Photosynthèse dans le noir : Verte, presque sans lumière

Seit drei Wochen geht der Sommer zu Ende. Denn wer genau hinsah, konnte bereits um den 24. August herum, als die Sonne in das Tierkreiszeichen der Jungfrau trat, im Grün auch der gesunden Bäume jenen ersten Anflug von Herbstlichkeit bemerken, dem Heimito von Doderer in seinem Roman „Die Strudelhofstiege“ das vielleicht großartigste dichterische Denkmal gesetzt hat. Nun aber, zwischen dem meteorologischen Herbstbeginn am 1. und dem astronomischen am 22. September, sind die Zeichen der Vergänglichkeit alles Sommerlichen immer schwerer zu übersehen. Vor allem: Es wird spürbar früher dunkel.

Nun brauchen Pflanzen Lichtenergie. Aber wo liegt die Grenze, unterhalb der diese Photosynthese nicht mehr funktioniert? Immerhin: Topfpflanzen überleben selbst in den unteren Stockwerken urbaner Hochhausschluchten, wohin kaum je ein Sonnenstrahl fällt, und in touristisch erschlossenen Höhlen gedeiht die berüchtigte Lampenflora auch um Beleuchtungskörper, die ihr Schummerlicht nur verbreiten, wenn Besucher zugegen sind.

Noch weitaus erstaunlicher aber ist, wie winzig die Lichtmengen sind, mit denen manche Photosynthese treibende Meeresorganismen auskommen. Bislang ging die Biologie davon aus, dass Algen und lichtverwertende Bakterien nur in den oberen 23 Metern der Ozeane ausreichend Licht bekommen. Dorthin gelangt in äquatorialen Breiten noch etwa ein Prozent des auf die Wasseroberfläche einfallenden Sonnenlichts im photosynthesetauglichen Wellenlängenbereich. Allerdings gibt es Kuriosa wie eine in den 1980er-Jahren entdeckte Rotalge auf einem Unterseeberg unweit der Bahamas, die in 274 Metern Wassertiefe gedeiht. U-Boot-Fahrer, die bis in solche Tiefen vordringen, sehen dort ohne starke Scheinwerfer praktisch nichts mehr.

Mais aujourd’hui, une équipe dirigée par Clara Hoppe de l’Institut Alfred Wegener pour la recherche polaire et marine à Bremerhaven a publié un article spécialisé dans Nature Communications la limite traditionnelle d’un pour cent de l’éclairement de la surface équatoriale est fondamentalement remise en question. Au cours de l’opération « MOSAiC », pour laquelle le navire de recherche allemand « Polarstern » a dérivé à travers l’océan Arctique avec la banquise au cours de l’hiver 2019/2020, les chercheurs ont surveillé la croissance d’algues microscopiques sous la glace au cours des mois de février pour Avril – à une époque de l’année où il fait encore assez sombre, même sur la glace.

Il s’est avéré que le phytoplancton continuait à construire de la biomasse avec enthousiasme – dans des conditions d’éclairage qui correspondaient non pas à un mais à 0,003 pour cent de la lumière du jour équatoriale. La limite inférieure de la zone de photosynthèse marine, écrivent Clara Hoppe et ses collègues, ne devrait donc pas être une profondeur d’eau de 23 mètres, mais seulement de 54 mètres.

Mais cela va plus loin que cela – bien plus profond. En 2005, des chercheurs ont signalé la découverte de bactéries soufrées vertes sur un morceau de fond marin volcaniquement actif, à 2 300 mètres sous la surface du lac. Ces microbes vivent également de la lumière – mais ici, il ne peut pas s’agir de la lumière du soleil. En fait, des photons occasionnels à énergie suffisamment élevée provenant du rayonnement thermique des fonds marins profonds réchauffés sont apparemment suffisants pour ces bactéries soufrées vertes.

Il s’agit bien sûr d’un effort d’adaptation extrême. Mais cela montre à quel point les processus de photosynthèse fonctionnent de manière extraordinairement efficace, c’est pourquoi les jours légèrement plus courts ne sont pas la raison directe du vieillissement croissant du monde végétal. La diminution de la lumière semble être davantage un problème pour nous, les humains, même si nous n’en avons besoin que pour notre humeur.