Işığın Canlılar Üzerindeki Biyolojik Etkileri Nelerdir?

Yeryüzündeki tüm canlı organizmalar, doğrudan veya dolaylı olarak yaşamlarını sürdürmek için birbirlerine ihtiyaç duyar. Güneş ışığı, bitkilerin ve hayvanların hayatta kalmasını doğrudan etkiler çünkü dünyadaki tüm yaşam, enerji ve beslenme için doğru miktarda güneş ışığının elde edilmesine bağlıdır. Aşağıda, ışığın canlılar üzerindeki çeşitli etkilerine yer verilmiştir.

Metabolizma Üzerindeki Etkisi

Spektrumun görünen kısmındaki ışık ışınlarının absorpsiyonunun organizmalar üzerinde çok az etkisi vardır. Mor ve ultraviyole ışınları zararlıdır ve organizmalarda fotokimyasal değişiklikler meydana getirir, bu nedenle metabolizmalarını etkiler. Güneş radyasyonunun yoğunluğu, farklı enlemlerinde ve yılın farklı mevsimlerinde canlı organizmaları etkiler. Fotosentez olayı optimum limit dahilinde ışığın yoğunluğu ile doğru orantılı olarak artar. Soğukkanlı hayvanlar, güneş radyasyonu arttıkça veya azaldıkça yaz uykusuna veya kış uykusuna yatar. Bakteriler, algler, protozoalar, omurgalıların ve omurgasızların yumurtaları dahil tek hücreli organizmalar, ultraviyole ışınlarına maruz bırakılarak öldürülebilir.

Üreme Üzerindeki Etkisi

Araştırmacılar yaz aylarında artan aydınlık ile bazı kuşların gonadlarının daha aktif hale geldiğini, kışın kısa günlerinde kuşların gonad aktivitelerinde azalma olduğunu bildirmiştir. Aydınlığa tepki temelinde, hayvanlar uzun gün, kısa gün ve nötr gün hayvanları olarak sınıflandırılmıştır. İlkbaharda üreyen hindi ve sığırcık gibi kuşlar ve bazı memeliler günün uzamasıyla cinsel olarak aktif hale gelen uzun gün hayvanlardır. Tarla sincapları, kobaylar ve dikenli balıklar, kısa veya uzun gün sürelerinden en az etkilendikleri için gün uzunluğuna karşı nötr veya kayıtsızdır.
Işığın önemi, yıl boyunca yumurta üretiminin fotoperiyodun değiştirilmesiyle düzenlendiği endüstriyel üretim sistemlerinde yetiştirilen kümes hayvanlarında da görülür. Süt sığırcılığında süt verimini ve hastalık direncini arttırmak, at yetiştiriciliğinde ise üreme süresini yeniden başlatmak ve uzatmak için uygulanabilir.

Gelişime Etkisi

Işık metabolizmayı etkilediği için organizmaların büyümesini ve gelişmesini etkiler. Işık, bazı canlılarda gelişmeyi hızlandırırken, bazılarında geciktirir. Örneğin, Somon larvaları ancak yeterli ışık mevcut olduğunda normal gelişim gösterirler. Işık yokluğunda gelişimleri normal değildir ve yüksek ölüm oranı vardır. Mytilus (midye) larvaları erken evrelerinde karanlıkta ışığa göre daha fazla büyürler.

