新たな研究により、人間の活動による汚染物質が花を見つける能力にどのような影響を与えるかが明らかになった。
交通量の多い道路沿いでは、車の排気ガスの残留物が空気中に漂っており、その中には窒素酸化物やオゾンも含まれています。これらの汚染物質は、多くの産業施設や発電所からも排出され、数時間から数年にわたって大気中を漂います。科学者たちは、これらの化学物質が人体に有害であることは古くから認識していました。しかし現在、これらの汚染物質が、花粉媒介昆虫やそれらに依存する植物の生息にも悪影響を及ぼしていることを示唆する証拠が増えています。
様々な種類の大気汚染物質が花の香りを構成する化学物質と反応し、化合物の量と組成を変化させることで、花粉媒介者が花を見つける能力を阻害します。花の形や色といった視覚的な手がかりに加え、昆虫はそれぞれの花の種に特有の匂い分子の組み合わせである「匂いの地図」を頼りに、目的の植物を見つけます。地上オゾンと窒素酸化物は花の香りの分子と反応し、異なる働きをする新しい化学物質を生成します。
「昆虫が求めている匂いが根本的に変化している」と、この問題を研究している英国生態学・水文学センターの大気科学者ベン・ラングフォード氏は語った。
花粉媒介者は、花が放出する化学物質の独特な組み合わせを、特定の種と、それに伴う糖分という報酬と関連付けるようになります。これらの壊れやすい化合物が反応性の高い汚染物質と接触すると、反応によって花の香りの分子の数と各分子の相対量が変化し、香りが根本的に変化します。
研究者たちは、オゾンが花の香りの分子に含まれるある種の炭素結合を攻撃することを知っています。一方、窒素酸化物についてはいささか謎に包まれており、花の香りの分子がこの種の化合物とどのように化学的に反応するのかは、まだ正確には解明されていません。「この匂いの地図は、花粉媒介者、特に活発に飛翔する花粉媒介者にとって非常に重要です」と、リーディング大学の研究員であるジェームズ・ライアルズ氏は述べています。「例えば、マルハナバチの中には、花から1メートル以内に近づかないと花が見えないものもいます。そのため、匂いは彼らにとって採餌行動において非常に重要です。」
ラングフォード氏と彼のチームメンバーは、オゾンが花の香りの柱の形状をどのように変化させるのかを解明しようと試みました。彼らは風洞とセンサーを用いて、花が特徴的な香りを放つ際に作り出す香りの雲の構造を測定しました。次に、研究者たちは2種類の濃度のオゾンを風洞内に放出しました。そのうち1つは、オゾン濃度が高い夏のイギリスで経験する濃度に近い濃度です。その結果、オゾンは柱の端を侵食し、幅と長さを短くすることが分かりました。
研究者たちは、ミツバチの「口吻伸展」と呼ばれる反射を利用しました。夕食のベルが鳴ると唾液を分泌するパブロフの犬のように、ミツバチは糖分を報酬として認識する匂いに反応して、口吻と呼ばれる栄養管のような役割を果たす口の一部を伸展させます。科学者たちがこれらのミツバチに、花から6メートル離れた場所で通常感じる匂いを嗅がせると、ミツバチは52%の確率で口吻を伸展しました。一方、花から12メートル離れた場所でその匂いを再現する香料化合物を嗅がせると、伸展する確率は38%に減少しました。
しかし、オゾンによって分解された煙に生じるのと同じ変化を匂いに加えたところ、ミツバチは6メートル地点では32%、12メートル地点では10%しか反応しませんでした。「匂いを認識できるミツバチの数が劇的に減少しているのが分かります」とラングフォード氏は言います。
このテーマに関する研究の多くは、野外や昆虫の自然生息地ではなく、実験室環境で行われてきました。この知識ギャップを埋めるため、レディング大学の科学者たちは、小麦畑の一部にオゾンまたはディーゼル排気ガスを送り込むポンプを設置しました。26フィート（約8メートル）の屋外リングに設置された実験は、大気汚染が様々な花粉媒介者に与える影響を評価するのに役立ちます。
研究チームは、区画内のカラシナの群落に花粉媒介昆虫が訪れるかどうかをモニタリングしました。一部の区画では、EPA（環境保護庁）の大気環境基準を下回るレベルのディーゼル排気ガスが注入されていました。これらの区画では、昆虫が餌とする花を見つける能力が最大90%低下しました。さらに、研究に使用されたカラシナは自家受粉する花であるにもかかわらず、種子発育の指標が最大31%低下しました。これは、大気汚染による受粉の減少が原因と考えられます。
これらの研究結果は、昆虫の花粉媒介者自身が、現在の大気汚染レベルによって特有の課題に直面していることを示しています。しかし、これらの昆虫が直面している他の課題と相まって、大気汚染は問題を引き起こす可能性があります。
幅広いガスを測定するセンサーを提供できます
投稿日時: 2024年8月8日