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Fotoperiodo, Calculadora del fotoperiodo, efectos, y explicacion del fenomeno

biology; basic.


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Resumen

Definición: Se denomina fotoperiodo al conjunto de procesos ligados a la exposición a la luz mediante los cuales regulan s funciones biológicas (como por ejemplo reproducción y crecimiento) usando como parámetros la alternancia de los días y las noches del año y duración según las estaciones y el ciclo solar. (comúnmente referido a  las especies vegetales.  Esta palabra no figura en el dicicionario de la Real academia Española)

Los reptiles son animales exotérmicos (Sangre fría) que no pueden migrar grandes distancias, para situarse en zonas térmicas y lumínicas favorables (A excepción de las marinas),  por ello se han adaptado s ciclos de vida a los fotoperiodos y temperaturas estaciónales,  sobre todo como forme mas alejados del ecuador,  pues es allí donde las condiciones ambientales mas cambian en las distintas estaciones.

Por ello me he decidido a estudiar el tema ,y escribir este articulo, y realizar una calculadora de fotoperiodos, para de esta forma, calcular la horas de luz que les debemos dar a nuestras tortugas en función de origen geográfico.

Artículo

¿ Como afecta el fotoperiodo a los reptiles ?

Los reptiles se ven afectados por el fotoperiodo, debido a que el numero de horas de luz  de una zona de la tierra va ligado también a las temperaturas medias de esta.  Los reptiles tienen que alcanzar una temperatura corporal dentro de  un rango que les permita estar activos, y esto solo es posible si el medio ambiente se las procura, viéndose obligados a pasar parte de vida en actividades ligadas a la termorregulación, escondiéndose en refugios  o  exponiéndose al sol para elevar temperatura, y en casos de temperaturas extremas hibernando y estivando. (Hay estudios que indican que algunas especies como la tortuga laúd si tienen la capacidad de producir calor interno, pero no el ficiente)

Los reptiles que viven en zonas ecuatoriales, soportan ligeras variaciones de temperaturas, y pueden permanecer activos todos el año, estando s ciclos hormonales ligados a la estacionalidad de las lluvias, mientras que los que viven cerca de los trópicos, soportan una variación de temperaturas y fotoperiodo mas acusado, teniendo que soportar temperaturas bajo cero en el invierno y periores a 30º en verano,  esto hace que la disponibilidad de alimentos sea cíclica y el rango de temperaturas corporales en el que permanecen activas (15 a 30º)  solo sea alcanzable en determinados periodos, por lo que a través de los mecanismos de la evolución s ciclos reproductivos, de alimentación, liberación y estivación se han ido fijando en las especies de acuerdo a la latitud de hábitat entre otros factores.   Esto hace que sea muy importante saber el fotoperiodo al que esta expuesta una especie en el medio natural para manteniendo y reproducción en cautividad.
 

¿ Como se que fotoperiodo es el natural de mi tortuga o mascota ?

Para calcular el fotoperiodo del habitat natural solo es neceario saber la latitud media del rango donde habita originariamente, seguidamente utilizar esta calculadora.

Pero has de recordar que en el hemisferio norte la latitud es la distancia en grados desde el ecuador con signo positivo y en hemisferio r a la inversa. Si quisiéramos hilar fino del todo en los cálculos haría falta la longitud y con ello se podría dar la hora de salida del sol y puesta, así como la hora de salida y puesta de la luna, pero no es el caso, ¿Verdad?, el siguiente mapa y la calculadora te ayudaran a calcular al la horas de luz del primer día de cada mes, de los solsticios y equinoccios de un determinado un punto de la tierra en función de la latitud y año.

  Mapa mundiSi

Introduce la latitud y el año luego haz click en calcular para obtener nuevos datos.

Latitud:  Año:  Iniciar en :
 

Horas de sol para la latitud 20º en el año 2012

Fecha Horas de Sol
del dia
Total del
mes
Media
01/01/2012
10:48
338,14 10,91
01/02/2012
11:03
327,07 11,28
01/03/2012
11:32
366,93 11,84
21/03/2011
11:54
   
01/04/2012
12:09
373,37 12,45
01/05/2012
12:43
401,01 12,94
01/06/2012
13:06
395,29 13,18
22/06/2011
13:11
   
01/07/2012
13:11
406,01 13,10
01/08/2012
12:56
394,16 12,71
01/09/2012
12:26
364,38 12,15
22/09/2011
12:02
   
01/10/2012
11:49
357,69 11,54
01/11/2012
11:15
331,58 11,05
01/12/2012
10:53
335,49 10,82
21/12/2011
10:48
   
El dia mas corto tiene: 10,80 horas.
El dia mas largo tiene: 13,20 horas.
Desde el solticio de invierno al de verano los dias aumentan: 0,79 minutos cada dia
Desde el solticio de verano al de invierno los dias diminuyen: 0,79 minutos cada dia


quieres saber el como y porque de las cosas sigue leyendo,
 

¿ Como aprecio el movimiento de la tierra respecto a sol desde mi ventana ?

