fotoperiodisme adalah reaksi fisiologis organisme dengan panjang siang atau malam hari berupa respon perkembangan tanaman untuk panjang relatif periode terang dan periode gelap dan hal ini berhubungan langsung dengan waktu baik periode terang dan periode gelap.Respon ini terjadi pada tumbuhan dan hewan.
Fotoperiodisme pada Tumbuhan
Pada tumbuhan, fotoperiodisme merangsang pembungaan. Untuk beradaptasi dan merespon perubahan panjang malam dan intensitas penyinaran, tanaman berbunga (angiospermae) menggunakan fitokrom atau kriptokrom. Keduanya merupakan protein fotoreseptor. Dalam pembagian lebih lanjut, tanaman fotoperiodik obligat benar-benar membutuhkan penyinaran yang cukup panjang atau waktu malam yang cukup pendek sebelum berbunga, sedangkan tanaman fotoperiodik fakultatif lebih mungkin untuk berbunga di bawah kondisi cahaya yang tepat, tetapi akhirnya akan berbunga tanpa panjang malam.
Rangsangan fotoperiodisme diterima oleh daun dan ditranslokasikan ke meristem sehingga menyebabkan pengubahan dari keadaan vegetatif ke keadaan pembungaan. W.W. Gardner dan H.A. Allard pada tahun 1920 menerbitkan penemuan mereka tentang fotoperiodisme dan menemukan bahwa panjang siang hari merupakan hal yang kritis, tetapi kemudian ditemukan bahwa panjang malam adalah faktor pengendali yang lebih banyak berperan. Tanaman berbunga fotoperiodik diklasifikasikan sebagai tanaman hari panjang dan tanaman hari pendek, meskipun pada dasarnya panjang malam tanpa selingan cahaya (niktoperiode) adalah faktor yang lebih menentukan dan tentang panjang siang hari yang menjadi faktor pengendali pada akhirnya disimpulkan sebagai suatu kesalahpahaman. Setiap tanaman memiliki panjang penyinaran kritis dan panjang malam kritis yang berbeda. Selain berpengaruh terhadap pembungaan, dampak fotoperiodisme pada tanaman juga meliputi pertumbuhan batang atau akar selama musim-musim tertentu, hingga kerontokan daun . Pencahayaan buatan dapat digunakan untuk menginduksi ekstra hari panjang.
Berdasarkan respon tanaman terhadap panjang hari, pada beberapa jenis tanaman budidaya dapat digolongkan sebagai tanaman hari pendek (SDPs), tanaman hari panjang (LDPs), dan tanaman hari netral (DNPs).
Tanaman Hari Pendek (Short-Day Plants,SDPs)
Tanaman hari pendek adalah tanaman yang pembungaannya lebih dipengaruhi oleh panjang hari yang lebih pendek daripada panjang hari maksimum kritis dengan dipengaruhi faktor-faktor lingkungan lainnya, misalnya temperatur. Hal ini dapat bervariasi pada masing-masing spesies dan varietas. Tanaman hari pendek berbunga ketika panjang hari kurang dari penyinaran kritis mereka. Mereka tidak dapat bunga di bawah panjang hari kritis atau jika sinyal cahaya buatan bersinar pada tanaman selama beberapa menit selama tengah malam; mereka membutuhkan inisiasi kegelapan sebelum pembungaan dapat dimulai. Cahaya malam hari alami, seperti cahaya bulan atau petir, bukan merupakan kecerahan atau durasi yang cukup untuk mengganggu terjadinya pembungaan. Secara umum, tanaman hari pendek berbunga pada kondisi panjang hari yang lebih pendek (dan malam tumbuh lebih panjang) setelah 21 Juni di belahan bumi utara, selama musim panas atau musim gugur.
