На размножение насекомых влияет воздействие озона.
Озон считается вредным для дыхательной системы человека, но он также представляет собой существенную угрозу для насекомых. Множество исследований и расследований свидетельствуют о том, что загрязнители способствуют их значительному сокращению. Последствия серьезны и даже распространяются на товары в супермаркетах.
Изменение климата, потеря среды обитания и пестициды часто называют основными причинами значительного сокращения популяций насекомых. Однако ученые продолжают открывать все больше доказательств вредного воздействия загрязнителей воздуха. Например, озон на уровне земли и оксиды азота влияют на привлекательность насекомых к ароматам цветов и поведение животных, как показывают различные исследования.
Тщательный анализ показал, что способность опыляющих насекомых собирать пищу и их репродуктивные показатели значительно снижаются при высоких концентрациях загрязнителей воздуха. Недавно в журнале "Nature Communications" была опубликована мета-анализ, проведенная учёными из Университета Рединга в Великобритании, в которой были проанализированы 120 исследований, охватывающие 40 видов насекомых из 19 разных стран. К удивлению, загрязнители воздуха не оказали значительного воздействия на растениеядных тлей и других вредителей.
Обманчивый аромат
"Мы имеем дело с вредной ситуацией, в которой загрязнение воздуха вредит полезным насекомым, но не затрагивает вредителей", - говорит Джеймс Райалс, первый автор исследования. Это может потенциально "привести к увеличению повреждений урожая, снижению урожайности и уменьшению количества продуктов в супермаркетах". Озон оказал особенно заметное воздействие на опылителей.
Ученые из Йены углубились в изучение воздействия озона на насекомых, сосредоточившись на его влиянии на их сексуальную привлекательность.
"Самцы фруктовых мух помечают себя своими сексуальными феромонами и используют их для привлечения самок, подобно тому, как люди используют духи", - объясняет Маркус Кнаден из Макса Планка Института химической экологии в Йене. Однако озон может разрушить этот аромат, "делая самцов фруктовых мух менее привлекательными для самок и заставляя самцов фруктовых мух внезапно преследовать других самцов". Причина этого поведения в том, что самцы фруктовых мух не могут отличить самцов, подвергшихся воздействию озона, от самок, которые вообще не используют аромат. "В результате самцам фруктовых мух приходится тратить больше времени и энергии, чтобы встретить самку и спариться с ней", - заключает Кнаден.
"Мы знали, что повышенные уровни озона могут повлиять на системы спаривания насекомых", - говорит Кнаден. "Но мы были удивлены, насколько сильные эффекты на поведение мух вызывают даже слегка повышенные концентрации озона".
Большинство сексуальных феромонов насекомых содержат двойные связи углерод-углерод, которые легко разделяются окисляющими загрязнителями, такими как озон или оксиды азота, объясняет Кнаден.
Озадаченные самки
В другом эксперименте команда Кнадена представила самок фруктовой мухи вида Drosophila melanogaster другим видам фруктовых мух. Самцов подвергали воздействию концентрации озона 100 ppb (частей на миллиард), уровень, который можно найти в больших городах, в течение двух часов. После разрушения их аромата самки, ответственные за выбор партнера, часто не могли определить, какой самец был лучшим выбором, и спаривались с самцами других видов. Это привело к гибридам мух, которые не могли воспроизводиться.
"Самцы менее эффективны, и самки выбирают неправильных партнеров", - заключает Кнаден. "Ущерб накапливается".
Кнаден предсказывает, что влияние также видно в естественной среде: "20 минут высокой концентрации озона достаточно, чтобы уничтожить слой аромата самцов фруктовых мух. Им требуется два дня, чтобы восстановить свой первоначальный слой аромата. Если уровни озона ежедневно повышаются летом, их аромат постепенно слабеет". Планируются полевые испытания.
Озон образуется под действием интенсивного солнечного света от выхлопных газов автомобилей или растворителей в красках и лаках. Оксиды азота непосредственно выделяются из выхлопных газов автомобилей и образуются, например, при сжигании угля и нефти.
