Ô nhiễm không khí có thể làm cho côn trùng không dừng lại để ngửi mùi hoa

Trong một cánh đồng lúa mùa đông, các nhà nghiên cứu tại trang trại Sonning của Đại học Reading ở Anh đã trồng một hệ thống khử trùng không thông thường: tám hình bát giác có chiều dài 8 mét xung quanh các cụm cây mù tây. Mỗi “vòng” có tám cạnh này sẽ bơm ra không khí ozon, khói xăng diesel, sự kết hợp của cả hai, hoặc không gì cả. Mục tiêu của các nhà nghiên cứu là kiểm tra xem những chất ô nhiễm không khí thông thường này có ảnh hưởng đến côn trùng được hấp dẫn bởi hoa cây mù tây hay không.

Ở gần đó, các nhà nghiên cứu trường đã được đào tạo về quan sát phấn hoa đứng yên nhất có thể, chăm chỉ ghi lại số lượng côn trùng đến thăm. Kết quả của nghiên cứu này, được công bố vào tháng 1 trong tạp chí Ô nhiễm Môi trường, cho thấy những con số đó giảm đáng kể ở những vòng phát ra chất ô nhiễm, so với vòng kiểm soát, không bơm ra chất nào.

Các nhà nghiên cứu thực hiện hai đếm riêng biệt. Đếm đầu tiên đếm tổng số lượng bất kỳ loại phấn hoa nào bay vào các vòng và hạ cánh ít nhất trên một bông hoa. So với vòng kiểm soát, số lượng khách đến giảm 69% với diesel, giảm 62% với ozone, và giảm 70% với cả hai chất. Đếm thứ hai tính số lần thăm bởi bốn loài riêng biệt - ong, bướm đêm, bướm, và ruồi đuôi cứng - và tính cả số hoa mà mỗi loài côn trùng cá nhân đã hạ cánh. So với kiểm soát, số lượng hạ cánh giảm 89% với diesel, giảm 83% với ozone, và giảm 90% với cả hai.

“Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng ô nhiễm không khí là một yếu tố gây áp lực tiềm ẩn khác được thêm vào danh sách áp lực ngày càng tăng đối với người gấp rối”—một danh sách đã bao gồm bệnh tật, mất môi trường sống và thuốc trừ sâu, như tác giả chính James Ryalls, một nghiên cứu viên nghiên cứu về hóa sinh học của tương tác giữa cây và côn trùng. Điều này không chỉ là tin xấu cho những chất phấn hoa, mà có thể không thể săn thức ăn hiệu quả giữa ô nhiễm không khí, mà còn là tin xấu cho cây cần phụ thuộc vào côn trùng để sinh sản. Điều này cũng trở nên lo lắng cho con người: Nếu côn trùng không thể thụ phấn cây trồng, có thể chúng ta sẽ mất mát các sản phẩm quan trọng trong nguồn cung ứng thực phẩm.

Lý do khiến số lượng côn trùng đến giảm, theo quan điểm của các nhà nghiên cứu, liên quan đến chất ô nhiễm làm ảnh hưởng đến mùi của hoa. Các nghiên cứu thí nghiệm và mô hình hóa trước đó do các thành viên trong đội của Ryalls và người khác thực hiện đã chứng minh rằng cả khói xăng diesel và ô nhiễm ozone đều có thể tương tác và phân hủy các phân tử mùi được hoa phát ra.

Côn trùng, bao gồm ong và bướm, có khả năng ngửi mùi bằng tai chúng, được phủ bởi các cảm biến giác quan phát hiện các hợp chất mùi. Khả năng ngửi của chúng rất nhạy bén—nhạy hơn nhiều so với người. Khi một bông hoa phát ra các hợp chất hóa học trong một cột mây, hoặc một cột hóa chất, côn trùng sử dụng nó như một bản đồ để tìm ra nó. Nếu một hoặc nhiều hợp chất mùi bị thay đổi do phản ứng với diesel hoặc ozone, thì tỷ lệ và nồng độ các hợp chất trong cột mây sẽ thay đổi. Bản đồ trở nên méo mó, và côn trùng không còn liên kết cột mây đó với bông hoa.

