มลพิษทางอากาศเป็นข่าวร้ายสำหรับแมลงผสมเกสรเช่นกัน

การศึกษาวิจัยใหม่เผยให้เห็นว่ามลพิษจากกิจกรรมของมนุษย์ส่งผลต่อความสามารถในการระบุตำแหน่งของดอกไม้อย่างไร

ตลอดเส้นทางที่พลุกพล่าน เศษซากไอเสียรถยนต์จะลอยอยู่ในอากาศ ซึ่งรวมถึงไนโตรเจนออกไซด์และโอโซน สารมลพิษเหล่านี้ซึ่งถูกปล่อยออกมาจากโรงงานอุตสาหกรรมและโรงไฟฟ้าหลายแห่ง ลอยอยู่ในอากาศนานหลายชั่วโมงหรือหลายปี นักวิทยาศาสตร์รู้มานานแล้วว่าสารเคมีเหล่านี้เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ แต่ปัจจุบัน มีหลักฐานที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ชี้ให้เห็นว่าสารมลพิษเหล่านี้ยังทำให้ชีวิตของแมลงผสมเกสรและพืชที่พึ่งพาอาศัยพวกมันยากลำบากขึ้นอีกด้วย

มลพิษทางอากาศแต่ละประเภททำปฏิกิริยากับสารเคมีที่ก่อให้เกิดกลิ่นของดอกไม้ ทำให้ปริมาณและองค์ประกอบของสารประกอบเปลี่ยนแปลงไป จนขัดขวางความสามารถของแมลงผสมเกสรในการระบุตำแหน่งของดอกไม้ นอกจากการมองหาสัญญาณทางสายตา เช่น รูปร่างหรือสีของดอกไม้แล้ว แมลงยังอาศัย "แผนที่กลิ่น" ซึ่งเป็นการรวมกันของโมเลกุลกลิ่นเฉพาะตัวของดอกไม้แต่ละชนิด เพื่อระบุตำแหน่งของพืชที่ต้องการ โอโซนและไนโตรเจนออกไซด์ที่ระดับพื้นดินทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของกลิ่นดอกไม้ ก่อให้เกิดสารเคมีชนิดใหม่ที่ทำงานแตกต่างออกไป

“มันเป็นการเปลี่ยนแปลงกลิ่นที่แมลงกำลังมองหาอย่างแท้จริง” เบน แลงฟอร์ด นักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศจากศูนย์นิเวศวิทยาและอุทกวิทยาแห่งสหราชอาณาจักร ผู้ทำการวิจัยประเด็นนี้กล่าว

แมลงผสมเกสรเรียนรู้ที่จะเชื่อมโยงสารเคมีที่ดอกไม้ปล่อยออกมากับสายพันธุ์เฉพาะและสารให้ความหวานที่เกี่ยวข้อง เมื่อสารประกอบที่บอบบางเหล่านี้สัมผัสกับสารมลพิษที่มีปฏิกิริยาสูง ปฏิกิริยาเหล่านี้จะเปลี่ยนแปลงจำนวนโมเลกุลของกลิ่นดอกไม้ รวมถึงปริมาณสัมพัทธ์ของโมเลกุลแต่ละชนิด ส่งผลให้กลิ่นเปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง

นักวิจัยทราบว่าโอโซนทำลายพันธะคาร์บอนชนิดหนึ่งที่พบในโมเลกุลของกลิ่นดอกไม้ ในทางกลับกัน ไนโตรเจนออกไซด์ยังคงเป็นปริศนาอยู่ และยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าโมเลกุลของกลิ่นดอกไม้ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับสารประกอบประเภทนี้อย่างไร “แผนที่กลิ่นนี้มีความสำคัญมากสำหรับแมลงผสมเกสร โดยเฉพาะอย่างยิ่งแมลงผสมเกสรที่บินได้” เจมส์ ไรออลส์ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเรดดิงกล่าว “ตัวอย่างเช่น ผึ้งบัมเบิลบีบางชนิดสามารถมองเห็นดอกไม้ได้เฉพาะเมื่ออยู่ห่างจากดอกไม้น้อยกว่าหนึ่งเมตร ดังนั้นกลิ่นจึงมีความสำคัญอย่างมากต่อการหาอาหารของพวกมัน”
แลงฟอร์ดและสมาชิกคนอื่นๆ ในทีมของเขาพยายามทำความเข้าใจว่าโอโซนเปลี่ยนแปลงรูปร่างของกลุ่มกลิ่นดอกไม้ได้อย่างไร พวกเขาใช้อุโมงค์ลมและเซ็นเซอร์เพื่อวัดโครงสร้างของกลุ่มกลิ่นที่ดอกไม้สร้างขึ้นเมื่อปล่อยกลิ่นหอมอันเป็นเอกลักษณ์ จากนั้นนักวิจัยได้ปล่อยโอโซนที่ความเข้มข้นสองระดับ โดยระดับหนึ่งใกล้เคียงกับที่สหราชอาณาจักรพบในช่วงฤดูร้อนเมื่อระดับโอโซนสูงขึ้น เข้าไปในอุโมงค์ที่มีโมเลกุลของกลิ่นดอกไม้ พวกเขาพบว่าโอโซนกัดกร่อนขอบของกลุ่มกลิ่น ทำให้ความกว้างและความยาวสั้นลง

