Te biljke fotosintetiziraju duboko na Arktiku, čak i kad nema svjetla

Izvorna verzija od ova priča pojavio se u Magazin Quanta.

Većina životnih motora trči na sunčevoj svjetlosti. Fotoni se filtriraju kroz atmosferu i s nestrpljenjem ih apsorbiraju organizmi s laganim pogonom poput biljaka i algi. Kroz fotosintezu, čestice svjetlosne snage staničnu reakciju koja proizvodi kemijsku energiju (u obliku šećera), koja se potom prelazi oko internetske hrane u složenom plesu biljojeda, grabežljivaca, uklanjanja, raspadače i još mnogo toga.

Svijetlog, sunčanog dana postoji mnoštvo fotona koji se mogu obilaziti. Ali što se događa na slabom svjetlu? Biolozi su dugo bili znatiželjni o tome kako mala lagana fotosinteza može pokrenuti – ili koliko fotona treba stići i koliko brzo, za fotosintetski strojevi ćelije za obradu ugljičnog dioksida u kisik i energiju. Izračuni su sugerirali teorijski minimum od oko 0,01 mikromola fotona po kvadratnom metru u sekundi, ili manje od stotinu tisuća svjetla sunčanog dana.

Desetljećima je ovaj izračun bio teoretski, s obzirom na poteškoće u proučavanju fotosinteze pod slabim svjetlom. Nitko ga ne bi mogao potvrditi na terenu, mada na zemlji ima puno mjesta koja svjetlost jedva dopire. Svake zime na visokoj Arktiku, na primjer, sunce, skriveno nagibom zemlje, mjesecima nestaje. Metara snježnih pokrivača morski led i blokira dolaznu svjetlost, ostavljajući hladni ocean ispod tamnog poput unutrašnjosti grobnice. Tamo su pretpostavili biolozi, fotosintetizirajući mikroalge koje žive u vodnoj i ledenoj snazi ​​u sezoni i čekaju da se toplina i svjetlost vrate.

“Ljudi su razmišljali o polarnoj noći kao na ove pustinjske uvjete u kojima je vrlo malo života, a stvari spavaju i hiberniraju i čekaju sljedeće proljeće”, rekao je Clara Hoppebiogeokemičar na Institutu Alfred Wegener u Njemačkoj. “Ali stvarno, ljudi to nikada nisu stvarno gledali.”

Zimi 2020. Hoppe je proveo mjesecima živeći na brodu upletenom u ledenu boju, kroz polarnu noć, kako bi proučavao granice fotosinteze u mraku. Nedavna studija njezinog tima u prirodi komunikacija izvijestila je o mikroalgama raste i reproducirajući Na razini svjetlosti na ili blizu teorijskog minimuma – niži je nego što je ranije opaženo u prirodi.

Studija pokazuje da u nekim od najhladnijih, najmračnijih mjesta na zemlji, život cvjeta s najsjajnijim kvantnom svjetlom. “Barem bi neki fitoplankton, pod nekim uvjetima, mogao raditi neke vrlo korisne stvari na vrlo malom svjetlu”, rekao je Douglas Campbellspecijalist za vodenu fotosintezu na Sveučilištu Mount Allison u Kanadi, koji nije bio uključen u studiju. “To je važno djelo.”

Moć tamne strane

Znanstvenici su tradicionalno shvatili da je Arktik veći dio godine mjesto zastoja. Zimi, organizmi koji mogu pobjeći od frigidnih voda to čine; Oni koji ostaju žive od pohranjenih rezervi ili potonu u tihi san. Zatim, kad se sunce vrati, mjesto se oživljava. Tijekom procvata proljeća, uspon u fotosinteziranju algi i ostalih mikroba pokreće arktički ekosustav, gorivo godišnje, s sitnim rakovima, ribama, tuljanima, pticama, polarnim medvjedima, kitovima i još mnogo toga.

Činilo se da je bilo koji fitoplankton mogao dobiti raniji početak nego što bi konkurencija mogla imati uspješnije ljeto. To ju je dovelo da se zapita kada bi, točno, organizmi mogli reagirati na svjetlost koja se vraća.