Si tenemos la erte de vivir en una zona que tengamos acceso ver el horizonte hacia el r, y ver todos los dias la salida o puesta del sol desde un lugar donde podamos tomar referencias como una misma ventana, o un arbol, podremos como ver como el sol se despaza hacia la derecha hasta alcanzar un maximo y luego hacia la izquierda hasta alcanzar otro maximo.

Si hallamos el punto medio de los dos maximos, encontraremos el punto donde los dias y las noches son iguales (Equinoccios) y los dos maximos marcaran respectivamente los solsticios, disponememos de un porta angulos veremos que el sol se desplaza 23,5º hacia la derecha y 23,5º hacia la derecha desde el punto central.

Ahora bien deducir de esto que la tierra es redonda, que es ella la que gira alrededor del sol, y que eje eje de giro esto inclinado, y es el causante de este balanceo, tiene aquel, el comprenderlo, y no digamos el descublirlo, pero si, esta observacion sencilla y bantante conocimiento de la geometria es la base de los calculos.




¿ Porque varia el fotoperiodo y la temperatura media de una zona terrestre  a lo largo de un año?

La causa del fotoperiodo es la inclinación que el eje de giro de la tierra tiene respecto del plano que contiene la elipse que describe el movimiento de traslación de la tierra al girar alrededor del sol.

Equinoccios y solsticios

 


La causa del fotoperiodo es la inclinación que el eje de giro de la tierra tiene respecto del plano que contiene la elipse que describe el movimiento de traslación de la tierra al girar alrededor del sol.
 

¿ Que efectos produce ?

Según nos alejamos del ecuador el efecto del fotoperiodo es mas y mas acusado así en los extremos polares se llegan a tener 6 meses de luz y 6 meses de penumbra, mientras que en ecuador esto casi no varia,  esto afecta especialmente a los hábitos, ciclos hormonales, disponibilidad de alimentos y la reproducción de nuestras tortugas, así las que viven mas cerca de los trópicos, se ven obligadas a hibernar y estivar, mientras que las que viven en zonas mas próximas al ecuador, tienen garantizada la temperatura adecuada para estar activas todo el año, ajustando s ciclos generalmente  los periodos cíclicos de lluvias.

El movimiento del eje de la tierra respecto del plano de ecuador es el causante de que  o a lo largo de un cliclo anual existan dos dias en que  las horas de luz  y de oscuridad sean iguales (Equinocios),  y dos veces al año en que las direfencias son maximas (Solsticios), y esta es la causa de las estaciones, cuyos efectos son como hemos dicho, mas acusados cuanto mas alejados estemos del ecuador.

Este cliclos produce cuatro hitos anuales que marcan la entrada en la estaciones, que son
Equinoccio de primavera (20- 21 de marzo aprox.) marca el punto en que el día y la noche duran 12 horas. El ida  y la noche tienen el mismo numero de horas en todos los lugares de la tierra.
 
En el hemisferio norte, a partir de el cada día  el numero de horas de luz continuad en aumento,  y todos los Díaz tienen mas de 12 horas de luz.  Comienza la primavera en el hemisferio Norte.
 
En el hemisferio r ocurre a la inversa, las horas de sol continúan menguando, y todos los días tienen menos de 12 horas, y comienza el otoño.
 

Solsticio de verano  (21-22 de julio aprox.):  El día y la noche tienen la mayor diferencia de duración a lo largo del año.

En el  hemisferio norte es el día del año con mas horas de luz, y a partir de el cada día tiene menos horas de luz que el anterior, pero siguen teniendo mas de 12 horas de luz al día. Comienza el verano en el hemisferio norte

En el  hemisferio r norte es el día del año que menos  horas de luz, y a partir de el cada día tiene mas  horas de luz que el anterior, pero siguen teniendo menos  de 12 horas de luz al día. Comienza el invierno en el hemisferio r

Equinoccio de Otoño (23 de septiembre aprox.):  marca un punto en que el día y la noche duran 12 horas.  El día  y la noche tienen el mismo numero de horas en todos los lugares de la tierra.

En el hemisferio norte ocurre, a partir de el todos los días los días duran  menos de 12 horas,  y el numero de horas de luz sigue menguando día a día,  comienza el otoño.

En el hemisferio r ocurre a la inversa, a partir de el cada día  el numero de horas sigue en aumento, y  todos los días tienen mas de 12 horas de luz. Comienza la primavera en el hemisferio r.

