Přestože je fotosyntéza jedním z nejdůležitějších přírodních procesů na Zemi, věda ji stále ještě úplně nechápe. Nové světlo na ni vrhl výzkum, který probíhal během polární noci v Arktidě.
Fotosyntéza je základní biologický proces, díky němuž vypadá náš svět tak, jak vypadá. Zelené rostliny díky ní získávají energii, již pak předávají dál živočichům a lidem. A současně udržují uhlíkovým cyklem planetu obyvatelnou a hlavně stabilní.
Vědci už dlouho řeší, jaké jsou limity fotosyntézy. Jak moc na ni má vliv změna klimatu, při jakých podmínkách přestává fungovat a co ji může narušit. V novém výzkumu se rozhodli otestovat, jak fotosyntéza pracuje za tmy, respektive jak málo světla ještě stačí k tomu, aby mohla probíhat. Experiment provedený v Arktidě prokázal, že některé druhy rostlin potřebují slunečního světla výrazně méně, než se vědci domnívali doposud.
- Fotosyntéza (z řeckého fós, fótos – „světlo“ a synthesis – „shrnutí“, „skládání“) je složitý biochemický proces, při kterém se mění přijatá energie světelného záření na energii chemických vazeb.
- Využívá světelného, například slunečního, záření k tvorbě (syntéze) energeticky bohatých organických sloučenin – cukrů – z jednoduchých anorganických látek – oxidu uhličitého (CO2) a vody.
- Fotosyntéza má zásadní význam pro život na Zemi.
Jejich pokus se týkal mořských řas, jež vědce svou přizpůsobivostí překvapily. „Bylo velmi, velmi působivé sledovat, jak efektivně dokáží řasy využívat tak nízké množství světla,“ uvedla mořská geoložka Clara Hoppeová, která pracuje v Institutu Alfreda Wegenera. Vedoucí výzkumu dodala: „Skvěle to ukazuje, jak dobře jsou organismy přizpůsobené svému prostředí.“
Využila jedinečné příležitosti, kterou jí nabídla vědecká loď Polarstern provozovaná právě Wegenerovým institutem. V září roku 2019 totiž speciálně upravené plavidlo vybavené spoustou vědeckých přístrojů zastavilo uprostřed arktického ledu a nechalo se jím po celou zimu unášet. A během arktické zimy, kdy je slunečního světla jen minimum, pak expedice sledovala, s jakou úspěšností řasy v okolí lodi fotosyntetizují.
Uhlík v temnotě
Ve výsledné studii, jež vyšla v odborném časopise Nature Communications, vědci popsali, že fotosyntéza v oceánu může probíhat pouze v nejsvrchnější části vody, kam ještě může dopadat sluneční světlo. Do nejspodnější části této oblasti dopadá pouze jedno procento slunečního světla z hladiny. Předchozí výzkumy ukázaly, že alespoň teoreticky může fotosyntéza probíhat i při ještě menším množství světla. Ale většina arktických řas potřebuje slunečního světla víc, než je tato hranice.
Při výzkumu reálného stavu v moři se ukázalo, že během polární noci řasy neprodukovaly vůbec žádný uhlík. To říká, že fotosyntéza neprobíhá. To vědci předpokládali a není na tom vlastně nic překvapivého. O to zajímavější byl ale výsledek toho, jak rychle rostliny zase s výrobou uhlíku, a tedy i fotosyntézou začaly. Stalo se to již v polovině března, kdy je v Arktidě stále ještě minimum světla.
Fascinující podle vědců bylo, že fotosyntetizovaly dokonce i rostliny uvězněné pod ledem. Rostly a prováděly tento chemický proces i přesto, že v místě jejich existence se naměřila jen přibližně jedna stotisícina procenta slunečního světla, které člověk za jasného dne zná z povrchu.
Podle Hoppeové se sice zkoumala jen jedna velikostí omezená oblast v Arktidě, ale výsledky jsou zřejmě značně univerzální. Naznačují, že se organismy zřejmě přizpůsobily podmínkám s nízkým osvětlením i v jiných oblastech světových oceánů. A to by mohlo znamenat přísun kyslíku a potravy pro ryby v oblastech, které byly dříve považovány za neobyvatelné.
