Das Fortpflanzungsverhalten von Insekten wird durch Ozonbelastung beeinflusst.
Es ist allgemein bekannt, dass Ozon das Respirationssystem von Menschen schädigt, aber es stellt auch eine beträchtliche Bedrohung für Insekten dar. Numerous studies and investigations deuten darauf hin, dass Schadstoffe zu ihrem signifikanten Rückgang beitragen. Die Folgen sind schwerwiegend und erstrecken sich sogar auf die Artikel in Supermärkten.
Klimawandel, Habitatverlust und Pestizide werden häufig als die Hauptursachen für den erheblichen Rückgang der Insektenpopulationen genannt. Allerdings entdecken Wissenschaftler immer mehr Beweise für die schädlichen Auswirkungen von Luftverschmutzung. So zeigen verschiedene Studien beispielsweise, dass Bodenozon und Stickoxide die Anziehungskraft von Insekten auf Blütendüfte und tierische Paarungsverhalten beeinflussen.
Eine gründliche Analyse ergab, dass die Leistung von bestäubenden Insekten bei der Nahrungssuche und ihre Fortpflanzungsraten signifikant abnahmen, wenn die Konzentrationen von Luftverschmutzung hoch waren. Ein Team von Forschern der Universität Reading im Vereinigten Königreich analysierte für diese in der Zeitschrift "Nature Communications" veröffentlichte Meta-Analyse 120 Studien mit 40 Insektenarten aus 19 verschiedenen Ländern. Überraschenderweise hatten Luftverschmutzungen keine signifikante Auswirkung auf pflanzenfressende Aphiden und andere Schädlinge.
Täuschender Duft
"Wir haben es mit einer bedenklichen Situation zu tun, in der Luftverschmutzung nützliche Insekten schädigt, aber Schädlinge unberührt lässt", sagt James Ryalls, der Erstautor der Studie. Dies könnte potenziell "zu erhöhtem Schaden an Kulturen, reduzierten Erträgen und weniger Lebensmitteln in Supermärkten führen". Ozon hatte insbesondere einen bemerkenswerten Einfluss auf Bestäuber.
Forscher aus Jena haben tiefer in die Auswirkungen von Ozon auf Insekten eingedrungen, insbesondere auf seine Auswirkungen auf ihre sexuelle Anziehung.
"Männliche Obstfliegen markieren sich mit ihren Sexualpheromonen und verwenden sie, um Partnerinnen anzuziehen, ähnlich wie Menschen Parfüm verwenden", erklärt Markus Knaden vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena. Allerdings kann Ozon diesen Duft zerstören, "männliche Fliegen weniger anziehend für Weibchen machen und männliche Fliegen plötzlich dazu veranlassen, andere männliche Fliegen zu verfolgen". Der Grund für dieses Verhalten ist, dass männliche Fliegen nicht zwischen ozonbeeinflussten Männchen und Weibchen, die generell kein Parfüm verwenden, unterscheiden können. "Als Folge müssen männliche Fliegen mehr Zeit und Energie darauf verwenden, eine Partnerin zu treffen und sich mit ihr zu paaren", schließt Knaden.
"Wir wussten, dass erhöhte Ozonkonzentrationen das Paarungssystem von Insekten beeinflussen könnten", sagt Knaden. "Allerdings waren wir erstaunt, wie bereits leicht erhöhte Ozonkonzentrationen solche starken Auswirkungen auf das Verhalten von Fliegen hatten."
Die meisten sexuellen Pheromone von Insekten enthalten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen, die leicht von oxidierenden Schadstoffen wie Ozon oder Stickoxiden gespalten werden können, erklärt Knaden.
Verwirrte Weibchen
In einem anderen Experiment führte Knadens Team weibliche Obstfliegen der Art Drosophila melanogaster verschiedenen anderen Obstfliegenarten zu. Die Männchen wurden zwei Stunden lang einer Ozonkonzentration von 100 ppb (Teile pro Milliarde), einem Wert, der in Großstädten vorkommen kann, ausgesetzt. Nachdem ihr Duft zerstört war, konnten die Weibchen, die für die Partnerwahl verantwortlich sind, oft nicht mehr erkennen, welches Männchen der beste Partner war und paarten sich mit Männchen anderer Arten. Dies führte zu Fliegenhybriden, die nicht fortpflanzungsfähig waren.
"Die Männchen sind weniger effektiv, und die Weibchen wählen unpassende Partner", schließt Knaden. "Die Schäden summieren sich."
Knaden prophezeit, dass der Einfluss auch in der natürlichen Umgebung sichtbar ist: "20 Minuten hoher Ozonkonzentration reichen aus, um die Duftschicht männlicher Obstfliegen zu eliminieren. Es dauert sie zwei Tage, um ihre ursprüngliche Duftschicht wiederherzustellen. Wenn die Ozonkonzentrationen im Sommer täglich steigen, verblasst ihr Duft ständig", sagt Knaden. Feldversuche sind geplant.