Solsticio de Invierno  (20-22 de diciembre aprox.):  El día y la noche  vuelven a tener la mayor diferencia de duración a lo largo del año.

En el hemisferio norte, El día tiene el tiene menor numero de horas de luz,  a partir de el los días va siendo mas largos, todos los días continuaran teniendo menos de 12 horas de luz, Comienza el Invierno en el hemisferio norte.

En el hemisferio Sur, Es el  día del año que tiene el tiene el mayor numero de horas de luz,  a partir de el los días va siendo mas cortos,  a partir de el todos los días tienen mas de 12 horas de luz, hasta que llegue el equinoccio , Comienza el verano en el hemisferio r.
 
 

Relaciones geométricas que se producen por  forma de moverse la Tierra  alrededor del Sol


El eje de la Tierra no es perpendicular al plano de la eclíptica, sino que está inclinado y forma con el plano de la eclíptica un ángulo de 66º 33', esto hace  un observador situado en ecuador la tierra tenga la impresion de que el sol se va elevando hasta  23º 27' a partir del equinocio de primavera, y que descienda paulatinamente otros 23º 27' otros, como se ve la ma de los dos 66º 33'

Esta es la causa de que se hayan situado los geografos en las  latitudes 66º 33' N y 66º 33' S respectivamente con los círculos polares ártico y antártico, y en los   23º 27' N  y 23º 27' S  a los de los circulos del trópico de Cáncer ) y del trópico de Capricornio

Los fenomenos se manifestan de la siguiente forma segun la latitud

Estaciones del año, fotoperiodo

 

 
En el ecuador (Latitud cero):
En los equinocios el dia y la noche duran lo mismo y los rayos solares solo se reciben totalmente perpendiculares 2 veces al año, durante  los equinocios, siendo estos los dias mas expuestos  a las radiaciones solares,
En los solsticios los rayos solares se reciben de forma mas inclinada ( 23º 27), siendo estos los dias en que estan menos expuestos a los rayos solares


Circulos tropicales (Tropicos de Cancer y Capricornio, latitud 23,5ºN y 23,5ºS):
Durante los solsticios alternativamente cada uno de ellos recibe las radiaciones solares perpendicularmente, pero ademas, se une a que alcanzan alternativamnte el un maximo y un minimo de horas solares, dando lugar a que cuando el tropico de Cancer  recibe los rayos perpendiculares, las horas de luz al dia alcanzan tambien el el maximo, por lo que las temperaturas son mas altas y se produce el verano, simultanemente se produce que en tropico de Capricornio lo contrario produciendo el invierno.

Durante los equinocios en los tropicos, los dias duran las mismas horas en ambos,  y reciben las los rayos solares con la misma inclinacion, pero se produce el invierno y la primavera en funcion de que en dicho tropico se hayan acumulado en los meses anteriores mayor numero de  horas de sol (Otoño) o menor (Invierno)

quedado el plano del ecuador en la posicion que se recibien los rayos solares de forma perpendicular a este en los equinocios, y los planos de los tropicos en los lugares donde ser reciben alternativamente mas perpendiculares los rayos  en los solticios, y los circulos polares en los lugares donde en los solsticios no se pone o no sale el sol alternativametente

Da la ilusion de que la  Tierra se inclinase hacia el Sol alternativamente.  Este mecanismo regula el ciclo de las estaciones. El sol cae perpendicularmente entte los 23º 27' N (trópico de Cáncer) y los 23º 27' S (trópico de Capricornio). (Nota el eje si tiene un cierto grado de movimiento pero minimo)

Conforme nos acercamos a los alejamos de ecudador estos fenomentos aumentan en intensidad, lo que hace mas importante el fotoperiodo para las especies que han evolucionado mas alejadas del ecuador.

Circulos polares Circulo polar artico y antartico
Aqui el fenomeno se extrema, y nuestras tortugas ya no pueden habitar, debido a que han evolucionado siendo ectotermicas (Animales de sangre fria), no obstante diremos que en los extremos polares, la inclinacion de los rayos solares llega de tal modo durante todo el año que no se alcanzan las temperaturas adecuadas para los reptiles, y los dias llegan a durar 6meses en los polos
 
 

 

 
Fecha Emisferio
Norte
Ecuador Emisferio
Sur
 Declinacion de ecuador respecto de la eliptica
23 de septiembre equinocio de de Otoño
Dia igual que noche
Dia  igual a la noche Primavera
Dia igual que noche
Declinación  = 0º
22 de diciembre solsticio de de Invierno
Dia mas corto del año
  Verano
Dia mas llargo del año
Declinación d = +23,5º
21 de marzo equinocio de Primavera
Dia igual que noche
  Otoño
Dia igual que noche
Declinación d = 0º
22 de junio solsticio de de verano
Dia mas largo del año
  de Invierno
Dia mas corto del año
Declinación d = +23,5º

