La contaminación del aire afecta la capacidad de las mariposas para oler las flores

Uno de los muchos placeres de la vida es detenerse a oler las rosas, pero las flores no liberan su dulce fragancia para el disfrute humano. Los olores son señales biológicas que comunican la ubicación de una planta a posibles polinizadores. Impresionante (o ocasionalmente aterrador) Con la brisa, los aromas permiten que las plantas atraigan insectos y otros animales y propaguen polen. Desafortunadamente, la contaminación del aire se interpone en nuestro camino. estudiar publicado en la revista el 8 de febrero Ciencia.

Los investigadores detrás del nuevo artículo evaluaron los efectos del ozono (O3) y el radical nitrato (NO3) sobre la capacidad de algunas mariposas para detectar y polinizar flores de onagra. Descubrieron que estos contaminantes, los gases de escape de los automóviles y los subproductos comunes de la quema de combustibles fósiles, interactúan con los principales químicos atractivos del aroma de la flor y los desactivan. Las mariposas visitan las flores de prímula cuando hay radicales nitrato presentes. Las plantas dependen de polillas y otros polinizadores nocturnos para dar frutos, y los hallazgos de los científicos muestran que las flores de onagra son menos capaces de propagarse a la siguiente generación en condiciones de contaminación del aire. Es un conjunto de perturbaciones que tienen implicaciones que van mucho más allá de la dieta de un solo insecto o la producción de semillas de una sola flor.

“Los polinizadores desempeñan un papel muy importante en la ecología comunitaria; son esenciales para la aptitud de las plantas. Si afectas eso, afectas a todo el ecosistema", dijo Jeff Riffell, autor principal del estudio y profesor de biología en la Universidad de Washington. "Los polinizadores también son importantes para nuestro sistema alimentario y nuestra seguridad alimentaria", añadió: jugar con los insectos equivocados y los humanos pueden pagar el precio.

La contaminación no siempre es tan simple como un químico mortal derramado en un lago. De manera menos directa, sensorial La contaminación puede dañar a los animales de formas sorprendentes. hay esto luces de la ciudad Esto atrae a las aves migratorias para que choquen con las ventanas y puertas de los edificios. Barcos ruidosos que pueden ensordecer a los calamares.. La forma en que los humanos alteran el entorno olfativo de los animales también puede ser perjudicial. Este último estudio se basa en investigaciones anteriores. La contaminación del aire puede afectar el sentido del olfato de los polinizadores..

Sin embargo, el nuevo estudio amplía el registro científico de varias maneras importantes. Fue uno de los primeros en estudiar en detalle el sistema de mariposas y flores. El autor principal del estudio e investigador postdoctoral de la Universidad de Nápoles Federico II, Jeremy Chan, apunta a una explicación clara del problema, y ​​el estudio ayuda a compuestos químicos específicos. Al comprender los mecanismos y reacciones específicos, Chan y sus investigadores pudieron ampliar su análisis de una única asociación ecológica a los efectos de la contaminación por radicales de nitrato y ozono en las plantas y polinizadores de todo el mundo. "Podemos extrapolar con mayor confianza dónde ocurrirá este problema crítico, cuánto durará y qué se puede hacer al respecto", dice Joel Thornton, autor principal del estudio y profesor de ciencias atmosféricas. Universidad de Washington.

En última instancia, los investigadores descubrieron que en muchas partes del mundo, la contaminación por radicales de nitrato y ozono puede interferir con la capacidad de los polinizadores para identificar sus plantas. En gran parte del hemisferio norte, estos contaminantes pueden reducir la distancia a la que los insectos pueden encontrar flores en un 75% o más: de cinco kilómetros en la época preindustrial a menos de 400 metros en la actualidad.

Fueron necesarios muchos pasos y descubrimientos previos para llegar a esta conclusión global. Chan, Riffell, Thornton y sus colegas comenzaron su investigación en 2017 observando plantas pálidas de onagra (Oenothera pallida) y sus insectos visitantes. Los científicos registraron una variedad de polinizadores que se detenían junto a las flores tanto de día como de noche, pero notaron que había dos especies de halcones que frecuentaban la noche: la polilla esfinge de líneas blancas (Hyles lineata) y mariposas relacionadas Manduka, incluye gusanos cornudos del tabaco. En su primer experimento de campo, los investigadores eliminaron los polinizadores en diferentes momentos del día y descubrieron que la polinización nocturna desempeñaba un papel más importante que la polinización diurna a la hora de determinar si las flores de prímula producían frutos viables.