Contoh tanaman hari pendek:
Tanaman Hari Panjang (Long-Day Plants,LDPs)
Tanaman hari panjang adalah tanaman yang pembungaannya dipengaruhi oleh panjang hari yang lebih panjang daripada panjang hari minimum kritis dengan dipengaruhi faktor-faktor lingkungan lainnya. Tanaman ini biasanya berbunga di belahan bumi utara selama akhir musim semi atau awal musim panas sebagai masa dengan panjang hari yang lebih panjang. Di belahan bumi utara, hari terpanjang tahun ini adalah pada atau sekitar 21 Juni (titik balik matahari). Setelah tanggal tersebut, panjang hari terjadi lebih pendek (yaitu malam tumbuh lebih panjang) sampai 21 Desember (solstice). Situasi ini terbalik di belahan bumi selatan (yaitu hari terpanjang adalah 21 Desember dan hari terpendek adalah 21 Juni). Di beberapa bagian dunia, musim dingin atau musim panas mengacu pada musim hujan dan musim kemarau.
Contoh tanaman hari panjang obligat:
- Carnation (Dianthus)
- Henbane (Hyoscyamus)
- Oat (Avena)
- Ryegrass (Lolium)
- Clover (Trifolium)
- Bellflower (Campanula carpatica)
Contoh tanaman hari panjang fakultatif:
- Pea (Pisum sativum)
- Barley (Hordeum vulgare)
- Lettuce (Lactuca sativa)
- Wheat (Triticum aestivum, spring wheat cultivars)
- Turnip (Brassica rapa)
- Arabidopsis thaliana (model organism)
Tanaman Hari Netral (Day-Neutral Plants, DNPs)
Tanaman hari netral adalah tanaman yang pembungaannya tidak peka terhadap fotoperiodisme tetapi lebih dipengaruhi oleh faktor usia. Umumnya bunga muncul setelah tanaman mencapai umur atau ukuran tertentu. Contoh tanaman hari netral:
Fotoperiodisme pada Hewan
Fotoperiode (meliputi panjang hari dan pengetahuan tentang musim, serta kondisi iklim) memiliki peranan yang penting bagi hewan. Sejumlah perubahan biologis dan perilaku mereka tergantung pada hal ini. Bersama dengan perubahan suhu, penyinaran menyebabkan perubahan warna bulu, migrasi, hibernasi, perilaku seksual, bahkan perubahan ukuran organ seksual.
Bangsa burung, seperti burung kenari, memiliki frekuensi bernyanyi yang tergantung pada penyinaran. Pada musim semi ketika penyinaran meningkat (periode siang hari lebih panjang), testis kenari jantan tumbuh. Dengan tumbuhnya testis, androgen lebih banyak disekresikan sehingga meningkatkan frekuensi lagu yang diciptakannya. Selama musim gugur ketika penyinaran menurun (periode siang hari berkurang), testis kenari jantan mengecil dan tingkat androgen menurun secara drastis mengakibatkan penurunan frekuensi bernyanyi. Tidak hanya frekuensi bernyanyi yang tergantung pada penyinaran tetapi juga repertoar lagu. Panjang penyinaran pada musim semi menghasilkan repertoar lagu yang lebih besar. Sebaliknya, hasil penyinaran lebih pendek yang terjadi pada musim gugur menurunkan repertoar lagu. Perubahan perilaku oleh penyinaran pada kenari jantan disebabkan oleh perubahan di pusat lagu di otak. Dengan meningkatnya penyinaran, pusat vokal tinggi dan inti yang kuat dari archistriatum tersebut juga meningkat. Ketika penyinaran menurun area otak kenari jantan juga mengalami kemunduran.
Pada mamalia, dampak fotoperiodisme berupa penyinaran terdaftar di suprachiasmatic nucleus (SCN) yang diinformasikan oleh sel ganglion retina yang sensitif terhadap cahaya, yang tidak terlibat dalam penglihatan. Informasi dikirimkan melalui saluran retinohypothalamic (RHT). Beberapa mamalia sangat peka terhadap hal ini dan sebagian besar diyakini sebagai bagasi evolusi.