Paralelos mas importantes
Polo Norte

90º N

21 de marzo
 
A partir del equinoccio de primavera (de hemisfierio norte) luce el sol durante 6 meses (verano artico).
Trópico de Cáncer

23.5º N

22 de junio En el solsticio de verano el sol está en posición cenital (radiación perpendicular al elo)
Ecuador

0º N

23 de septiembre y 21 de marzo En los equinoccios al mediodía el sol está en el cenit.
Trópico de Capricorinio 23.5º S 22 de diciembre En el solsticio de invierno el sol está en posición cenital (radiación perpendicular al elo)
Polo Sur 90º S 23 de septiembre A partir del equinoccio de otoño (del hemisferio r) luce el sol durante 6 meses (verano antartico).
 


Calculo aproximado del fotoperiodo en funcion de la latitud y dia:

(Divertimento mátematico)

 

Equinocio



Paso 0: Es necesario saber:
  • La fecha de calendario
  • La latitud del lugar en grados
  • Dias que contiene el año, 365
  • Inclinacion maxima de el eje a lo largo de año = 23,5º
  • La costante ¶= 3,1416
  • y un poco de trigonometria.

Paso 1: Calculo de la declinacion en grados
vDecGrad= variabe declinacion del lugar en grados
vD = variavle dia del año
vIn = 23,5  = Inclinacion del eje polar en grados
¶= 3,1416...  = Constante derivada de circunferenicia goniometica de radio 1
Constante de declinacion maxima de la tierra igual d = +23,5º

vDecGrad= 23.5 * cos(2 * ¶ *( vD - 172 ) / 365)

Paso 2: Pasar el reltado a radianes
vDecRad = vDecGrad * ¶/ 180
vDecRad = (23.5 * cos(2 * ¶ ( vD - 172 ) / 365) )  *  ¶ / 180

Paso 3: Determinación del angulo horario
vAnHor= Variable Angulo horario
vLat = latitud de lugar en grados, que hay que pasar a radianes multiplicado por ¶  / 180
vAnHor=arcos ( -tan (  vLat  * ¶  / 180 ) * tan ( vDecRad  ) )
 
vAnHor=arcos ( -tan (  vLat  * ¶  / 180 ) * tan ( (23.5 * cos(2 * ¶ ( vD - 172 ) / 365) )  *  ¶ / 180)

(La cosa sigue creciendo)
 
Paso 4: Calculo del  Fotoperiodo ( Horas de luz )
vHLuxN= horas de luz
vHLuxN= vAnHor * 24 / ¶i
vHLuxN= ( arcos ( -tan (  vLat  * ¶  / 180 ) * tan ( (23.5 * cos(2 * ¶ ( vD - 172 ) / 365) )  *  ¶ / 180))* 24 / ¶i

Esta formula es una primera aproximacion, y el margen de error es aceptable, pues no tiene en cuenta que el año no dura exactamente 235 dias, pero si se quiere saber con mayor exactitud podemos, estudiar una hoja excel que tiene pubicada la agencia NOAA (USA), que nos dice, la hora en que sale el sol, a la que sepone, y unos cuantos valores mar para todo el año, esta hoja esta disponible en el siguiente enlace
www.srrb.noaa.gov/highlights/nrise/NOAA_Solar_Calculations_year.xls (Copia local)


 

 Vocabulario

Solsticio:
m. Nombre de los dos momentos del año en que se producen sendos cambios estacionales y es máxima la diferencia entre día y noche.

Solsticio de invierno El que se produce el 21 o 22 de diciembre y da comienzo al invierno en el hemisferio Norte y al verano en el hemisferio Sur.

Solsticio de verano El que se produce el 21 o 22 de junio y da comienzo al verano en el hemisferio Norte y al invierno en el Sur
Equinoccio.
(Del lat. aequinoctium).
1. m. Astr. Época en que, por hallarse el Sol sobre el Ecuador, los días son iguales a las noches en toda la Tierra, lo cual cede anualmente del 20 al 21 de marzo y del 22 al 23 de septiembre. 
 

Bibiografia

U.S. Departament of Comerce | National Oceanic & Atmospheric Administration (NOAA Research)
NOAA Solar Calculations - Change any of the highlighted cells to get solar position ... Date, Time (hrs past local midnight), Julian Day, Julian Century ....
www.srrb.noaa.gov/highlights/sunrise/NOAA_Solar_Calculations_year.xls (Copia local)
http://www.srrb.noaa.gov/highlights/sunrise/gen.html

http://www.sundials.org/software.php
http://www.taylormade.com.au/billspages/sunshine/sunshine.html

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