Нераспознаваемые ароматы цветов
Загрязнители воздуха также могут нарушать привлекательность цветов для насекомых различными способами. Американская команда показала, что озон (O3) и радикал нитрата (NO3 радикал) разрушают определенные соединения, производящие привлекательные ароматы цветов. Исследователи наблюдали 300 цветков паслена в течение 200 часов и обнаружили, что цветы были либо почти невидимыми, либо вообще невидимыми для определенных ночных бабочек из-за потери вещества аромата. Число посещений цветов ночными бабочками сократилось примерно на 70%, а плодовитость паслена примерно на 30%.
Британские исследователи подвергали черную горчицу, члена семейства крестоцветных, воздействию концентрации выхлопных газов дизеля и озона, которая находится в пределах текущих стандартов качества воздуха, в полевом исследовании. Число насекомых, таких как пчелы, мухи, мотыльки и бабочки, сократилось на 62-70% на испытательном поле, а их посещения цветов на 83-90%. Исследователи подозревают, что загрязнители не только атакуют ароматы цветов, но и обоняние насекомых.
Требуются дальнейшие исследования
Опыляющие насекомые подвергаются угрозе со многих сторон, в том числе изменение климата, потеря среды обитания и увеличение использования пестицидов, говорят Лаура Дуке и Ингольф Штефан-Девейнтер из Университета Вюрцбурга в мета-исследовании 2024 года. Однако влияние загрязнения воздуха было исследовано только в ограниченном числе систем опылителей растений, критикуют они в журнале "Frontiers in Ecology and the Environment". Требуются дополнительные исследования в этой области.
Помимо воздействия на выбор партнера и распознавание цветов, загрязнители могут нарушать способности насекомых к обучению и памяти, их ориентацию и общую приспособляемость. Часто загрязнение воздуха увеличивает время, которое насекомые тратят на поиск пищи, снижая их эффективность.
Вклад загрязнителей воздуха в снижение популяций насекомых до конца не ясен из-за ограниченного количества исследований, считает Дуке. Несмотря на снижение многих загрязнителей в Германии, есть исследования, свидетельствующие о вредном воздействии загрязнителей воздуха при текущих концентрациях.Ideal'no было бы и дальше снижать наши выбросы и сотрудничать с другими странами мира в этом направлении.
Недавние исследования показали снижение популяций насекомых в Германии. В 2017 году Энтомологическое общество Крефельда опубликовало данные в "PLOS One", свидетельствующие о снижении биомассы летящих насекомых более чем на 75% с 1989 по 2016 год. Исследование 2019 года, возглавляемое учеными Технического университета Мюнхена, показало снижение биомассы насекомых и членистоногих в луговых угодьях на 67% и около 40% в лесах с 2008 по 2017 год.
Кнаден предлагает пересмотреть лимиты загрязнения воздуха, поскольку даже небольшие количества этих веществ могут оказывать существенное воздействие на химическую коммуникацию насекомых. При текущем значительном снижении популяций насекомых как в плане биомассы, так и биоразнообразия необходимо лучше понять и бороться со всеми потенциальными факторами, способствующими этому снижению.
Результаты исследования Университета Рединга свидетельствуют о том, что загрязнители воздуха, такие как озон и оксиды азота, отрицательно влияют на привлекательность насекомых к ароматам цветов и поведение животных при спаривании. Это может потенциально привести к увеличению повреждений культур, снижению урожая и уменьшению количества продуктов питания в супермаркетах (Пол: поведение насекомых при спаривании).
Кроме того, Маркус Кнаден из Института химической экологии Макса Планка в Йене объясняет, что озон может разрушать сексуальные феромоны самцов фруктовых мух, делая их менее привлекательными для самок и заставляя их преследовать других самцов. Это поведение влияет на систему спаривания насекомых и требует большего времени и энергии от самцов (Пол: поведение животных при спаривании).
