Işığın Canlılar Üzerindeki Biyolojik Etkileri
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.