Измерения проводились в экспедиции MOSAiC на 88° северной широты и показали, что микроводоросли могут наращивать биомассу за счёт фотосинтеза уже в конце марта, когда солнце едва поднимается над горизонтом.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Они показывают, что фотосинтез в океане возможен при более низких условиях освещённости и, следовательно, может происходить на больших глубинах.

Благодаря фотосинтезу, живые организмы на Земле получают энергию от солнечного света. Но раньше измерения количества необходимого для этого света были неточными — они показывали значения намного выше теоретически возможного минимума. Исследование показало, что накопление биомассы возможно и при минимальном количестве света.

Исследователи использовали данные проекта MOSAiC. В 2019 году они заморозили ледокол Polarstern в центральной Арктике на год, чтобы изучить годовой цикл климата и экосистемы.

Команда под руководством доктора Клары Хоппе из Института Альфреда Вегенера исследовала фитопланктон и ледяные водоросли — они отвечают за фотосинтез в центральной части Арктики. Оказалось, что биомасса этих растений начала расти вскоре после окончания полярной ночи. Измерить количество доступного света помогли чувствительные датчики во льду и воде.

Результаты удивительны, потому что фотосинтез в Северном Ледовитом океане происходит под снежным покровом морского льда, который пропускает мало солнечного света. Микроводорослям доступна лишь одна стотысячная часть света по сравнению с поверхностью Земли в солнечный день.

Впечатляет, насколько эффективно водоросли используют такое малое количество света. Это показывает, как хорошо организмы адаптированы к окружающей среде, — говорит Клара Хоппе.

Учёные из разных областей совместно исследовали морской лёд.

Нильс Фукс и Дирк Нотц из Института морских исследований Гамбургского университета совместили измерения светового поля с биологическими измерениями. Они вмораживали специальные приборы в лёд посреди полярной ночи, чтобы измерить низкий уровень освещённости в условиях арктической зимы.

Особенно сложно было учесть неоднородность светового поля подо льдом из-за колебаний толщины льда и снега. Но в итоге учёные убедились, что света не стало больше.

Результаты исследования важны для всей планеты.

Клара Хоппе, анализируя результаты, говорит:

Если фотосинтез настолько эффективен в сложных условиях Арктики, можно предположить, что организмы и в других областях океана хорошо адаптировались.

Это значит, что на глубине океанов достаточно света для производства энергии и кислорода с помощью фотосинтеза. В дальнейшем эти ресурсы будут доступны, например, для рыб.

Соответственно, среда обитания для фотосинтезирующих организмов в мировом океане может быть больше, чем предполагалось.