光合作用可以在自然环境中发生，即使光照水平极低。这一发现来自于一项研究，该研究调查了北极微藻在极夜结束时的生长情况。研究结果表明，海洋中的光合作用可以在比之前认为的暗淡得多的光照条件和更深的海洋深度下发生。
光合作用可以在自然中发生，即使光照非常有限。这个结论来自一项国际研究，研究了北极微藻在极夜结束时的生长情况。在88°北纬的MOSAiC考察期间所进行的测量显示，微藻可以在三月底开始通过光合作用建立生物量，即使在太阳几乎无法升起的最北部地区。此时，这些微藻的栖息地在北极海洋的雪和冰覆盖下几乎完全黑暗。发表在《自然通讯》杂志上的研究结果表明，海洋中的光合作用可以在比以前认为的更低的光照水平和更大的深度下进行。
光合作用将阳光转化为生物体可以利用的能量，构成地球生命的基础。然而，早期对光合作用所需光照量的评估一直表明，这一水平显著高于理论上可能的最低值。发表在《自然通讯》杂志上的一项新研究表明，确实可以用接近这一最低值的光量生成生物量。
研究人员利用了国际MOSAiC研究项目的数据进行调查。在2019年进行的这项考察中，德国研究破冰船Polarstern故意被冻入北极海冰中，待了一年，以研究北极气候和生态系统的年度周期。在阿尔弗雷德·韦根研究所、亥姆霍兹极地与海洋研究中心（AWI）工作的克拉拉·霍普博士领导了这一团队，重点关注了浮游植物和冰藻，它们是中央北极光合作用的主要贡献者。令人惊讶的是，测量显示，极夜结束后，仅仅数天，植物生物量的积累再次开始，这依赖于光合作用。放置在冰和水中的高灵敏度光传感器使准确测量可用光成为可能。
这些结果特别引人瞩目，因为光合作用发生在积雪覆盖的海冰下，只有极少量的阳光能够穿透：微藻仅能够接触到太阳明媚的地球表面照射光的十万分之一。“观察到藻类如何有效利用如此微小的光量真是了不起。这展示了生物体对其环境适应的卓越能力，”克拉拉·霍普指出。
这项研究的成功依赖于不同领域研究者之间的协作。汉堡大学海洋研究所的海冰专家尼尔斯·福克斯博士和迪尔克·诺茨教授在将光场测量与生物数据合并方面发挥了重要作用。“为了在严酷的北极冬季条件下测量如此低的光照水平，我们需要在极夜期间将特别设计的仪器嵌入冰中，”尼尔斯·福克斯解释道。他的同事迪尔克·诺茨强调，由于冰厚和雪盖的变化，冰下光场的不规则性带来了挑战：“最终，我们可以确认：光照就是这么少。”
这项研究的发现具有全球意义。“尽管我们的结果特别与北极海洋有关，但它们显示了光合作用的潜力。如果在严酷的北极条件下光合作用能如此有效，那么我们可以推断，其他海洋区域的生物体也适应得非常好，”克拉拉·霍普将研究结果置于背景中。这表明，即使在更深的海洋区域，可能也有足够的光可以通过光合作用获取可利用的能量和氧气，进而惠及鱼类等海洋生物。因此，世界海洋中潜在的光合作用栖息地可能比以前认为的要大得多。
