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に影響するかが明らかになった。
交通量の多い道路沿いでは、自動車の排気ガスに含まれる窒素酸化物やオゾンなどの残留物が空気中に漂っている。これらの汚染物質は、多くの工場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続ける。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を以前から知っていた。しかし現在、これらの汚染物質が昆虫による受粉や、それらに依存する植物の生育を阻害していることを示す証拠が増えつつある。
様々な種類の大気汚染物質は、花の香りを構成する化学物質と反応し、化合物の量や組成を変化させることで、受粉媒介者が花を見つける能力を阻害します。昆虫は、花の形や色といった視覚的な手がかりに加えて、それぞれの花の種類に固有の匂い分子の組み合わせである「匂いの地図」に頼って、目的の花を見つけます。地表オゾンや窒素酸化物は、花の香りの分子と反応し、異なる働きをする新たな化学物質を生成します。
「これは、昆虫が探している匂いを根本的に変化させているのです」と、この問題を研究している英国生態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。
受粉媒介者は、花が放出する特有の化学物質の組み合わせを、その特定の種とその花が持つ糖分という報酬と関連付けることを学習します。これらの繊細な化合物が反応性の高い汚染物質に接触すると、反応によって花の香りを構成する分子の数や各分子の相対的な量が変化し、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、窒素酸化物は謎が多く、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明らかになっていません。「この匂いの地図は、特に活発に飛ぶ送粉者にとって非常に重要です」と、レ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種類もいるので、匂いは採餌に非常に重要なのです。」
ラングフォード氏と彼のチームのメンバーは、オゾンが花の香りのプルームの形状をどのように変化させるのかを正確に理解しようと試みた。彼らは風洞とセンサーを用いて、花が特有の香りを放つ際に作り出す香りの雲の構造を測定した。次に研究者たちは、花の香りの分子とともに、2つの濃度のオゾンを風洞内に放出した。そのうちの1つは、オゾン濃度が高くなる夏のイギリスのオゾン濃度に類似している。その結果、オゾンがプルームの端を侵食し、幅と長さを短くすることがわかった。
研究者たちは、ミツバチの吻伸展反射を利用した。パブロフの犬が食事のベルが鳴ると唾液を分泌するように、ミツバチは糖分報酬と関連付けた匂いに反応して、摂食管として機能する口の一部である吻を伸ばす。科学者たちが、ミツバチが通常花から6メートル離れた場所で感じる匂いをミツバチに与えたところ、52％の確率で吻を伸ばした。花から12メートル離れた場所で感じる匂いを表す化合物を与えた場合、この割合は38％に減少した。
しかし、オゾンによって劣化した煙の中で起こるのと同じ変化を匂いに適用したところ、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％しか反応しなかった。「匂いを認識できるミツバチの数が劇的に減少することがわかります」とラングフォード氏は述べた。
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、実験室で行われてきた。この知識のギャップを埋めるため、レディング大学の研究者たちは、オゾンやディーゼル排気ガスを小麦畑の一部に送り込むポンプを設置した。直径26フィート（約8メートル）の屋外リングで行われる実験は、大気汚染が様々な種類の花粉媒介昆虫に与える影響を評価するのに役立つ。
研究チームは、試験区画に植えられたカラシナの株を対象に、受粉媒介昆虫の訪花状況をモニタリングした。一部の実験室では、EPA（米国環境保護庁）の大気質基準を下回る濃度のディーゼル排気ガスが室内に送り込まれた。その結果、昆虫が食料源とする花を見つける能力が最大90%低下した。さらに、研究に使用されたカラシナは自家受粉植物であるにもかかわらず、種子の発育に関するいくつかの指標で最大31%の低下が見られた。これはおそらく、大気汚染による受粉の減少が原因と考えられる。
これらの調査結果は、昆虫の送粉者自身が現在の大気汚染レベルのために特有の課題に直面していることを示している。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高い。
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投稿日時：2024年8月8日