Забруднення повітря може порушувати роботу мурашиних колоній через руйнування їхніх хімічних сигналів. Дослідники з Max-Planck Institute for Chemical Ecology встановили, що підвищений рівень озону в міському повітрі змінює «запах» мурах, через що вони не впізнають своїх одноплемінників і стають агресивними. Результати опубліковані в Proceedings of the National Academy of Sciences. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження.
Озон і хімічна комунікація мурашиної колонії
Мурашина колонія функціонує завдяки складній системі хімічної комунікації. Кожна особина має специфічний «запах», сформований із кутикулярних вуглеводнів — стабільних алканів і колоніально-специфічної суміші алкенів. Саме ці сполуки забезпечують розпізнавання «свій — чужий» усередині колонії.
Дослідження під керівництвом науковців із Max-Planck Institute показало, що озон як окиснювальний забруднювач активно реагує з алкенами. Унаслідок цього відбувається їх деградація, а хімічний профіль мурах змінюється. Навіть невелика кількість алкенів має критичне значення для специфічності колоніального запаху. Руйнування цих сполук порушує механізм соціальної ідентифікації.
Йдеться саме про приземний тропосферний озон — компонент фотохімічного смогу, який утворюється під дією сонячного світла внаслідок реакцій між оксидами азоту та леткими органічними сполуками, що надходять у повітря переважно від транспорту та промисловості. Це не пов’язано з озоновою дірою в стратосфері.
У сільській місцевості концентрація озону зазвичай становить близько 10 частин на мільярд (ppb), тоді як у містах може коливатися від 30 до 200 ppb, особливо в літній період. Саме такі показники вчені моделювали в лабораторних умовах.
Експеримент Max-Planck Institute і поведінкова реакція
У межах експерименту дослідники протестували шість видів мурах, серед яких — Lasius niger. Комах піддавали впливу повітря з концентрацією озону 100 ppb протягом 20 хвилин — рівень, характерний для забрудненого міського повітря влітку.
Після повернення до колонії мурахи демонстрували змінену поведінку. У п’яти з шести видів було зафіксовано агресію до особин із тієї ж колонії, які зазнали впливу озону. Робочі мурахи атакували своїх побратимів, сприймаючи їх як чужинців.
Перший автор дослідження Нань-Цзі Цзян (Nan-Ji Jiang) зазначив, що команда очікувала певного впливу озону на розпізнавання, однак масштаб поведінкових змін виявився несподіваним. За словами співавтора Маркуса Кнадена (Markus Knaden), навіть невелика частка алкенів є критично важливою для точності колоніального «підпису».
В окремому експерименті невеликі функціональні колонії разом із личинками також піддали впливу озону. Було зафіксовано порушення догляду за потомством, що призводило до загибелі частини личинок. Це свідчить про вплив забруднення повітря не лише на поведінку дорослих особин, а й на репродуктивний успіх колонії.
Водночас автори наголошують: дослідження проводилося в лабораторних умовах. Воно не оцінює довгострокову адаптацію мурах у природі та не вимірює безпосередній вплив на популяції в екосистемах.
Забруднення повітря і глобальне скорочення комах
У світі описано близько 30 тисяч видів мурах. За оцінками попередніх глобальних досліджень біомаси комах, мурахи можуть становити біомасу, співмірну із сукупною біомасою всіх птахів і ссавців. Вони виконують ключові екосистемні функції: розпушують ґрунт, поширюють насіння, беруть участь у розкладанні органічних решток.
Мурахи є соціальними організмами — тобто мають чіткий поділ праці, спільний догляд за потомством і репродуктивну ієрархію. Порушення механізмів внутрішньої комунікації може впливати на стабільність таких складних соціальних систем.
Глобальне скорочення комах зазвичай пов’язують із пестицидами, зміною клімату та втратою середовищ існування. Однак нові дані вказують на додатковий фактор — забруднення повітря, яке може руйнувати хімічні сигнали. Раніше окиснювальні забруднювачі вже пов’язували з порушенням взаємодії між квітами та запилювачами, а також зі зміною феромонної комунікації в деяких видів мух.
Отримані результати свідчать, що вплив озону може виходити за межі окремих видів і потенційно впливати на функціонування еусоціальних колоній загалом.