Ozone ở tầng cao được gọi là “ozone tốt” bảo vệ chúng ta khỏi tác động của tia tử ngoại, nhưng ozone ở mức độ đất là khác biệt. Đó là một chất ô nhiễm được phát ra từ ô tô, nhà máy điện, và nhà máy lọc dầu. Ozone ở mức độ đất được quy định ở Hoa Kỳ bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường; nó có thể gây ra tác động có hại cho sức khỏe con người như vấn đề tim và hô hấp, và sự gián đoạn quá trình thụ phấn là một trong những yếu tố mà cơ quan này xem xét khi đặt tiêu chuẩn an toàn. Một báo cáo của Cơ quan Bảo vệ Môi trường năm 2020 trích dẫn một thí nghiệm thí nghiệm trong đó, khi có ozone tăng, ong mật ít có khả năng xác định hướng của mình theo dấu mùi của hoa. “Bằng chứng tổng hợp hỗ trợ ‘một mối quan hệ có khả năng gây ra’ giữa tiếp xúc với ozone và sự biến đổi của tín hiệu giữa cây và côn trùng,” báo cáo kết luận.

Bảy mươi phần triệu bằng một được coi là một nồng độ an toàn của ozone, và 53 ppb được coi là an toàn cho dioxide nitơ, theo tiêu chuẩn của Cơ quan Bảo vệ Môi trường. Trong những vòng thí nghiệm của Ryalls, nồng độ ozone là khoảng 35 ppb, và nồng độ dioxide nitơ, một thành phần của khói xăng diesel, là khoảng 21 ppb. Các mức sử dụng trong thí nghiệm bằng khoảng một nửa so với nồng độ ozone và khói xăng diesel bên cạnh một trong những con đường bận rộn nhất của London, theo lời Ryalls. “Mức độ trung bình của các chất ô nhiễm không khí thông thường có thể làm giảm tỷ lệ mà côn trùng tự do tìm kiếm và thụ phấn hoa,” ông nói về kết luận nghiên cứu của mình. “Sự giảm này chúng tôi quan sát dưới điều kiện thực tế nghiên cứu nghiêm trọng hơn chúng tôi dự kiến từ các nghiên cứu thí nghiệm và mô hình hóa trước đó.”

Mặc dù một số loại cây trồng được thụ phấn bởi gió, nhưng loại khác hoàn toàn phụ thuộc vào côn trùng. “Nếu chúng ta mất hết côn trùng thụ phấn ngày mai, chúng ta sẽ không còn có khả năng sản xuất hạt cacao, hạt hạt brazil, và một số loại trái cây, mà thụ phấn là quan trọng cho sự sinh sản,” Ryalls nói—những loại này bao gồm táo, nam việt quất, và dưa hấu. Các loại cây như quả mâm xôi, quả anh đào, và hạt hạnh nhân hoàn toàn phụ thuộc vào ong mật để thụ phấn.

“Có thể còn có những tác động rộng lớn hơn,” ông tiếp tục. “Ví dụ, các feromon là mùi không khí được một loại côn trùng sản xuất để thu hút một đối tác cùng loại, và, nếu giao tiếp feromon bị gián đoạn theo cách tương tự, nó có thể dẫn đến tình trạng côn trùng khó khăn trong việc tìm đối tác, điều này có thể ảnh hưởng đến đa dạng côn trùng.” Trên thực tế, một dự án tiến sĩ tại Đại học Reading hiện đang khám phá làm thế nào ô nhiễm không khí ảnh hưởng đến feromon của côn trùng.

“Tác động của khói xăng diesel và ozone đối với côn trùng thụ phấn và dịch vụ tổng thể của quá trình thụ phấn hiện vẫn chưa được hiểu rõ,” Jaret Daniels, giáo sư kỹ sư bảo tồn côn trùng và người quản lý tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Florida, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết. Nhưng, ông thêm vào đó, có lý khi giả định rằng ô nhiễm mọi loại—dù đó là ánh sáng, tiếng ồn, hay hóa chất—affects thụ phấn một cách nào đó.

Gián đoạn quá trình thụ phấn, một “dịch vụ chìa khoá” cho hệ sinh thái và nông nghiệp, với các khí thải liên quan đến nhiên liệu hóa thạch có tiềm năng ảnh hưởng đến sự chống chọi với biến đổi khí hậu và an ninh lương thực trong tương lai, theo Daniels. Các nghiên cứu như này “đặc biệt quan trọng với dân số toàn cầu đang tăng, và đặc biệt quan trọng cho môi trường đô thị đang ngày càng phát triển nơi ô nhiễm có thể đặc biệt cao,” ông nói.