Ozon wird durch intensives Sonnenlicht aus Autoabgasen oder Lösungsmitteln in Farben und Lacken produziert. Stickoxide werden direkt aus Autoabgasen freigesetzt und beispielsweise während der Kohle- und Ölverbrennung gebildet.
Unerkennbare Blütendüfte
Luftverschmutzung kann auch auf verschiedene Weise die Anziehungskraft von Blumen auf Insekten stören. Ein US-Team zeigte, dass Ozon (O3) und das Nitratradikal (NO3-Radikal) bestimmte Verbindungen spalten, die attraktive Blütendüfte erzeugen. Forscher beobachteten 300 Nachtschattenblüten über insgesamt 200 Stunden und stellten fest, dass die Blüten für bestimmte nachtaktive Schmetterlinge kaum wahrnehmbar oder gar nicht mehr waren, aufgrund des Verlusts des Duftstoffs. Die Anzahl der Blütenbesuche durch die Nachtschmetterlinge nahm um etwa 70% ab, und die Fruchtproduktion der Nachtschattenpflanze um etwa 30%.
Britische Forscher setzten Schwarze Senf, ein Mitglied der Kreuzblütengewächse, in einem Feldversuch einer Konzentration von Dieselabgasen und Ozon aus, die unter den aktuellen Luftqualitätsstandards liegt. Die Anzahl der Insekten wie Bienen, Fliegen, Schmetterlinge und Schmetterlinge nahm auf dem Testfeld um 62 bis 70% ab, und ihre Blütenbesuche um 83 bis 90%. Die Forscher vermuten, dass Schadstoffe nicht nur die Blütendüfte, sondern auch den Geruchssinn von Insekten angreifen.
Weitere Forschung erforderlich
Bestäubende Insekten sind von mehreren Seiten bedroht, einschließlich Klimawandel, Habitatverlust und increased pesticide use, stellen Laura Duque und Ingolf Steffan-Dewenter der Universität Würzburg in einer Meta-Studie aus dem Jahr 2024 fest. Allerdings wurden die Auswirkungen von Luftverschmutzung bisher nur in einer begrenzten Anzahl von Pflanzen-Bestäuber-Systemen untersucht, kritisieren sie in der Zeitschrift "Frontiers in Ecology and the Environment". Weitere Forschung ist in diesem Bereich erforderlich.
Neben den Auswirkungen auf die Partnerwahl und die Blumen recognition können Schadstoffe auch die Lernfähigkeit und das Gedächtnis von Insekten, ihre Orientierung und ihre Gesamtfitness beeinträchtigen. Häufig erhöht Luftverschmutzung die Zeit, die Insekten für die Nahrungssuche benötigen, und reduziert ihre Effizienz.
Die Ausmaße, in denen Luftverschmutzung zur Abnahme der Insektenpopulationen beiträgt, sind noch nicht vollständig geklärt, wie Duque betont. Trotz der Reduzierung zahlreicher Schadstoffe in Deutschland gibt es Studien, die auf schädliche Auswirkungen von Luftverschmutzung bei den gegenwärtigen Konzentrationen hinweisen. Es wäre ideal, unsere Emissionen weiter zu senken und mit anderen Ländern auf globaler Ebene zusammenzuarbeiten.
In Deutschland wurden in jüngerer Zeit sinkende Insektenpopulationen festgestellt. 2017 veröffentlichte die Entomologische Gesellschaft von Krefeld in "PLOS One" Daten, die einen Rückgang von über 75% in der Gesamtbiomasse fliegender Insekten von 1989 bis 2016 zeigten. Eine 2019 von Forschern der Technischen Universität München durchgeführte Studie ergab einen Rückgang von 67% in der Gesamtbiomasse von Insekten und Arthropoden auf Wiesen und etwa 40% in Wäldern von 2008 bis 2017.
Knaden schlägt vor, die Grenzwerte für Luftverschmutzung zu überdenken, da selbst geringe Mengen dieser Substanzen erhebliche Auswirkungen auf die chemische Kommunikation von Insekten haben können. Angesichts des aktuellen signifikanten Rückgangs der Insektenpopulationen sowohl in Bezug auf die Biomasse als auch die Biodiversität ist es wichtig, alle potenziellen Faktoren besser zu verstehen und zu bekämpfen.
Die Ergebnisse einer Studie der Universität Reading deuten darauf hin, dass Luftverschmutzung, wie Ozon und Stickoxide, die Anziehungskraft von Insekten auf Blütengerüche und tierische Paarungsverhalten negativ beeinflusst. Dies könnte potenziell zu erhöhtem Schädlingsbefall, reduzierten Erträgen und weniger Lebensmitteln in Supermärkten führen (Sex: Insektenpaarungsverhalten).
Darüber hinaus erklärt Markus Knaden vom Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena, dass Ozon die Sexualpheromone männlicher Obstfliegen zerstören kann, was sie für Weibchen weniger anziehend macht und dazu führt, dass sie andere Männchen verfolgen. Dies beeinflusst das Paarungssystem von Insekten und erfordert mehr Zeit und Energie von den Männchen (Sex: Tierpaarungsverhalten).