Pigmentasyon ve Renk Üzerine Etkisi

Işık, pigment lekeleri şeklinde fotoreseptörlerin oluşumuna neden olan belirli kimyasalları indükler. Hayvanların pigmentasyonunu aşağıdaki şekillerde etkileyebilir:
Ten rengi: Mağara hayvanları deri pigmentlerinden yoksundur. Bu canlılardaki karakteristik pigment eksikliği karanlıkla (yani ışığın tamamen yokluğu) ilişkilidir. Bazı suda yaşayan hayvanlar, ışıktan korunduklarında renklerini kaybederler. Mağara amfibilerinin ve rengi az olan veya hiç olmayan balıkların normal ışığa maruz kaldıklarında derilerinde bol miktarda pigment geliştiği gösterilmiştir.
Koruyucu renklendirme: Bazı hayvanların pigmentasyonu onları düşmanlardan koruyabilecek bir renk kazandırır. Bu renklenme koruyucu renklenme olarak bilinir. Yaygın bir koruyucu renklenme türü, gövde renginin ve desenin arka plana göre basit bir şekilde eşleştirilmesidir. Örneğin, bıldırcınların çimenler içinde çömelmesi, güvelerin ağaç kabuğunda ve yaprak böceğinin (Phyllium) yeşil yapraklar arasında olması halinde renklenme tam olarak arka plana benzer. Onları çevrelerinden ayırt etmek son derece zordur. Kutup tavşanı, gelincik ve kar tavuğu, yazın kahverengiden kışın beyaza mevsimsel renk değişiklikleri gösterir. Bu durum, çıplak zeminde veya karla kaplı arazide bu tür hayvanların göze çarpması ile açıkça ilişkilidir.
İkinci bir koruyucu renklenme türü, kuşların, memelilerin veya balıkların sırtında daha koyu renk ve alt tarafında daha açık renk gösterdiği obliteratif gölgeleme ya da tonlamadır. Bu fark, yukarıdan alınan daha güçlü aydınlatma etkisini yok eder ve hayvan, arka planla karışır.
Renk değişiklikleri: Bazı hayvanlar çevrelerine göre renk değiştirme yeteneğine sahiptir. Kurbağalar ve bukalemunlar iyi bilinen örneklerdir. Bilim insanlarına göre renk değişimleri görsel uyaran tarafından sağlanır. Görsel uyaran, hayvanların renklerini yaşadıkları ortama uyacak şekilde değiştirme yeteneğidir. Renk değişiklikleri kabuklular, böcekler, balıklar, amfibiler ve sürüngenler arasında yaygın olarak bulunur. Bunlar, hayvanların kendilerini düşmanlarından gizlemelerine ve termoregülasyona yardımcı olur, bazen üreme ile ilişkilendirilir. Bazı kuşların dişileri donuk bir renge sahiptir. Bunun nedeni, yumurtaları kuluçkaya yatırırken daha fazla gizleme ihtiyacıdır. Pek çok hayvanda erkeklerin parlak renklenmesi erkeğin kendisi için herhangi bir koruyucu değere sahip değildir ancak dikkati yuvadaki dişiden başka yöne çekebilir. Büyük deniz düdükçünü gibi bazı kuşlarda dişiler parlak renklidir ve erkekleri yumurtaları kuluçkaya yatırma işini üstlenir. Erkeğin parlak üreme tüyleri, kış mevsiminde genellikle daha donuk tüylerle değiştirilir. Böylece ışık, üreme üzerindeki etkisi ve koruyucu benzerlikteki rolü aracılığıyla renklendirmeye dahil olur.

Gözler Üzerindeki Etkisi

Gözlerin gelişme derecesi bazen mevcut ışığın yoğunluğuna bağlıdır. Mağaralarda yaşayan hayvanlarda (örneğin Proteus anguinus) ve derin deniz balıklarında gözler yoktur veya ilkeldir çünkü bu hayvanlar tamamen karanlıkta yaşarlar. Kabuklular gibi yüzeyde yaşayan formlarda, Labeo ve Catla gibi bazı balıklarda gözlerin başa oranı normal kabul edilir. Derinliği artan okyanuslarda, ışık yoğunluğunun giderek azalmasıyla gözlerin boyutu artmaya devam eder ancak ışıksız bölgenin üst sınırlarının altında gözlerin boyutunda kademeli bir azalma olur. Bazı derin deniz balıkları, biyolüminesan ışıkta görmek için iyi gelişmiş ve büyümüş gözlere sahiptir. Baykuşlar ve kertenkeleler gibi karasal gece hayvanları karanlıkta görmek için büyük gözlere sahiptir.

