آسیب‌هایی که آلودگی هوا می‌تواند داشته باشد بسیار گسترده و شناخته شده است: مواد شیمیایی تولید شده توسط فعالیت‌های انسانی می‌توانند گرما را در جو به دام بیندازند، شیمی اقیانوس‌ها را تغییر دهند و به روش‌های بی‌شماری به سلامت انسان آسیب بزنند.
اکنون، یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که آلودگی هوا ممکن است جذابیت گل‌ها را برای حشرات گرده‌افشان کاهش دهد. محققان در روز پنجشنبه در Science گزارش دادند که ترکیباتی به نام رادیکال‌های نیترات، که می‌توانند در هوای شبانه شهری به وفور وجود داشته باشند، رایحه منتشر شده از گل پامچال رنگ‌پریده را به شدت کاهش می‌دهند و بازدید از پروانه‌های گرده‌افشان شاهین را کاهش می‌دهند.
این آلودگی حسی می‌تواند اثرات گسترده‌ای داشته باشد، در تولید مثل گیاهان اختلال ایجاد کند و تولید میوه‌هایی که بسیاری از گونه‌ها از جمله انسان را تغذیه می‌کنند، کاهش دهد. همچنین می‌تواند گرده‌افشان‌هایی را که به شهد گل متکی هستند و در حال حاضر کاهش جهانی را تجربه می‌کنند، تهدید کند.
جوئل تورنتون، شیمیدان اتمسفر در دانشگاه واشنگتن و نویسنده این مطالعه جدید می گوید: «ما در مورد قرار گرفتن انسان در معرض آلودگی هوا بسیار نگران هستیم، اما یک سیستم زندگی کامل در آنجا وجود دارد که در معرض همان آلاینده ها نیز قرار دارد. ما واقعاً به تازگی کشف می کنیم که تأثیرات آلودگی هوا چقدر عمیق است.»
این پروژه توسط دکتر تورنتون رهبری شد. همکارش جف ریفل، نوروبیولوژیست حسی و بوم شناس در دانشگاه واشنگتن. و دانشجوی دکترای مشترکشان جرمی چان که اکنون محقق دانشگاه ناپل است.
این مطالعه بر روی گل مغربی کم رنگ، گیاهی با گل های ظریف که در شب باز می شوند، متمرکز است. گرده افشان های اصلی آن شامل پروانه های شاهین است که دارای آنتن های بسیار حساس برای تشخیص بو هستند. دکتر ریفل گفت: “آنها از نظر حساسیت شیمیایی به اندازه یک سگ خوب هستند.”
رایحه گل یک دسته گل بویایی پیچیده است که حاوی ترکیبات شیمیایی زیادی است. برای شناسایی مواد تشکیل دهنده رایحه گل پامچال، دانشمندان کیسه های پلاستیکی را روی شکوفه ها بستند و نمونه هایی از هوای معطر را ضبط کردند. هنگامی که تیم این نمونه ها را در آزمایشگاه تجزیه و تحلیل کرد، 22 جزء شیمیایی متمایز را شناسایی کرد.
دانشمندان سپس فعالیت الکتریکی آنتن پروانه ها را در هنگام قرار گرفتن در معرض این ترکیبات رایحه ثبت کردند. آنها دریافتند که پروانه ها به ویژه به گروهی از ترکیبات به نام مونوترپن ها حساس هستند که به بوی تازه و همیشه سبز مخروطیان کمک می کند.
محققان از این عطرهای جذاب برای ساختن رایحه شبیه سازی شده گل پامچال خود استفاده کردند. سپس، رادیکال‌های ازن و نیترات را اضافه کردند که هر دو می‌توانند با ورود آلاینده‌های تولید شده توسط احتراق سوخت‌های فسیلی به اتمسفر ایجاد شوند. ازن که در حضور نور خورشید تشکیل می شود، در طول روز فراوان است، در حالی که رادیکال های نیترات که در اثر نور خورشید تجزیه می شوند، در شب غالب هستند.
دانشمندان ابتدا ازن را به عطر پامچال اضافه کردند و مقداری تخریب شیمیایی را مشاهده کردند که غلظت دو مونوترپن کلیدی تقریباً 30 درصد کاهش یافت. آنها سپس رادیکال‌های نیترات را به ترکیب اضافه کردند که بسیار مضرتر بود و این جذب‌کننده‌های کلیدی شب پره را تا 84 درصد در مقایسه با سطوح اولیه‌شان کاهش داد. دکتر تورنتون گفت که آنها «تقریباً کاملاً از بین رفته بودند».
برای ارزیابی اثرات روی دو گونه از پروانه شاهین، دانشمندان یک گل مصنوعی را در انتهای یک تونل باد قرار دادند که عطر شبیه‌سازی شده گل پامچال را منتشر می‌کرد. پروانه هایی که در انتهای دیگر رها می شوند اغلب راه خود را به گل پیدا می کنند.
اما زمانی که گل تقلبی عطری را منتشر کرد که توسط رادیکال‌های نیترات تجزیه شده بود، پروانه‌ها تزلزل کردند. نرخ بازدید از گل برای پروانه شاهین تنباکو تا 50 درصد کاهش یافت، در حالی که پروانه ابوالهول با خط سفید دیگر اصلاً از گل بازدید نکردند. محققان دریافتند افزودن ازن به تنهایی هیچ تاثیری بر رفتار پروانه ها ندارد.
دانشمندان این یافته ها را در طبیعت با قرار دادن گل های مصنوعی در گیاهان پامچال تکرار کردند. گل‌هایی که رایحه‌ای رایحه تخریب‌شده از آلودگی منتشر می‌کنند در طول یک شب 70 درصد کمتر از شب پره شاهین بازدید می‌کنند. محققان دریافتند که نسبت به آنهایی که رایحه ای دست نخورده را منتشر می کنند. آنها محاسبه کردند که این کاهش گرده افشانی پامچال را به اندازه کافی کاهش می دهد تا تولید میوه را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. دکتر ریفل گفت: “محیط شیمیایی نقش بسیار عمیقی در شکل دادن به این جوامع زیست محیطی ایفا می کند.”
محققان بر این باورند که این مشکل بسیار فراتر از پروانه شاهین و پامچال است. بسیاری از گرده افشان ها به مونوترپن ها حساس هستند که در بوهای گل رایج هستند. با استفاده از مدل‌سازی محاسباتی، محققان محاسبه کردند که در بسیاری از شهرهای جهان، آلودگی از دوران پیش از صنعتی شدن بیش از 75 درصد فاصله تشخیص بو را کاهش داده است.