I fumi disgustosi pongono problemi agli impollinatori

I ricercatori hanno scoperto che i radicali nitrati (NO3) presenti nell’aria degradano le sostanze chimiche profumate rilasciate da un comune fiore selvatico, riducendo drasticamente i segnali basati sul profumo su cui fanno affidamento gli impollinatori notturni per individuare il fiore. Nell’atmosfera, l’NO3 è prodotto da reazioni chimiche tra gli altri ossidi di azoto, che a loro volta vengono rilasciati dalla combustione di gas e carbone provenienti da automobili, centrali elettriche e altre fonti. I risultati, pubblicati il ​​9 febbraio sulla rivista Scienza, sono i primi a dimostrare come l’inquinamento notturno crei una catena di reazioni chimiche che degradano gli stimoli olfattivi, lasciando i fiori non rilevabili dall’olfatto. I ricercatori hanno anche stabilito che l’inquinamento probabilmente ha un impatto mondiale sull’impollinazione.

Il team, co-guidato da Jeff Riffell, professore di biologia della UW, e Joel Thornton, professore di scienze atmosferiche della UW, ha studiato la pallida enotera (Oenothera pallida). Questo fiore selvatico cresce in ambienti aridi negli Stati Uniti occidentali. Hanno scelto questa specie perché i suoi fiori bianchi emettono un profumo che attira un gruppo eterogeneo di impollinatori, comprese le falene notturne, che sono uno dei suoi impollinatori più importanti.

Nei siti sul campo nella parte orientale di Washington, i ricercatori hanno raccolto campioni di profumo dai fiori di enotera pallidi. Tornati in laboratorio, hanno utilizzato tecniche di analisi chimica per identificare le dozzine di singole sostanze chimiche che compongono il profumo dei fiori di campo.

“Quando annusi una rosa, stai annusando un bouquet diversificato composto da diversi tipi di sostanze chimiche”, ha detto Riffell. “Lo stesso vale per quasi tutti i fiori. Ognuno ha il proprio profumo costituito da una ricetta chimica specifica.”

Una volta identificate le singole sostanze chimiche che compongono il profumo del fiore di campo, il team ha utilizzato una tecnica più avanzata chiamata spettrometria di massa per osservare come ciascuna sostanza chimica all’interno del profumo reagiva all’NO3. Hanno scoperto che la reazione con NO3 ha quasi eliminato alcune sostanze chimiche profumate. In particolare, l’inquinante ha decimato i livelli di composti aromatici monoterpenici, che in esperimenti separati le tarme hanno trovato più attraenti.

Le falene, che odorano attraverso le loro antenne, hanno una capacità di rilevamento degli odori più o meno equivalente a quella dei cani – e diverse migliaia di volte più sensibile dell’olfatto umano. La ricerca suggerisce che diverse specie di falene possono rilevare odori a chilometri di distanza, secondo Riffell.

Utilizzando una galleria del vento e un sistema di stimolazione degli odori controllato dal computer, il team ha studiato l’efficacia di due specie di falene: la sfinge rivestita di bianco (Hyles lineata) e la falena del tabacco (Manduca sesta) – potrebbe localizzare e volare verso i profumi. Quando i ricercatori hanno introdotto il profumo normale dell’enotera pallida, entrambe le specie volavano prontamente verso la fonte del profumo. Ma quando i ricercatori hanno introdotto il profumo e l’NO3 a livelli tipici di un ambiente urbano notturno, ManducaLa precisione di è diminuita del 50% e Hyles – uno dei principali impollinatori notturni di questo fiore – non è riuscito a individuarne affatto la fonte.

Esperimenti in un ambiente naturale hanno confermato questi risultati. Negli esperimenti sul campo, il team ha dimostrato che le falene visitavano un fiore finto emettendo un profumo inalterato tanto spesso quanto ne visitavano uno vero. Ma, se trattassero prima l’odore con NO3, i livelli di visita delle tarme diminuivano fino al 70%.

“L’NO3 sta davvero riducendo la ‘portata’ di un fiore: quanto lontano il suo profumo può viaggiare e attirare un impollinatore prima che si decomponga e diventi non rilevabile”, ha detto Riffell.

Il team ha anche confrontato l’impatto delle condizioni di inquinamento diurno e notturno sulle sostanze chimiche profumate dei fiori selvatici. L’inquinamento notturno ha avuto un effetto molto più distruttivo sulla composizione chimica del profumo rispetto all’inquinamento diurno. I ricercatori ritengono che ciò sia in gran parte dovuto alla luce solare che degrada l’NO3.

Il team ha utilizzato un modello computerizzato che simula sia i modelli meteorologici globali che la chimica atmosferica per individuare le aree che hanno maggiori probabilità di avere problemi significativi con la comunicazione tra piante e impollinatori. Le aree identificate includono il Nord America occidentale, gran parte dell’Europa, il Medio Oriente, l’Asia centrale e meridionale e l’Africa meridionale.

“Al di fuori dell’attività umana, alcune regioni accumulano più NO3 a causa di fonti naturali, geografia e circolazione atmosferica”, ha affermato Thornton, aggiungendo che le fonti naturali di NO3 includono incendi e fulmini. “Ma l’attività umana sta producendo più NO3 ovunque. Volevamo capire come queste due fonti – naturale e umana – si combinano e dove i livelli potrebbero essere così alti da interferire con la capacità degli impollinatori di trovare fiori”.

I ricercatori sperano che il loro studio sia solo il primo di molti che aiuti a scoprire l’intera portata del fallimento degli impollinatori.

“Il nostro approccio potrebbe servire come tabella di marcia per altri per indagare su come gli inquinanti influiscono sulle interazioni pianta-impollinatore e per arrivare davvero ai meccanismi sottostanti”, ha affermato Thornton. “È necessario questo tipo di approccio olistico, soprattutto se si vuole capire quanto sia diffusa la rottura delle interazioni pianta-impollinatore e quali saranno le conseguenze”.

Lo studio evidenzia i pericoli dell’inquinamento provocato dall’uomo e le sue implicazioni per tutti gli impollinatori, nonché per il futuro dell’agricoltura.

“L’inquinamento causato dalle attività umane sta alterando la composizione chimica dei segnali olfattivi critici, e alterandola a tal punto che gli impollinatori non possono più riconoscerlo e rispondervi”, ha affermato Riffell.

Circa tre quarti delle oltre 240.000 specie di piante da fiore si affidano agli impollinatori, ha affermato Riffell. E più di 70 specie di impollinatori sono in pericolo o minacciate.

L’autore principale dell’articolo è Jeremy Chan, un ricercatore post-dottorato presso l’Università di Copenaghen che ha condotto questo studio come studente di dottorato in biologia. I coautori sono Sriram Parasurama del Dipartimento di Biologia dell’UW; Rachel Atlas, ricercatrice post-dottorato presso l’Istituto Pierre Simon Laplace in Francia che ha partecipato a questo studio come studentessa di dottorato in scienze dell’atmosfera; Ursula Jongebloed, dottoranda dell’UW in scienze atmosferiche; Ruochong Xu, dottorando presso l’Università Tsinghua in Cina; Becky Alexander, professoressa di scienze atmosferiche della UW; e Joseph Langenhan, professore di chimica all’Università di Seattle. La ricerca è stata finanziata dall’Air Force Office of Scientific Research, dalla National Science Foundation, dal National Institutes of Health, dal Human Frontiers in Science Program e dall’Università di Washington.