Новое исследование показывает, как загрязняющие вещества, образующиеся в результате деятельности человека, влияют на их способность находить цветы.
Вдоль любой оживленной дороги в воздухе витают остатки автомобильных выхлопных газов, в том числе оксиды азота и озон. Эти загрязняющие вещества, которые также выбрасываются многими промышленными предприятиями и электростанциями, циркулируют в воздухе от нескольких часов до нескольких лет. Ученые давно знают, что эти химические вещества вредны для здоровья человека. Но теперь все больше данных свидетельствует о том, что эти же загрязняющие вещества затрудняют жизнь насекомым-опылителям и растениям, которые от них зависят.
Различные типы загрязняющих веществ в воздухе вступают в реакцию с химическими соединениями, составляющими аромат цветка, изменяя количество и состав этих соединений таким образом, что это затрудняет поиск цветов опылителями. Помимо визуальных ориентиров, таких как форма или цвет цветка, насекомые используют «карту запахов» — комбинацию молекул запаха, уникальную для каждого вида цветка, — чтобы найти нужное им растение. Приземный озон и оксиды азота вступают в реакцию с молекулами цветочного аромата, создавая новые химические вещества, которые действуют иначе.
«Это коренным образом меняет запах, который ищет насекомое», — сказал Бен Лэнгфорд, специалист по атмосферным явлениям из британского Центра экологии и гидрологии, занимающийся исследованием этой проблемы.
Опылители учатся ассоциировать уникальную комбинацию химических веществ, выделяемых цветком, с конкретным видом растения и связанным с ним сладким лакомством. Когда эти хрупкие соединения вступают в контакт с высокореактивными загрязняющими веществами, реакции изменяют количество молекул цветочного аромата, а также относительное количество каждого типа молекул, коренным образом меняя запах.
Исследователям известно, что озон атакует определенный тип углеродных связей, присутствующих в молекулах цветочного аромата. С другой стороны, оксиды азота представляют собой некоторую загадку, и пока неясно, как именно молекулы цветочного аромата химически взаимодействуют с этим типом соединений. «Эта карта запахов очень важна для опылителей, особенно для активных летающих опылителей», — сказал Джеймс Райаллс, научный сотрудник Университета Рединга. «Например, некоторые шмели могут увидеть цветок только на расстоянии менее одного метра от него, поэтому запах очень важен для них при поиске пищи».
Лэнгфорд и другие члены его команды поставили перед собой задачу понять, как именно озон изменяет форму ароматического облака, создаваемого цветами. Они использовали аэродинамическую трубу и датчики для измерения структуры ароматического облака, которое цветы создают, когда испускают свой характерный аромат. Затем исследователи выпустили в трубу с молекулами цветочного аромата озон в двух концентрациях, одна из которых аналогична той, что наблюдается в Великобритании летом, когда уровень озона выше. Они обнаружили, что озон разрушает края облака, уменьшая его ширину и длину.
Затем исследователи воспользовались рефлексом медоносных пчел, известным как вытягивание хоботка. Подобно собаке Павлова, которая выделяла слюну при звонке колокольчика, медоносные пчелы вытягивают часть своего рта, которая служит пищеводом, известную как хоботок, в ответ на запах, который они связывают с сахарным вознаграждением. Когда ученые предъявляли этим пчелам запах, который они обычно чувствуют на расстоянии шести метров от цветка, они вытягивали хоботок в 52% случаев. Этот показатель снизился до 38% случаев для ароматического соединения, представляющего запах на расстоянии 12 метров от цветка.
Однако, когда к запаху применили те же изменения, которые происходят в шлейфе, разложившемся под воздействием озона, пчелы реагировали лишь в 32% случаев на расстоянии шести метров и в 10% случаев на расстоянии 12 метров. «Вы наблюдаете довольно резкое снижение числа пчел, способных распознать запах», — сказал Лэнгфорд.
Большая часть исследований по этой теме проводилась в лабораторных условиях, а не в полевых условиях или в естественной среде обитания насекомых. Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, ученые из Университета Рединга установили насосы, которые подают озон или выхлопные газы дизельных двигателей в отдельные участки пшеничного поля. Эксперименты, проводимые на открытых кольцевых площадках диаметром 26 футов, помогают исследователям оценить воздействие загрязнения воздуха на различные виды опылителей.
Группа исследователей наблюдала за растениями горчицы на экспериментальных участках, отслеживая их посещаемость опылителями. В некоторые камеры закачивались выхлопные газы дизельного топлива в концентрациях ниже стандартов качества атмосферного воздуха Агентства по охране окружающей среды (EPA). На этих участках наблюдалось снижение способности насекомых находить цветы, которые служат им пищей, до 90 процентов. Кроме того, у растений горчицы, использованных в исследовании, несмотря на то, что они самоопыляющиеся, также наблюдалось снижение некоторых показателей развития семян до 31 процента, вероятно, в результате снижения опыления из-за загрязнения воздуха.
Эти результаты показывают, что сами насекомые-опылители сталкиваются с уникальными проблемами из-за нынешнего уровня загрязнения воздуха. Но в сочетании с другими проблемами, с которыми сталкиваются эти насекомые, загрязнение воздуха, вероятно, создаст дополнительные трудности.
Мы можем предоставить датчики для измерения широкого спектра газов.
Дата публикации: 08.08.2024