Lichthungrig in der Dunkelheit: Wie Algen in der Arktis Photosynthese betreiben

Photosynthese kann in der Natur auch bei extrem niedrigem Lichteinfall stattfinden, zeigt eine Studie, in der arktische Mikroalgen am Ende der Polarnacht untersucht wurden. Die Messungen im Rahmen der Mosaic-Expedition in die zentrale Arktis ergaben, dass die Organismen schon Ende März durch Photosynthese Biomasse aufbauen.

Zu diesem Zeitpunkt steht die Sonne kaum über dem Horizont, sodass es im Lebensraum der Mikroalgen noch nahezu komplett dunkel ist. Photosynthese sei im Ozean unter viel niedrigeren Lichtbedingungen und damit auch in viel größerer Tiefe möglich als bisher angenommen, berichten die Forschenden im Fachjournal „Nature Communications“.

Photosynthese ist der Prozess, in dem Pflanzen die Energie des Sonnenlichts biologisch nutzbar machen. Sie ist die Grundlage allen Lebens auf unserem Planeten.

Die Forscherinnen und Forscher hatten sich auf ihrer Expedition 2019 für ein Jahr mit dem deutschen Forschungseisbrecher „Polarstern“ in der zentralen Arktis einfrieren lassen, um den Jahresgang des arktischen Klima- und Ökosystems zu untersuchen. Das Team um Clara Hoppe vom Alfred-Wegener-Institut (Awi) untersuchte im Wasser schwebende und auf Eis wachsende Algen, die für den Großteil der Photosynthese in der zentralen Arktis verantwortlich sind.

© Alfred-Wegener-Institut / Michael Gutsche

Schon wenige Tage nach dem Ende der monatelangen Polarnacht bauten diese Organismen unter schneebedecktem Meereis wieder pflanzliche Biomasse auf. Den Mikroalgen stand für ihr Wachstum nur etwa ein Hunderttausendstel der Lichtmenge eines sonnigen Tages auf der Erdoberfläche zur Verfügung. „Wie effizient die Algen solch geringe Lichtmengen nutzen können, zeigt einmal mehr, wie gut Organismen an ihre Umwelt angepasst sind“, wird Hoppe in einer Mitteilung des Awi zitiert.

Die Ergebnisse seien von Bedeutung für den gesamten Planeten. „Auch wenn sie spezifisch aus dem Arktischen Ozean stammen, zeigen sie, wozu die Photosynthese insgesamt in der Lage ist“, sagt Hoppe. Wenn dieser Prozess unter den extremen Bedingungen der Arktis so effizient sei, könne man davon ausgehen, dass sich Organismen auch in anderen Regionen der Meere so gut angepasst haben, so die Forscherin.

Auch in tieferen Bereichen der Meere wäre genügend Licht vorhanden, um durch Photosynthese nutzbare Energie und Sauerstoff zu produzieren, die dann zum Beispiel für Fische zur Verfügung stehen. Der photosynthetische Lebensraum im Ozean könnte global deutlich größer sein als bisher angenommen. (Tsp)