Biologie Algen betreiben Photosynthese bei fast völliger Dunkelheit

Mikroalgen im arktischen Ozean betreiben bei nahezu vollständiger Dunkelheit unter schneebedecktem Meereis Photosynthese. Das geht nach Angaben des deutschen Alfred-Wegener-Institut (AWI) vom Mittwoch «unerwarteterweise» aus Messungen einer Arktismission hervor.

An der Mosaic-Langzeitexpedition des Forschungseisbrechers «Polarstern» war auch die Schweiz beteiligt.

Wie das AWI mitteilte, gewinnen die winzigen Algen bereits wenige Tage nach dem Ende der Polarnacht selbst unter Eis und Schnee Energie aus Photosynthese und bauen Biomasse auf.

Das AWI sprach von Ergebnissen von «Bedeutung für den gesamtem Planeten» sowie das grundlegende Verständnis von biologischen Prozessen. «Auch wenn unsere Ergebnisse spezifisch aus dem Arktischen Ozean stammen, zeigen sie, wozu die Photosynthese insgesamt in der Lage ist», erklärte AWI-Expertin Clara Hoppe am Mittwoch. «Wenn sie unter den herausfordernden Bedingungen der Arktis so effizient ist, kann man davon ausgehen, dass sich Organismen auch in anderen Regionen der Meere so gut angepasst haben.»

Insgesamt könnte der sogenannte photosynthetische Lebensraum im Ozean damit laut AWI viel grösser sein als gedacht. Auch in tieferen Schichten wäre genug Licht vorhanden, um durch Photosynthese Energie und Sauerstoff zu produzieren. Dieses würde Nahrungsketten etwa für Fische ermöglichen.

Hunderttausendstel der Lichtmenge

Den Mikroalgen im arktischen Ozean stand den Ergebnissen der nun in der Fachzeitschrift «Nature Communications» veröffentlichten Studie zufolge nur etwa ein Hunderttausendstel der Lichtmenge zur Verfügung, die auf der Erdoberfläche an einem sonnigen Tag verfügbar ist. Um diese überhaupt zu messen, mussten die Forscher während der monatelangen Mosaic-Expedition erst neu entwickelte Messgeräte im arktischen Meereis einfrieren lassen.

Die Messungen ergaben nach Angaben des auf die Meeres- und Polarforschung spezialisierten Instituts, dass Algen unter dem Eis bereits wenige Tage nach Ende der monatelangen Polarnacht schon Biomasse aufbauten. Dafür sei «zwingend» Photosynthese erforderlich. Die Daten der extrem empfindlichen Lichtsensoren ergaben ausserdem, dass dies bereits nahe jenem Lichtminimum stattfindet, das laut Theorie zum Start der Photosynthese benötigt wird.

Der deutsche Forschungseisbrecher «Polarstern» hatte sich 2019 während der sogenannten Mosaic-Expedition für ein Jahr lang in der zentralen Arktis festfrieren und während des Polarwinters mit dem Meereis durch die Region treiben lassen. Die internationale Expedition, an der 20 Nationen beteiligt waren, gilt als bislang grösste und aufwändigste zur Erforschung der Arktis.

ceel