Замърсяването на въздуха пречи на насекомите да опрашват и да се размножават

Замърсяването на въздуха е глобален проблем, засягащ милиони хора и водещ до сериозни последици. Но човечеството не е единствената жертва на замърсения въздух. През последното десетилетие все повече изследвания показват, че замърсителите във въздуха нарушават и множество аспекти от живота на насекомите, включително опрашването, взаимоотношенията им и дори размножителното им поведение.

Учените са особено загрижени за две групи замърсители: азотните оксиди и озона – газове, които се срещат естествено в атмосферата, но се увеличават заради човешката дейност. Те могат да реагират и да разграждат химичните съединения, чрез които насекомите комуникират едни с други и с растенията.

Изследванията показват, че тези замърсители влияят на насекомите и растенията дори при концентрации, считани за безопасни за хората. „Колкото повече научаваме, толкова по-ясно става, че въздействието върху екологичните общности може да бъде огромно“, казва Джефри Рифъл, сензорен еколог от Университета на Вашингтон.

Замърсяването може да разстрои социалния живот на едни от най-организираните животни: мравките. Ново изследване, публикувано през февруари в PNAS, показва, че озонът може да накара членовете на една и съща колония да се обърнат едни срещу други.

За мравките миризмата е от решаващо значение. Всяка колония има собствен уникален аромат и всяко същество с непозната миризма е атакувано. Озонът обаче може да промени този мирис, като взаимодейства с въглеводородите на повърхността на телата им.

В лабораторен експеримент изследователите отглеждат пет вида мравки. От една и съща колония отделят четири работнички и ги поставят в кутия със захарна вода. След четири дни една от мравките е изложена за 20 минути на нива на озон, подобни на тези в замърсен ден, приблизително развняващо се на времето, което мравките прекарват извън гнездото в търсене на храна.

След завръщането ѝ учените наблюдават поведението на групата. При четири от петте вида останалите мравки реагират агресивно спрямо съквартирантката, която е била изложена на озон.

Атаките обикновено не са смъртоносни, но са достатъчно силни, за да нарушат социалната структура. „Ако всеки път, когато се върнете, бъдете нападани в продължение на пет или десет минути, това може сериозно да обърка цялата колония“, казва Маркус Кнаден от Института за химическа екология „Макс Планк“.

При мравката Ooceraea biroi, единствения вид, при който агресия не се наблюдава, озонът все пак причинява друг проблем: мравките спират да се грижат за ларвите, вероятно защото химическите сигнали са нарушени.

„Въздействието върху феромоните е малко, но поведението се променя драстично“, казва Рифъл.

Екипът смята, че резултатите могат да се отнесат към много други видове, особено към дневно активните мравки и тези, които правят гнезда над земята.

(Бръмбарите крадат миризмата на мравки, за да живеят незабелязано сред тях)

Изследвания върху опрашители като ястребови молци (Deilephila elpenor) и земни пчели показват, че замърсителите нарушават ароматните сигнали, които цветята излъчват, за да привличат насекоми. Това затруднява откриването на цветята и съответно намалява храненето и опрашването. Замърсителите на въздуха разграждат химичните съединения, които са основа на тази комуникация, въпреки че „цветята и техните опрашители са еволюирали съвместно милиони години“, подчертава Кнаден.

Предварителни изследвания показват също, че високите нива на озон могат да предизвикат физиологичен стрес при някои насекоми, да променят поведението им, да намалят способността на земните пчели да учат и да направят антените на определени видове по-малко чувствителни.

Фините прахови частици също могат да играят роля, като полепват по антените на насекомите и вероятно намаляват тяхната чувствителност, включително способността им да улавят химически сигнали.

„Това води до цял набор от последици надолу по веригата, които не само влияят върху начина, по който насекомите възприемат света, но могат да засегнат и тяхната физиология“, казва Рифъл.

Въздействието на замърсяването на въздуха се разпростира още по-далеч, засягайки и размножаването им. Подобно на сюжет от драматичен роман, когато половите феромони – ключови за привличането и чифтосването – се разграждат от замърсителите, насекомите не могат да открият подходящ партньор.

В две проучвания, публикувани през 2023 и 2024 г. в Nature Communications, Кнаден и екипът му изследват тези ефекти върху плодовите мушици. При тези насекоми мъжките обикновено привличат женските чрез полови феромони. Но когато замърсителите разграждат тези химически сигнали, мъжките стават по-малко привлекателни за женските. Нарушените феромони дори водят до това мъжките да започнат да ухажват други мъжки, защото вече не миришат като типични представители на своя пол. Индивиди от различни видове започват да се размножават помежду си, тъй като женските просто не могат да различат отделните видове по миризма.

Кнаден предполага, че ефектите от замърсяването върху размножаването може да се окажат най-драматични. Замърсителите вероятно могат да променят половите феромони на повече видове насекоми, отколкото предполагаме. „Мисля, че това е най-драматичният възможен ефект, като никой досега не го е проучил достатъчно“, казва той.

Когато става дума за хранене, някои насекоми изглежда успяват да се научат да разпознават ароматите на цветята, дори когато те са изменени от замърсителите. Но при размножаването подобна адаптация не е възможна: насекомите не могат да се научат да разпознават полови феромони, които се различават от тези, към които са еволюирали, подчертава Кнаден.

Въпреки че много въпроси остават без отговор, засега ефектите са изследвани само при ограничен брой видове. Според Рифъл следващата стъпка е проучванията да излязат от лабораторията и да се наблюдават реални популации в естествените им местообитания. Трябва да разберем и как замърсяването влияе различно на насекомите в различни части на света.

Някои насекоми обаче почти не страдат от замърсяването. „Селскостопански вредители като листните въшки са по-слабо засегнати, а при замърсяване дори се увеличават, тъй като растенията са под стрес и отбранителните им механизми отслабват“, казва Джеймс Райълс, еколог от Университета в Рединг.

Но глобалната картина е тревожна. По света насекомите намаляват заради загуба на местообитания, пестициди и други стресови фактори. Замърсяването на въздуха се превръща в още една заплаха за числеността на популациите. Последиците достигат и до хората.

„Вече има достатъчно доказателства, че замърсяването на въздуха променя процеса на опрашване, а ние разчитаме на опрашителите за продоволствената си сигурност и за земеделието“, казва Рифъл. „Следващата ни задача е да започнем да прогнозираме как тези замърсители влияят върху способността ни да си набавяме храна в магазина.“