Фотосинтез в Арктике. Как микроводоросли адаптируются к экстремальным условиям

Международное исследование показало, что фотосинтез может происходить даже при крайне низком уровне освещенности в Арктике. Ученые обнаружили, что микроводоросли способны накапливать биомассу сразу после окончания полярной ночи, когда солнце лишь слегка касается горизонта, и в местах их обитания почти нет света.

Экспериментальные измерения проводились в рамках экспедиции MOSAiC на 88° северной широты, где на протяжении целого года изучался арктический климат и экосистемы. В исследовании приняли участие ученые из разных стран, в том числе специалисты Института Альфреда Вегенера под руководством доктора Клары Хоппе. Одной из ключевых задач было изучение развития фитопланктона и ледяных водорослей, которые играют важную роль в фотосинтезе в Северном Ледовитом океане. Результаты оказались неожиданными: несмотря на темноту, биомасса микроводорослей начала расти уже в конце марта, когда лед и снег блокируют почти весь солнечный свет.

«Очень впечатляет, насколько эффективно водоросли могут использовать такое малое количество света», — отметила Клара Хоппе.

— Клара Хоппе, Институт Альфреда Вегенера

Научная команда использовала высокочувствительные световые датчики, которые показали, что фотосинтез происходит под льдом и снегом, где доступно лишь 0,001% от солнечного света, присутствующего на поверхности Земли в солнечный день. Эта способность микроводорослей использовать минимальные количества света говорит о их высокой адаптации к суровым условиям.

Для успешного проведения замеров ученым пришлось применять новейшие технологии и оборудование. Специалисты вмораживали приборы в арктический лед, чтобы фиксировать слабые уровни освещенности в зимний период. Нильс Фукс, один из участников экспедиции, отметил сложность измерений из-за неоднородности льда и снега, что создавало вариации в световом поле под поверхностью.

«Фотосинтез в Северном Ледовитом океане показал, что организмы могут приспосабливаться к гораздо более суровым условиям, чем мы предполагали».

— Дирк Нотц, участник экспедиции MOSAiC

Результаты исследования важны для понимания механизмов фотосинтеза во всех океанах. Если организмы могут эффективно использовать свет в столь экстремальных условиях, это значит, что в более глубоких районах океана также могут быть подходящие условия для фотосинтеза. Это открывает новые возможности для изучения биологических процессов в океанских глубинах и понимания их роли в экосистемах планеты.