Görme Üzerindeki Etkisi

İnsan dahil daha yüksek hayvanlar, çeşitli nesneleri ancak ışığın varlığında görebilirler. Birçok balığın yiyeceklerini bulması görüşe bağlıdır. İnsan gözünün gök kuşağının farklı renklerine duyarlılığı ile bitkilerin duyarlılığı arasında büyük bir fark vardır. İnsan gözleri, bitkilerin yeşil ışığa en kötü tepkiyi gösterdiği bölgeye yakın olan renk spektrumunun sarımsı-yeşil bölgesindeki renklere en duyarlıdır. İnsanlar yansıyan ışığı görür ve çoğu bitkinin yeşil olması, bitkilerin ışık spektrumundaki diğer renklerden daha fazla yeşil ışık radyasyonunu yansıttığının bir göstergesidir.

Harekete Etkisi (Fotokinez)

Bazı alt düzey hayvanlarda hareket ışıktan etkilenir. Bu fotokinezi olarak bilinir. Örneğin, midye yengeci Pinnotheres’in kör larvaları artan ışık yoğunluğuna maruz kaldığında daha hızlı hareket eder. Sineklerin hareketi, ışığın dalga boylarından önemli ölçüde etkilenir. Güneş bulutlar tarafından gizlendiğinde çekirgeler uçuşlarını durdurur.
Fototaksis: Bazı hayvanlarda ışık, hareketin yönlendirilmesinde rol oynar. Işığa tepki olarak hayvanların bu hareket olgusu fototaksi olarak bilinir. Bir hayvan, örn. Rantara ve Euglena, ışık kaynağına doğru hareket ettiğinde, pozitif fototaktik olarak bilinir. Solucan, sümüklü böcek gibi hayvanlar ve kopepodlar gibi bazı zooplanktonlar ışık kaynağından uzaklaştıkları için negatif fototaktiktir.
Fototropizm: Bir organizmanın sadece bir kısmının ışığa tepki olarak hareket etmesi fototropizm olarak bilinir. Fototropizm bitkilerde sık görülen bir olaydır. Hayvanlar arasında, birçok selentere ve solucanın hidroidleri veya polipleri fototrofik tepki gösterir.

Fotoperiyodizm

Fotoperiyodizm, bir organizmanın günün süresine veya günün uzunluğuna, yani gün doğumu ve gün batımı arasındaki zamana fotoperiyot olarak bilinen tepkisidir. Ilıman bölgelerde, fotoperiyot, yaz aylarında daha uzun ve kış aylarında daha kısa olmak üzere yaklaşık altı ila on sekiz saat arasında değişmektedir. Ekvator bölgelerinde gün yaklaşık on iki saat sürer. Ancak belirli bir mevsim ve bölge için her zaman aynıdır. Fotoperiyodizm görünür kırmızı (625-760 nm) ve kızılötesi (760-850 nm) gerektirir. Fotoperiyodizm, gündüz ve gece uzunluklarına göre vejetatif büyümeyi ve üreme aktivitelerini kontrol eder. Fitokrom veya kriptokrom adı verilen fotoreversibl bir pigment, kırmızı (625-760 nm) veya kızılötesi (760-850 nm) dalga boylarındaki radyasyonu emmesine bağlı olarak hem gündüz hem de gece periyodlarının uzunluğuna tepki verir.
Ağaçlar ve diğer bitkiler, gün uzunluğuna verdikleri tepkilere göre uzun gün, kısa gün veya gün nötr bitkileri olarak sınıflandırılır.
*Uzun gün bitkileri yaz başında çiçek açar ve sonbaharda günler kısalıncaya kadar vejetatif büyümeye devam eder. Ispanak ve turp bu gruba girer.
*Kısa gün bitkileri çiçek açar ve yaz sonunda gün uzunluğu kısaldığında uykuya geçer. Krizantem ve çlek bu gruba girer.
*Nötr gün bitkileri gün uzunluğundan hiç etkilenmez. Domates ve salatalık bu tip bitkilerdendir.
Kısa gün bitkileri gece kısa bir süre ışığa maruz bırakılırsa çiçeklenme ve tohum verme oluşumu önlenebilir. Uzun gün bitkilerinde aynı maruz kalma çiçeklenmeyi teşvik eder. Bu nedenle çiçek yetiştiricileri, pazar ihtiyaçlarını karşılamak için bitkilerin çiçeklenmesini geciktirmek veya ilerletmek için ek yapay aydınlatma kullanabilirler.
Fotoperiyodizm bitkilerde çiçeklenme dışında yaprak şeklini; yüzey tüylenmesini; pigment oluşumunu; sonbaharda düşme zamanını; ve kök gelişimi ile tomurcuk dormansisinin başlaması ve kırılmasını da etkileyebilir. Gece aydınlatması doğal fotoperiyodu değiştirir ve böylece bitkinin gelişimini bozar. Fotoperiyot kuş ve memelilerde tüy dökümü, yağ birikmesi, göç ve üreme, böceklerde diyapozun başlaması gibi fizyolojik ve üreme davranışları da tetikleyen en önemli ekolojik faktördür.

