Европейские учёные, работающие во время экспедиции MOSAiC на льдине Северного Ледовитого океана, зафиксировали фотосинтез у микроводорослей под льдом при минимальном количестве солнечного света.
Большинство биомассы планеты приходится на растительный мир — согласно подсчетамВ 2018 году растения составляли 80% всей живой массы на планете. Для успешного существования им необходимы условия, благоприятные для фотосинтеза. Однако большая часть поверхности планеты покрыта водой, и в океанах и морях фотосинтез возможен только в… эвфотической зонеСлой, где освещают солнечными лучами, создает до 90% атмосферного кислорода. Его объём — важный показатель для расчётов. первичной продукции, то есть органики в океане.
Нижняя граница зоны эвфотики находится на глубине, где достигает всего 1 % солнечного света, то есть 20 микромолей фотонов на квадратный метр в секунду (на поверхности это… ). уровеньОбычно равно 2000 микромолям. Теоретически же для роста органических веществ требуется минимум света. должноКоличество фотонов составляет примерно 0,01 микромоль на квадратный метр в секунду, но пока не установлено, как далеко этот пороговый уровень простирается и где точно проходит грань, за которой фотосинтез уже невозможен.
Для водорослей, живущих подо льдами, фиксировалиМинимальные значения солнечного света составляют 0,17 микромоля фотонов на квадратный метр в секунду, что всё ещё превышает теоретическую границу. Недавно группа европейских исследователей Арктики обнаружила, что морские одноклеточные водоросли способны наращивать биомассу при среднесуточной освещенности, близкой к теоретическому минимуму. Уровень рекордный и на порядок ниже предыдущих наблюдений. Результаты научной работы. опубликованы в журнале Nature Communications.
Арктическая экспедиция MOSAiC собирала информацию с сентября 2019 года по октябрь 2020 года. Исследовательское судно двигалось по Северному Ледовитому океану вместе со льдинами, пока ученые брали пробы водной толщи и морского льда. После этого специалисты измеряли количество микроводорослей, синтезировавших новые клетки, первичную продукцию (по фиксации изотопа углерод-14), а также определяли концентрацию. хлорофилла а — самой распространенной формы хлорофилла.
Последний метод показал, что фотосинтез у диатомовых водорослейНачало было положено 28 марта 2020 года. Образцы взяли с глубины 11 метров под льдом и продолжали это в течение семи дней. Другие образцы с глубины 20 метров подтвердили эту дату: световая микроскопия показала, что количество клеток диатомей (в основном) Pseudo-nitzschia) увеличилась после 28 марта.
Учёные измерили освещённость, при которой начался фотосинтез, в верхнем слое воды глубиной 50 метров. Датчики показали, что среднесуточный уровень солнечного света 28 марта составлял 0,04 ± 0,02 микромоля фотонов на квадратный метр в секунду. После этого концентрация хлорофилла росла по экспоненте. аПоявление света вызвало прямую реакцию, как отмечают авторы статьи.
Сравнение новых данных с предыдущими наблюдениями показало, что порог освещенности, при котором возможен фотосинтез, уменьшился в четыре раза и приблизился к теоретическому минимуму. Также почти вдвое увеличилась зона доступности этого процесса — с 23 до 54 метров (с учетом коэффициента затухания).
Специалисты утверждают, что исследование показало удивительную эффективность фотосинтеза, достигшую своего пика в ходе эволюции.