Nowe badanie ujawnia, jak zanieczyszczenia pochodzące z działalności człowieka wpływają na zdolność roślin do lokalizowania kwiatów
Wzdłuż każdej ruchliwej drogi w powietrzu unoszą się pozostałości spalin samochodowych, w tym tlenki azotu i ozon. Te zanieczyszczenia, emitowane również przez wiele zakładów przemysłowych i elektrowni, unoszą się w powietrzu przez wiele godzin, a nawet lat. Naukowcy od dawna wiedzą, że te substancje chemiczne są szkodliwe dla zdrowia ludzkiego. Jednak coraz więcej dowodów sugeruje, że te same zanieczyszczenia utrudniają również życie owadom zapylającym i roślinom, które są od nich zależne.
Różne rodzaje zanieczyszczeń powietrza reagują z substancjami chemicznymi tworzącymi zapach kwiatów, zmieniając ilość i skład tych związków w sposób, który utrudnia zapylaczom zlokalizowanie kwiatów. Oprócz poszukiwania wskazówek wizualnych, takich jak kształt lub kolor kwiatu, owady polegają na „mapie zapachowej” – kombinacji cząsteczek zapachowych unikalnych dla każdego gatunku kwiatu – aby zlokalizować wybraną roślinę. Ozon przyziemny i tlenki azotu reagują z cząsteczkami zapachowymi kwiatów, tworząc nowe związki chemiczne o odmiennym działaniu.
„To radykalnie zmienia zapach, którego poszukuje owad” – powiedział Ben Langford, naukowiec zajmujący się atmosferą w brytyjskim Centrum Ekologii i Hydrologii, który bada to zagadnienie.
Zapylacze uczą się łączyć unikalną kombinację substancji chemicznych uwalnianych przez kwiat z danym gatunkiem i związanym z nim słodkim nagrodą. Kiedy te delikatne związki wchodzą w kontakt z wysoce reaktywnymi zanieczyszczeniami, reakcje te zmieniają liczbę cząsteczek zapachowych kwiatów, a także względną ilość każdego rodzaju cząsteczek, co fundamentalnie zmienia zapach.
Naukowcy wiedzą, że ozon atakuje pewien rodzaj wiązania węglowego występującego w cząsteczkach zapachowych kwiatów. Z drugiej strony, tlenki azotu stanowią pewną zagadkę i nie jest jeszcze jasne, jak dokładnie cząsteczki zapachowe kwiatów reagują chemicznie z tym rodzajem związku. „Ta mapa zapachowa jest bardzo ważna dla zapylaczy, zwłaszcza tych aktywnie latających” – powiedział James Ryalls, pracownik naukowy Uniwersytetu w Reading. „Na przykład niektóre trzmiele widzą kwiat tylko wtedy, gdy znajdują się w odległości mniejszej niż metr od niego, więc zapach jest dla nich bardzo ważny w procesie żerowania”.
Langford i inni członkowie jego zespołu postanowili dokładnie zrozumieć, jak ozon zmienia kształt pióropusza zapachowego kwiatów. Użyli tunelu aerodynamicznego i czujników do pomiaru struktury chmury zapachowej, którą kwiaty wytwarzają, emitując swój charakterystyczny aromat. Następnie naukowcy wpuścili ozon w dwóch stężeniach, z których jedno jest podobne do tego, jakie występuje w Wielkiej Brytanii latem, kiedy poziom ozonu jest wyższy, do tunelu z cząsteczkami zapachowymi kwiatów. Odkryli, że ozon niszczy krawędzie pióropusza, skracając jego szerokość i długość.
Naukowcy wykorzystali następnie odruch pszczół miodnych znany jako wysuwanie trąbki. Podobnie jak pies Pawłowa, który ślini się na dźwięk dzwonka na obiad, pszczoły miodne wysuwają część pyska, która działa jak rurka do karmienia, zwaną trąbką, w odpowiedzi na zapach, który kojarzą z nagrodą w postaci cukru. Kiedy naukowcy zaprezentowali tym pszczołom zapach, który normalnie wyczuwają z odległości sześciu metrów od kwiatu, wysuwały trąbkę w 52% przypadków. W przypadku związku zapachowego, który odpowiada zapachowi z odległości 12 metrów od kwiatu, odsetek ten spadł do 38% przypadków.
Jednak gdy zastosowali te same zmiany w zapachu, które wystąpiłyby w pióropuszu zdegradowanym przez ozon, pszczoły reagowały tylko w 32 procentach przypadków na głębokości sześciu metrów i w 10 procentach przypadków na głębokości dwunastu metrów. „Widzimy te dość drastyczne spadki liczby pszczół, które potrafią rozpoznać zapach” – powiedział Langford.
Wiele badań na ten temat przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, a nie w terenie ani w naturalnym środowisku owadów. Aby wypełnić tę lukę w wiedzy, naukowcy z Uniwersytetu w Reading zainstalowali pompy, które wtłaczają ozon lub spaliny diesla do fragmentów pola pszenicy. Eksperymenty przeprowadzone na 8-metrowych pierścieniach na wolnym powietrzu pomagają naukowcom ocenić wpływ zanieczyszczenia powietrza na różne gatunki zapylaczy.
Zespół badaczy monitorował zbiorowiska gorczycy na poletkach pod kątem obecności zapylaczy. W niektórych komorach poziom spalin z silników Diesla był niższy niż normy jakości powietrza EPA. W tych miejscach zdolność owadów do lokalizowania kwiatów, stanowiących dla nich źródło pożywienia, spadła nawet o 90%. Ponadto, w przypadku gorczycy użytej w badaniu, mimo że była to roślina samopylna, zaobserwowano nawet o 31% spadek niektórych wskaźników rozwoju nasion, prawdopodobnie w wyniku zmniejszonego zapylania spowodowanego zanieczyszczeniem powietrza.
Odkrycia te wskazują, że same owady zapylające stoją przed wyjątkowymi wyzwaniami wynikającymi z obecnego poziomu zanieczyszczenia powietrza. Jednak w połączeniu z innymi wyzwaniami, z którymi borykają się te owady, zanieczyszczenie powietrza prawdopodobnie będzie stwarzać problemy.
Możemy dostarczyć czujniki do pomiaru szerokiej gamy gazów
Czas publikacji: 08-08-2024