Güneşin Bitkilerdeki İşlevi

Güneş, dünyadaki tüm yaşamın önemli bir parçasıdır. Bitkiler besin üretmek, büyüme döngüsünü başlatmak ve sağlıklı gelişime izin vermek için ışığa bağımlıdır. Doğal veya yapay ışık olmadan çoğu bitki büyüyemez veya çoğalamaz, güneş ışığından emilen enerji olmadan fotosentez gerçekleşemez ve yaşamı desteklemek için yeterli oksijen olmaz. Fotosentez, güneş ışığından veya yapay ışıktan gelen enerjinin kullanılmasıyla karbondioksitin organik bileşiklere dönüştürülmesi işlemidir. Bitkiler, besin üretmek ve atmosfere oksijen salmak için su ve karbondioksit kullanır; bu, dünyadaki diğer tüm yaşamı besleyen doğal bir süreçtir. Fotosentez esas olarak yapraklarda ve içinde klorofil bulunan kloroplast adı verilen özel hücre yapılarında meydana gelir. Bitkiler sadece fotosentez için belirli bir ışık formunu kullanırlar. Klorofil pigmenti kırmızı, mor, mavi ışık ışınlarını emer. Fotosentez, mavi ışık ışınlarında daha fazla, kırmızı ışıkta daha az ve yeşil ışıkta hiç oluşmaz. Mavi en iyi şekilde emilir, bu da en yüksek fotosentez oranını gösterir, bundan sonra kırmızı ışık gelir. Bitkiler yeşil ışığı ememezler ve bu nedenle fotosentezde kullanılmaz. Klorofilin, dolayısıyla yaprakların yeşil görünmesinin sebebi de budur.
Bitki büyümesinin çiçeklenme aşaması, spektrumun kırmızı ve turuncu kısmından gelen ışığı gerektirir. Işık miktarı ve maruz kalınan saat sayısı sınırlanarak, çiçeklenme aşaması yapay olarak başlatılabilir. Bitki üremeye başlamayı fark eder ve çiçeklenme aşamasına başlar, başka bir mevsim için tohum bırakır ve sonunda dormansiye (uykuya) ulaşır.
Işık, bitki büyümesini etkileyen en önemli değişkendir. Bitkiler yeterli ışık almazlarsa, aldıkları diğer değişkenler (su, büyüme ortamı veya gübre) ne kadar olursa olsun, maksimum oranda büyümeyecek veya maksimum potansiyellerine ulaşamayacaklardır. İklim, yükseklik, hava durumu, gübre ve haşere kontrolü de bitki büyümesini ve ürün vermesini etkiler. Yapay ışık koşulları, büyüyen ortamın manipüle edilmesine ve daha hızlı üretim yapılmasına olanak tanır. Bitkilerin ışık spektrumunun çeşitli renklerine tepkileri, aşağıdakiler de dahil olmak üzere farklı ihtiyaçları karşılamak için bitkileri manipüle etmek için kullanılabilir:
-Ultraviyole radyasyon, internodları (boğum araları, yaprakların çıktığı bir gövde üzerindeki iki boğum arasındaki kısım) kısaltmak için kullanılabilir.
-Mavi ışık, vejetatif büyümeyi teşvik etmek ve daha kısa gün bitkilerinin çoğalma aşamalarında çiçeklenmesini önlemek için kullanılabilir.
-Kırmızı ışık, çiçeklenmeyi indüklemek ve daha uzun sapları ve daha büyük çiçekleri olan bitkiler üretmek için internotları uzatmak için kullanılabilir. Güller buna örnektir.
Bitkilerin fotoperiyodizmini kontrol etmek için uzak kırmızı (kızıl ötesinden önceki) radyasyon kullanılabilir.
Yapay ışıklar, yıl boyunca büyümeye ve hızlı üretime izin verir ancak doğal güneş ışığının sunduğu şiddeti ve besinleri asla tam olarak vermez. Spektrumun mavi kısmından gelen doğal gün ışığı, bitki büyümesinin ilk aşaması için en uygunudur. Yapay ışık (floresan, akkor, LED veya metal halojenür ya da yüksek basınçlı sodyum gibi yüksek yoğunluklu deşarj lambaları) hemen hemen aynı şekilde çalışır. Yüksek yoğunluklu deşarj lambaları, daha hızlı üretim ve tohumdan hızlı büyüme ile kontrollü bir ortam sağlayan en iyi iç mekan aydınlatma seçeneğini sunar.