Mark Carroll, một nhà nghiên cứu côn trùng tại Trung tâm Nghiên cứu Ong Carl Hayden thuộc USDA, đồng tình rằng nghiên cứu này đóng góp vào hệ thống văn học về ô nhiễm không khí và côn trùng thụ phấn, nhưng ông nói rằng bức tranh lớn cần được hiểu rõ hơn. Ví dụ, ông tự hỏi liệu côn trùng có bị ngăn chặn vì họ không thể ngửi mùi hoa đúng cách hay không. Thay vào đó, ông đề xuất, có lẽ chúng chỉ đơn giản là bị đẩy lùi bởi ô nhiễm vì nó mùi khá khó chịu đối với chúng.

Ryalls nói rằng thí nghiệm của họ đã kiểm soát khả năng này bằng cách đặt các cái bẫy màu vàng sáng trong mỗi vòng. (Côn trùng thụ phấn đặc biệt hấp dẫn bởi màu vàng.) Các cái bẫy, được sử dụng để giảm số lượng côn trùng, thường chứa một chất keo hoặc chất lỏng chết côn trùng, chẳng hạn như nước hoặc dầu. Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu sử dụng chúng để đo lường bao nhiêu côn trùng bay vào mỗi vòng khi không có dấu hiệu của hoa. Họ thấy số lượng côn trùng thụ phấn bị bắt giữ tương tự trong các bẫy, dẫn họ kết luận rằng các chất ô nhiễm có vẻ không ảnh hưởng đến hoạt động tổng quát của côn trùng thụ phấn trong mỗi khu vực hay khả năng sinh lý của chúng để bay vào vòng. Nói cách khác, các vòng và chất ô nhiễm của chúng không có vẻ làm côn trùng sợ hãi toàn bộ—nó chỉ làm giảm cơ hội của chúng thực sự hạ cánh lên hoa.

Thiết kế thí nghiệm ở trang trại Sonning về cơ bản mô phỏng một cánh đồng bên cạnh một con đường bận rộn, và cả Daniels lẫn Carroll đều nói rằng nên tốt nghiệp các nghiên cứu trong tương lai để thử nghiệm lại những kết quả này ở các địa điểm khác nhau. “Cách mà điều này diễn ra khi chất ô nhiễm liên tục hiện diện trên quy mô rộng, như trong một thung lũng đầy sương mù, nên là điều rất quan trọng,” Carroll nói.

Ryalls nói rằng đội của ông có kế hoạch thực hiện các thử nghiệm trên quy mô lớn hơn, cũng như “các nghiên cứu thí nghiệm để xác định cơ chế cụ thể vì sao một số loài hoặc nhóm côn trùng bị ảnh hưởng nhiều hơn so với những loại khác.” Nhưng cho đến nay, ông nói, công việc của ông đã là một điểm dữ liệu khác cho thấy nguy hiểm của các chất thải công nghiệp. “Tác động tiêu cực của chất ô nhiễm không khí đối với côn trùng thụ phấn, ngay cả ở mức độ tương đối thấp, chỉ làm tăng thêm vào hàng loạt lý do chúng ta nên chuyển đổi khỏi việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch càng nhanh càng tốt,” ông nói.

• 📩 Thông tin mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Đăng ký nhận bản tin của chúng tôi!
• Lái xe khi bị ma túy? Bên trong sự tìm kiếm công nghệ cao để tìm hiểu điều đó
• Bạn (có thể) cần bằng sáng chế cho con voi lông xù đó
• Trí tuệ nhân tạo của Sony điều khiển chiếc xe đua như một nhà vô địch
• Làm thế nào để bán chiếc đồng hồ thông minh hoặc máy đo sức khỏe cũ của bạn
• Crypto đang tài trợ cho quốc phòng Ukraine và hacktivists
• 👁️ Khám phá trí tuệ nhân tạo như chưa bao giờ có với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
• 🏃🏽‍♀️ Muốn có những công cụ tốt nhất để duy trì sức khỏe? Hãy kiểm tra sự chọn lựa của đội ngũ Gear của chúng tôi về những chiếc máy đo sức khỏe, đồ dùng chạy bộ (bao gồm giày và tất), và tai nghe tốt nhất