Новое исследование показывает, как загрязняющие вещества, образующиеся в результате деятельности человека, влияют на способность птиц находить цветы.
Вдоль любой оживлённой дороги в воздухе висят остатки автомобильных выхлопных газов, в том числе оксиды азота и озон. Эти загрязнители, которые также выбрасываются многими промышленными предприятиями и электростанциями, сохраняются в воздухе часами, а то и годами. Учёным давно известно, что эти химические вещества вредны для здоровья человека. Однако всё больше данных свидетельствует о том, что эти же загрязнители также затрудняют жизнь насекомых-опылителей и растений, которые от них зависят.
Различные типы загрязнителей воздуха реагируют с химическими веществами, составляющими аромат цветка, изменяя количество и состав этих соединений таким образом, что опылители затрудняют их обнаружение. Помимо визуальной чувствительности к таким признакам, 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 реагируют с молекулами аромата цветка, создавая новые химические вещества с иными функциями.
«Это кардинально меняет запах, который ищет насекомое», — сказал Бен Лэнгфорд, специалист по атмосфере из Британского центра экологии и гидрологии, который исследует этот вопрос.
Опылители учатся связывать уникальную комбинацию химических веществ, выделяемых цветком, с конкретным видом растения и связанным с ним сахарным вознаграждением. Когда эти хрупкие соединения вступают в контакт с высокоактивными загрязняющими веществами, реакции изменяют количество молекул цветочного аромата, а также относительное количество молекул каждого типа, что кардинально меняет аромат.
Исследователям известно, что озон воздействует на углеродные связи, присутствующие в молекулах цветочного аромата. С другой стороны, оксиды азота представляют собой своего рода загадку, и пока неясно, как именно молекулы цветочного аромата химически реагируют с этим типом соединений. «Эта карта запахов очень важна для опылителей, особенно для активно летающих», — сказал Джеймс Райаллс, научный сотрудник Университета Рединга. «Например, некоторые шмели могут видеть цветок только с расстояния менее метра, поэтому запах очень важен для них при поиске пищи».
Лэнгфорд и другие члены его команды задались целью понять, как именно озон меняет форму ароматического шлейфа цветка. Они использовали аэродинамическую трубу и датчики для измерения структуры ароматического облака, которое цветы создают, испуская свой фирменный аромат. Затем исследователи выпустили в туннель с молекулами цветочного аромата озон в двух концентрациях, одна из которых аналогична той, что наблюдается в Великобритании летом, когда уровень озона в воздухе выше. Они обнаружили, что озон разъедает края шлейфа, сокращая его ширину и длину.
Затем исследователи воспользовались рефлексом медоносных пчёл, известным как вытягивание хоботка. Подобно собаке Павлова, у которой выделялась слюна при звоне обеденного колокольчика, медоносные пчёлы вытягивают часть своего рта, которая служит трубкой для кормления (хоботок), в ответ на запах, который они ассоциируют с сахарным вознаграждением. Когда учёные давали этим пчёлам запах, который они обычно ощущают на расстоянии шести метров от цветка, они вытягивали хоботок в 52% случаев. Для ароматического соединения, соответствующего запаху на расстоянии 12 метров от цветка, этот показатель снизился до 38%.
Однако, когда они применили те же изменения к запаху, которые возникали бы в шлейфе, ослабленном озоном, пчёлы реагировали лишь в 32% случаев на отметке в шесть метров и в 10% случаев на отметке в 12 метров. «Вы видите эти довольно резкие падения числа пчёл, способных распознать запах», — сказал Лэнгфорд.
Значительная 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, учёные из Университета Рединга установили насосы, которые нагнетают озон или выхлопные газы дизельных двигателей в участки пшеничного поля. Эксперименты, проведённые на 26-футовых (8,5 метра) открытых рингах, помогают исследователям оценить влияние загрязнения воздуха на различные виды опылителей.
Группа исследователей наблюдала за растениями горчицы на участках на предмет посещения опылителями. В некоторых камерах закачивались выхлопные газы дизельного двигателя в концентрациях ниже установленных Агентством по охране окружающей среды (EPA) норм качества окружающего воздуха. На этих участках наблюдалось снижение способности насекомых находить цветы, которые служат им пищей, до 90%. Кроме того, у растений горчицы, использованных в исследовании, несмотря на то, что они являются самоопыляющимися, наблюдалось снижение некоторых показателей развития семян до 31%, вероятно, из-за снижения опыления из-за загрязнения воздуха.
Эти результаты свидетельствуют о том, что сами насекомые-опылители сталкиваются с особыми трудностями из-за нынешнего уровня загрязнения воздуха. Однако, в сочетании с другими проблемами, с которыми сталкиваются эти насекомые, загрязнение воздуха, вероятно, создаст проблемы
Мы можем предоставить датчики для измерения широкого спектра газов.
Время публикации: 08 августа 2024 г.