Işığın Deniz Ekosistemi Üzerindeki Rolü

Deniz ekosistemleri, örneğin okyanusta veya yakınında bulunan yüksek düzeyde çözünmüş tuzlara sahip su ortamlarıdır. Bu tür ekosistemler benzersiz abiyotik (ekosistemdeki güneş ışığı miktarı, oksijen içeriği ve suda çözünen besin miktarı, sıcaklık, karaya yakınlık, derinlik) ve biyotik faktörler (hayvanlar, bitkiler, mikroplar) ile karakterize edilir. Güneş enerjisi veya güneş ışığı, deniz ekosistemleri için hayati bir abiyotik faktördür. Uzmanlar, aldığı ışık miktarına göre deniz ekosistemini üç bölüm halinde sınıflandırır. Bir deniz ekosisteminin en üst tabakası, yüzeyin 200 m altına kadar uzanan öfotik kuşaktır, öyle bir derinlikte, düzenli fotosentetik aktivite için yeterli ışık vardır. Bu, deniz yaşamının çoğunun yaşadığı bölgedir. Bunun altında, güneş ışığının hala mevcut olduğu ve bazı canlılar için fotosentezi kolaylaştıran disfotik bölge bulunur. Bu bölgenin altında ise güneş ışığı almayan afotik bölge bulunur.

Hayvanlarda Işığın Uyku Hali (Dormansi) Üzerindeki Rolü

Estivasyon (Yaz uykusu): Hayvan dormansisinde (uyku halinde), yüksek sıcaklıklara ve kurak koşullara tepki olarak girilen hareketsizlik ve düşük metabolik hız ile ayırt edilen yaz aylarında meydana gelen bir durumdur. Kuru ve sıcak zamanlarda, sıcak kuru mevsimlerde ortaya çıkar.
Hibernasyon (Kış uykusu): Bu bir metabolik depresyon ve minimum aktivite durumudur. Düşük vücut ısısı, daha yavaş kalp atış hızı ve solunum, düşük metabolizma hızı ile ayırt edilen mevsimsel bir heterotermidir. Ortaya çıktığı zamanlar kış aylarıdır. Yeterli yiyecek bulunmaması durumunda enerji tasarrufu için işlev görür. Bu durumdaki endotermik hayvanlar (vücut ısılarını metabolizma sonucu üretenler), metabolizma hızını ve dolayısıyla vücut ısısını düşürür. Ektotermik hayvanlar (vücut sıcaklıklarını çevreye göre düzenleyenler) ise birkaç omurgasızda diyapoz olarak adlandırılan metabolik uyku hali ve baskılanma dönemleri yaşarlar.

Kaynakça:
https://www.preservearticles.com/articles/what-are-the-main-biological-effects-of-light/26082
https://www.yourarticlelibrary.com/environment/what-are-the-major-effects-of-light-on-animals-7-effects/3799
https://byjus.com/neet/effect-of-light-on-organisms/
https://www.bezelyedergi.net/post/bitkiler-ve-i%C5%9F%C4%B1%C4%9Fa-ba%C4%9Fl%C4%B1l%C4%B1klar%C4%B1
https://ekosistem-ekolojisi.nedir.org/

Yazar: Müşerref Özdaş