光合作用能在多低的光照下進行？

之前在看《唐朝詭事錄》的〈人面花〉中，東都留守李約先生把人面花（就是長在樹上的三色菫啦）以及豹黃種在沒有光的倉庫裡。我看到那一段時真的是一秒出戲，在怎樣耐蔭的植物，也不可能在無光的環境下生長，除非是寄生植物！

不過，最近的研究發現，有些植物的確是超耐陰！最近有研究團隊發表了他們在2019-2020年在北極的中心海域（北緯88度）做的研究。

大家應該知道，在北極圈與南極圈有所謂的「永晝」與「永夜」現象。在永夜的時候，會陷入24小時幾乎無光的環境中。在那樣幽暗的環境下，對動物會產生許多影響，包括犯罪率上升、容易吵架等等。

那麼，對植物呢？他們觀察了當地的微藻（microalgae）發現，在永夜剛剛結束後沒幾天，這些微藻就開始進行光合作用了！研究團隊測量了一下發現，在那個位置，3月28日的平均光照強度為0.04 ± 0.02 μmol photons/m²s¹。這麼弱的光，相當於晴天光線的「十萬分之一」！過去認為能啟動光合作用的最低光照，是這個數值的十倍以上。

研究團隊是怎麼測量的呢？他們使用了三種數值，第一種是測量藻類的潛在初級生產力（Potential Net Primary Production, NPP）、第二種則是測量葉綠素a的濃度、第三種則是直接計算微藻的數量。結果發現，在1月和2月時，他們已經能測量到高於對照組的NPP；3月14日之前，NPP就開始呈指數增長；到了3月28日，葉綠素a的濃度開始出現顯著的增加；又晚了幾週，才觀察到微藻的數量開始增加。

由於在北緯90度的永夜大約在3月中結束，北緯88度（研究團隊所在地區）稍微南邊一點，永夜可能在三月初就結束。這意味著，在永夜結束前，微藻就已經在進行光合作用了。雖說NPP是把微藻帶回到實驗室用250倍強度的光（10 ± 3 μmol photons/m²s¹）測量微藻的生物活性，但是葉綠素a濃度以及微藻的數量卻是用現場採取的樣本來測定的。也就是說，這些微藻的確可以在非常非常非常暗的環境下進行光合作用！

那麼，到底這些微藻是哪些種類呢？研究團隊以光學顯微鏡分析，在樣本中找到了羽紋矽藻屬(Pseudo-nitzschia spp.)、尖針矽藻屬(Nitzschia spp.)以及舟形藻屬(Navicula spp.)。當然，光學顯微鏡有它的解析度上的限制，可能有更小的藻類沒有被觀察到，當然也可能有些比較不容易用肉眼區別的藻類沒有被分出來。

由於在極地能進行光合作用的主要生物種類也就是這些微藻類，這個研究讓我們知道，在非常非常非常微弱的光下，植物就可以進行光合作用了。

想到《唐朝詭事錄之人面花》裡面的倉庫好像有火把，或許人面花與豹黃就是這樣活下去的？哈哈！

參考文獻：

Hoppe, C.J.M., Fuchs, N., Notz, D. et al. Photosynthetic light requirement near the theoretical minimum detected in Arctic microalgae. Nat Commun 15, 7385 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51636-8