Luego analizaron el olor a cabeza de prímula. Utilizando cromatografía de gases y espectrometría de masas, identificaron cada uno de los compuestos olorosos de la flor. Los investigadores utilizaron pequeñas antenas de insectos incorpóreas de mariposas y abejas conectadas a electrodos para determinar a cuál de las muchas sustancias químicas respondían los insectos. Descubrieron que una clase química llamada monoterpenos es particularmente atractiva para los polinizadores.

A partir de ahí, los científicos como perfumistas produjeron fragancias sintéticas correspondientes a esos atractivos. Cuando expusieron su fragancia floral falsa a radicales nitrato y ozono, descubrieron que los principales monoterpenos se degradaban y desaparecían con el tiempo.

En experimentos en túneles de viento, Chan y compañía probaron qué tan bien los halcones localizaban diferentes fuentes de olores, incluyendo aromas de flores falsas, perfumes de flores reales y de prímula mezclados con radicales de nitrato y ozono en concentraciones similares a las esperadas en ambientes urbanos. En un entorno natural y no contaminado, los halcones pueden volar 80 kilómetros en una noche y albergar flores a kilómetros de distancia. Pero los resultados del estudio mostraron que, en presencia de radicales nitrato, las mariposas esfinge de rayas blancas no podían encontrar flores de prímula a una distancia de dos metros, y los gusanos del tabaco tuvieron un 50% menos de éxito en encontrar la fuente de alimento. Replicaron los mismos resultados en pruebas de campo, donde no encontraron diferencias en las visitas de insectos entre los aromas sintéticos y las flores reales, pero observaron una reducción del 70% en las visitas de los escarabajos que usaban los aromas contaminados.

Combinando datos sobre las tasas de polinización de prímula y los efectos de la contaminación del aire, los investigadores estiman que los niveles de trióxido de nitrógeno en muchas localidades podrían dar como resultado que las plantas de prímula tengan un 28% menos de éxito en la producción de semillas basándose únicamente en la pérdida de polinización del azor. . El impacto real en las plantas puede ser mucho mayor, ya que los polinizadores diurnos también se ven afectados. disminución del sentido del olfato alrededor de determinadas fuentes contaminantes, como los gases de escape de diésel.

Todos estos hallazgos permitieron a los investigadores ejecutar un modelo global de contaminación por NO3 y O3 y teorizar sobre cómo los insectos de todo el mundo pueden haber perdido su capacidad de detectar flores distantes.

Sin embargo, existen algunas limitaciones importantes a considerar. Primero, porque estudiaron sólo una planta y dos especies de mariposas; otros insectos y flores pueden tener sistemas químicos diferentes que no se ven afectados por los mismos contaminantes, dijo Chan. Además, dice que los radicales nitrato son más comunes durante la noche porque se descomponen rápidamente con la luz del sol, por lo que el estudio es más relevante para los polinizadores nocturnos. Sin embargo, otros compuestos (como el radical hidroxilo) pueden desempeñar un papel similar en la atmósfera diurna, dice Thornton. Thornton y Riffell dicen que se necesita más investigación para determinar los efectos de la contaminación del aire en diferentes plantas y sistemas de polinización, y en la polinización diurna.

Sin embargo, el estudio proporciona una visión cuidadosa e inquietante de otra forma en que los humanos alteran los sistemas ecológicos. "La belleza de esta investigación es que es verdaderamente multidisciplinaria, combinando experimentos de laboratorio y de campo", dice Mark Elgar, profesor de biología evolutiva en la Universidad de Melbourne. Elgar ya había estudiado los efectos contaminación de partículas por el olor de los polinizadores, pero no participó en el estudio de febrero. Dijo que el nuevo estudio muestra que los insectos enfrentan múltiples factores estresantes debido a la contaminación del aire. "Seríamos negligentes si no siguiéramos investigando esto". añade Elgar.

Hay un pequeño lado positivo escondido entre las malas noticias: desde la década de 1980, las medidas ambientales en muchos países, como las normas sobre emisiones de automóviles, han reducido significativamente la contaminación por ozono y nitratos, dice Chan. hacer cortes adicionales. "Es simplemente una motivación", dice Thornton, "para cambiar nuestras necesidades de transporte y energía de la quema de combustibles fósiles hacia otras fuentes de energía". El transporte ecológico y la reducción de emisiones harían que a todos nos resultara más fácil respirar (y oler), incluidas las mariposas.