จากนั้นนักวิจัยได้ใช้ประโยชน์จากปฏิกิริยารีเฟล็กซ์ของผึ้งน้ำหวานที่เรียกว่า การยืดงวง (proboscis extension) เช่นเดียวกับสุนัขของพาฟลอฟ ซึ่งจะน้ำลายไหลเมื่อได้ยินเสียงระฆังดินเนอร์ ผึ้งจะยื่นปากส่วนหนึ่งที่ทำหน้าที่เป็นท่อป้อนอาหารที่เรียกว่า งวง เพื่อตอบสนองต่อกลิ่นที่พวกมันเชื่อมโยงกับรางวัลน้ำตาล เมื่อนักวิทยาศาสตร์นำกลิ่นไปให้ผึ้งเหล่านี้ ซึ่งปกติแล้วพวกมันจะรับรู้ได้ในระยะ 6 เมตรจากดอกไม้ พวกมันจะยื่นงวงออกมา 52 เปอร์เซ็นต์ของเวลาทั้งหมด แต่จำนวนครั้งของสารประกอบกลิ่นที่แสดงถึงกลิ่นที่อยู่ห่างจากดอกไม้ 12 เมตรจะลดลงเหลือ 38 เปอร์เซ็นต์ของเวลาทั้งหมด

อย่างไรก็ตาม เมื่อพวกเขาใช้การเปลี่ยนแปลงแบบเดียวกับที่เกิดขึ้นกับกลิ่นในควันที่ถูกโอโซนทำลาย ผึ้งจะตอบสนองเพียง 32 เปอร์เซ็นต์ที่ระยะหกเมตร และ 10 เปอร์เซ็นต์ที่ระยะ 12 เมตร “คุณจะเห็นว่าจำนวนผึ้งที่สามารถจดจำกลิ่นได้ลดลงอย่างมาก” แลงฟอร์ดกล่าว

งานวิจัยส่วนใหญ่ในหัวข้อนี้ดำเนินการในห้องปฏิบัติการ ไม่ใช่ในสนามหรือแหล่งที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติของแมลง เพื่อแก้ไขช่องว่างความรู้นี้ นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเรดดิ้งได้ติดตั้งปั๊มที่สูบโอโซนหรือไอเสียดีเซลเข้าไปในพื้นที่บางส่วนของทุ่งข้าวสาลี การทดลองที่จัดขึ้นในวงแหวนเปิดโล่งขนาด 26 ฟุต ช่วยให้นักวิจัยประเมินผลกระทบของมลพิษทางอากาศต่อแมลงผสมเกสรชนิดต่างๆ

ทีมนักวิจัยได้ติดตามตรวจสอบชุดต้นมัสตาร์ดในแปลงทดลองเพื่อให้แมลงผสมเกสรเข้ามาเยี่ยมชม บางห้องทดลองมีการสูบไอเสียดีเซลเข้ามาในระดับที่ต่ำกว่ามาตรฐานคุณภาพอากาศโดยรอบของสำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ในพื้นที่เหล่านี้ พบว่าแมลงมีความสามารถในการหาดอกไม้ที่พวกมันพึ่งพาอาศัยเป็นอาหารลดลงถึง 90 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ ต้นมัสตาร์ดที่ใช้ในการศึกษานี้ แม้จะเป็นดอกไม้ที่ผสมเกสรได้เอง แต่กลับมีอัตราการเติบโตเมล็ดลดลงถึง 31 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งน่าจะเป็นผลมาจากการผสมเกสรที่ลดลงจากมลพิษทางอากาศ

ผลการวิจัยเหล่านี้บ่งชี้ว่าแมลงผสมเกสรเองก็เผชิญกับความท้าทายเฉพาะตัวอันเนื่องมาจากระดับมลพิษทางอากาศในปัจจุบัน แต่เมื่อพิจารณาร่วมกับความท้าทายอื่นๆ ที่แมลงเหล่านี้เผชิญ มลพิษทางอากาศมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดปัญหาใน

เรามีเซ็นเซอร์สำหรับวัดก๊าซได้หลากหลายชนิด