花香味的空气污染的传粉者
一组研究人员从马克斯普朗克化学生态学在耶拿,弗吉尼亚大学,美国、德国高臭氧空气污染的影响进行了研究化学鲜花和传粉者之间的通信。他们表明,烟草天蛾失去吸引力时,他们喜欢花朵的香味,气味改变了臭氧。这种氧化污染物从而扰乱植物与其传粉者之间的相互作用,关系已经进化了数百万年。然而,当考虑到机会,飞蛾快速学习,一个不讨人喜欢的气味污染可能导致营养的花蜜(化学生态学杂志》,2020年9月,DOI: 10.1007 / s10886 - 020 - 01211 - 4)。
授粉的世
授粉是一个至关重要的生态系统服务,执行主要由昆虫。花吸引昆虫使用植物的气味,这些化学信号传粉者可以有一种天生的偏爱。这种偏好是花之间的协同进化关系的结果及其传粉者已经进化了数百万年。
20年来,所使用的术语“人类世”已经在科学界指的地质时代人类负责许多生物和大气过程的变化。然而,直到最近,一直知之甚少人为气候变化的影响和大气污染对自然环境的气味驱动化学生物之间的沟通。
一组研究人员从马克斯普朗克化学生态学和弗吉尼亚大学调查了是否人为空气中的臭氧污染影响授粉蛾的吸引力之一,他们最喜欢的花的香味。臭氧是一种氧化剂,高活性化学污染物引起人类呼吸道疾病。现在,臭氧也被认为改变花发出的花香味吸引传粉者。
在他们的实验中,科学家们使用烟草天蛾Manduca sexta。“天蛾Manduca sexta完美我们的研究模型。虽然很花的气味所吸引,它也使用视觉系统来定位花。花通常吸引天蛾常常分享特定的化合物混合,视觉上非常明显的由于他们明亮的白色,”研究负责人Markus Knaden说,他领导着一个研究小组的进化的马克斯普朗克研究所的神经行为学。
研究小组首先决定花的气味——的确切成分浓度和臭氧含量没有增加,相应的个人气味组件使用气相色谱法。ozone-altered气味,研究人员使用臭氧浓度可以测量在炎热的天的烟草天蛾的自然栖息地。他们测试了飞蛾的响应行为分析在一个风洞,让昆虫调查原植物的气味和ozone-altered花香气味。
“我们感到惊讶,甚至震惊,天生的吸引力烟草花的气味是完全迷失在臭氧浓度增加的存在,“Knaden说,描述实验过程中观察到。
能够学习的烟草天蛾
问题仍然是空气中的臭氧会毁坏饥饿和觅食的烟草天蛾的胃口,或者是否会阻止昆虫寻找他们的食物来源。昆虫能够找出污染,甚至花的气味可以提供奖励吗?要回答这个问题,研究人员测试了是否能学会接受最初的烟草天蛾的气味食物线索,如果他们闻到它,同时提供一个糖溶液的奖励。斜纹夜蛾的研究人员评估了几种不同的方式可以学习识别基于ozone-altered花花的气味。这是有关这些实验实际学习的关键。在现实世界中,花的香味只有成为ozone-altered顺风移动时的花,用臭氧混合。看看飞蛾可以学习ozone-altered花香气味即使他们是解耦的糖奖励的花朵,研究人员开发了一个实验,斜纹夜蛾不得不遵循ozone-altered花的气味,但与原香味的花含有糖奖励。
“虽然我们预期Manduca sexta可以学习新花的气味,希望他们能够学习主人花的花气味污染,我们惊讶地发现,Manduca sexta可以污染植物的混合学习在许多不同的方面,包括学习与糖的气味污染奖励。这种类型的学习,我们在Manduca sexta惊奇地发现,可能是非常重要的在昆虫的能力用学习来应对快速变化的环境中,”第一作者说Brynn库克从弗吉尼亚大学。尤其值得注意和有关什么这种响应实时发生变化的环境是它,而不是在进化的时间尺度。
学习能力的Manduca sexta不是一个警报
尽管研究表明,烟草天蛾可以学会依赖ozone-altered和最初的羽流识别他们的花,空气污染仍然对授粉和传粉者构成了严重威胁。“学习昆虫识别宿主植物可能是关键在污染的环境中,但从我们的研究剩余的一个主要问题是传粉者是否能找到他们的鲜花放在第一位。没有最初识别气味,将传粉者只有视觉线索来帮助他们找到主人花为了学习pollution-altered花的香味吗?另一个需要考虑的重要方面是其他传粉者可能没有相同的设施Manduca sexta学习新气味。专家传粉者,例如,可能没有学习的灵活性。我们的研究只是一个起点。实地研究是理解的关键,花朵和昆虫是受影响最严重的污染物,和可能原因,”库克说。
空气污染和气候变化对我们的生态系统产生深远影响;不是所有的研究和理解。例如,我们仍然知之甚少的影响大气变化的化学植物和昆虫之间的沟通。不仅是植物气味的改变,但也吸引雄性昆虫性信息素的女性使用。大气变化有可能导致信息素的变化,可能导致交配失败。近年来昆虫死亡率急剧上升,以及全球研究人员正在寻找原因。自2020年以来,马克斯·普朗克化学生态学中心下一代昆虫,马克斯·普朗克协会之间的合作和两名瑞典大学的马克斯·普朗克化学生态学研究所和这项研究的合作者,比尔•汉森和马库斯Knaden扮演重要的角色,一直致力于这一领域的研究。
参考
库克B, Haverkamp,汉森BS, Roulston T, Lerdau M, Knaden M .世授粉:蛾可以Ozone-Altered花香混合学习。J化学生态。2020年9月2日在线发表。doi: 10.1007 / s10886 - 020 - 01211 - 4
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