Арктические микроводоросли установили абсолютный рекорд минимума света, достаточного для фотосинтеза
Группа европейских ученых, дрейфуя в Северном Ледовитом океане во время экспедиции MOSAiC, зафиксировала фотосинтез у подледных микроводорослей, которым хватило рекордно малого количества солнечного света. Новые данные опустили порог возможного фотосинтеза в четыре раза и приблизили его к теоретическому минимуму.
Львиную долю всей биомассы на Земле составляют растения — согласно подсчетам 2018 года, они занимают 80% всего живого. Для успешного существования растениям нужны условия, подходящие для фотосинтеза. Но большую часть поверхности планеты занимает вода, а в океанах и морях фотосинтез может происходить только в эвфотической зоне, слое, куда достают солнечные лучи. В этой толще образуется до 90% атмосферного кислорода, поэтому ее объем — ключевой фактор в расчетах первичной продукции, то есть органики в океане.
Нижняя граница эвфотической зоны проходит на глубине, куда проникает лишь 1% солнечного света, то есть 20 микромолей фотонов на квадратный метр в секунду (на поверхности этот уровень обычно равен 2000 микромолям). Хотя теоретически минимальное количество света для прироста органики должно составлять около 0,01 микромоля фотонов на квадратный метр в секунду, на практике еще не выяснили, насколько глубоко этот порог простирается, где точная граница, после которой фотосинтез невозможен.
Для водорослей, живущих подо льдами, фиксировали минимальные значения солнечного света в 0,17 микромоля фотонов на квадратный метр в секунду, что все еще выше теоретической границы. Однако недавно группа европейских исследователей Арктики обнаружила, что морские одноклеточные водоросли способны наращивать биомассу при среднесуточной освещенности, близкой к теоретическому минимуму. Этот уровень рекордный и на порядок ниже предыдущих наблюдений. Результаты научной работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Арктическая экспедиция MOSAiC собирала данные с сентября 2019-го по октябрь 2020 года. Исследовательское судно дрейфовало по Северному Ледовитому океану вместе со льдинами, пока ученые собирали пробы водной толщи и морского льда. Затем специалисты измеряли, сколько микроводоросли синтезировали новых клеток, первичной продукции (по фиксации изотопа углерод-14), а также определяли концентрацию хлорофилла а — самой распространенной формы хлорофилла.
Последний метод показал, что фотосинтез у диатомовых водорослей начался 28 марта 2020 года — их пробы собрали с глубины 11 метров подо льдом — и продолжался следующие семь дней. Другие пробы с глубины 20 метров подтвердили эту дату: световая микроскопия выявила, что количество клеток диатомей (в основном Pseudo-nitzschia) увеличилась после 28 марта.
Далее ученые измерили уровень освещенности, при которой начался фотосинтез, в верхнем 50-метровом слое воды. Датчики зафиксировали, что 28 марта среднесуточный уровень солнечного света достигал 0,04 ± 0,02 микромоля фотонов на квадратный метр в секунду. После этого по экспоненте выросла концентрация хлорофилла а, что, как подчеркнули авторы статьи, стало прямой реакцией на появление света. Ведь другие источники энергии (дыхание и поглощение органики) были доступны зимой, но накопление биомассы началось именно на свету.
Если сравнить новые данные с предыдущими наблюдениями, то известный порог освещенности, при котором возможен фотосинтез, снизился в четыре раза и приблизился к теоретическому минимуму. В то же время почти вдвое углубилась зона, где этот процесс доступен, — с 23 до 54 метров (при учете коэффициента затухания).
Как отметили специалисты, результаты исследования доказывают, что эволюция до удивительной степени оптимизировала эффективность фотосинтеза.
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Астробиологи с помощью сложных трехмерных климатических моделей доказали, что растительная жизнь на Земле способна просуществовать еще около 1,8 миллиарда лет. Это значительно дольше, чем предсказывали предыдущие расчеты.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии