光週期現象

光週期現象（）是生物體對光照與黑暗週期的的生理反应，存在於植物、動物及真菌等生物中。光週期（）指隨季節變化的晝長，由地球自轉產生24小時的晝夜交替，而導致不同季節晝夜長短各異，並使南北半球季節相反。例如夏季光照可長達16小時、黑暗8小時，冬季則相反。

在植物中，光週期現象可定義為植物對光照與黑暗週期相對長度的發育反應。根據對光週期的反應，植物可分為、和三類。此外還有雙重日長植物（），包括長短日植物（）和短長日植物（），前者需經歷長日後再經短日才能開花，後者則相反。每種植物都有不同的臨界光週期或臨界夜長。

在動物中，光週期現象（有時稱為季節性）是動物對晝長變化產生的一系列生理變化，使其能夠適應隨地球公轉而變化的季節環境。

植物
1920年，和發表了光週期現象的發現，最初認為日照長度是關鍵因素，但後來研究發現夜晚長度才是控制因素。光週期開花植物被分為「長日照植物」或「短日照植物」，儘管夜長才是關鍵因素，這是由於最初誤以為日照是控制因素所致。

許多開花植物（被子植物）利用晝夜節律和（如光敏素或）。Pfr還可通過（）過程在長時間黑暗中轉回Pr，這對植物開花至關重要。Halliday等人的實驗表明，紅光與遠紅光的比例可改變擬南芥的開花時間：更多紅光會抑制開花。

則吸收藍光和UV-A，將晝夜節律與光照同步。研究發現，隱花色素和光敏素的含量均受光照調節，且隨日長而變化，顯示兩者在判斷日長方面的重要性。

現代生物學認為，光敏素或隱花色素的活躍形式在白天產生，與生物钟的節律相重合，使植物能夠測量夜長。除開花外，光週期現象還影響植物的莖或根生長、落葉等。人工照明也可用於誘導超長日照。在北半球，最長日為6月21日左右（夏至），之後日漸短、夜漸長，直至12月21日（冬至）；南半球則相反

• 洋麻（Hibiscus cannabinus）
• 大麻（Cannabis）
• 棉花（Gossypium）
• 稻（Oryza）
• 高粱（Sorghum bicolor）
• 綠豆（Vigna radiata）
• 大豆（Glycine max）

日中性植物
日中性植物（）的開花不受光週期影響，如黃瓜、玫瑰、番茄和大麻的Ruderalis品系。它們可能在達到一定發育階段或年齡後開花，或響應其他環境刺激（如春化作用，即低溫處理）。光週期可影響昆蟲不同生命階段，作為滯育（）誘導和終止、季節型態等生理過程的環境信號。例如，在水黽**'中，若蟲期的光週期條件可觸發翅型季節變化和滯育誘導，儘管兩種性狀的臨界日長閾值相差約一小時。

鳥類
鳥類的鳴唱頻率受光週期影響。以金絲雀為例：春季晝長增加時，雄鳥睪丸增大，分泌更多雄激素，鳴唱頻率上升；秋季晝長縮短時則相反。不僅鳴唱頻率，曲目豐富度也受光週期調節：春季長日照使曲目增加，秋季短日照則減少。這些行為變化由腦部（HVC）和（RA）的結構變化所介導，長日照時這些區域增大，短日照時則縮小。

哺乳動物
在哺乳動物中，晝長信息由視交叉上核（SCN）接收，該核團通過視網膜感知光照，這些細胞不參與視覺成像。信息經（RHT）傳遞。大多數物種中，褪黑激素僅在黑暗時段由松果體分泌，受RHT的光輸入和先天晝夜節律調節。褪黑激素的分泌時長使生物體感知季節變化。

許多溫帶和極地哺乳動物表現出顯著的季節性，包括冬眠、季節性遷徙和毛色變化。例如季節性毛色（SCC）物種會在冬夏之間換毛，從深色夏毛變為白色冬毛，以在雪地環境中提供偽裝。

人類
人類的季節性被認為主要是進化遺留。人類出生率全年變化，出生高峰月份因緯度而異。自工業革命以來，人類出生率的季節性已大幅減弱。

其他生物
光週期現象也見於植物和動物之外。粗糙脈孢菌（Neurospora crassa）、（Lingulodinium polyedra）和（Chlamydomonas reinhardtii）等真菌和藻類也表現出光週期反應。

參見

• 時間生物學
• 生物钟
• 晝夜節律
• 成花素

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參考文獻
延伸閱讀
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