В новом исследовании, посвященном тому, как опылители находят цветы при сильном фоновом запахе, исследователи Вашингтонского и Аризонского университетов обнаружили, что как естественные запахи растений, так и человеческие источники загрязнения могут скрывать запах желанных цветов.Когда калории от одного кормления цветка дают вам только 15 минут полета, как в случае с изученной табачной роговой молью, введение в заблуждение требует от опылителя энергии и времени. «Местная растительность может маскировать запах цветов, потому что фоновые запахи активируют те же обонятельные каналы мотылька, что и цветочные ароматы», — говорит Джеффри Риффелл, доцент биологии Университета штата Вашингтон. «К тому же химические вещества в этих ароматах аналогичны тем, которые выделяются из выхлопных двигателей, и мы обнаружили, что концентрация загрязняющих веществ, эквивалентная городской среде, может снизить способность опылителей находить цветы».Риффелл — ведущий автор статьи на эту тему в выпуске журнала Science от 27 июня.«Природа может быть сложной, но городская среда — это совершенно другой слой», — сказал Риффелл. «Эти мотыльки не являются важными опылителями в городской среде, но эти же летучие вещества из транспортных средств могут влиять на опылителей, таких как медоносные пчелы или шмели, которые более распространены во многих городских районах».
Ученые использовали химическое устройство обнаружения, называемое масс-спектрометром реакции переноса протона, чтобы впервые отследить запахи, исходящие от цветов в дикой природе, так же, как мотыльки могут с ними столкнуться. С размахом крыльев 4 дюйма взрослые бабочки Manduca sexta могут преодолевать расстояние до 80 миль за вечер в поисках еды и помощников.
Мотыльки примерно эквивалентны собакам по способности обнаруживать запахи, и оба они в несколько тысяч раз более искусны, чем люди. На юго-западе США, где проводились полевые работы, бабочка перемещается к белому, похожему на трубку цветку Sacred Datura, или Datura wrightii, и опыляет его.Мотыльки могут обнаружить цветы на расстоянии сотен ярдов от них и заселиться на них, если не будет слишком много конкурирующих запахов. На юго-западе мотыльки в поисках Sacred Datura могут быть затруднены, потому что цветы часто растут в густых зарослях креозотового куста или Larrea tridentatae.
Несмотря на то, что в названии присутствует «креозот» (креозот является компонентом дегтя), растение на самом деле пахнет миндалем и вишневой содой и выделяет некоторые из тех же ароматических летучих веществ, что и Sacred Datura.По словам Риффелла, даже при отборе проб в пустынной среде ученые обнаружили, что запахи, которые искали мотыльки, могут быть «затоплены» естественной растительностью.Вернувшись в лабораторию, используя аэродинамическую трубу и управляемую компьютером систему стимулирования запаха, бабочки в свободном полете были протестированы, чтобы увидеть, насколько точно они могут различать различные частоты запаха Sacred Datura, а также смеси фоновых запахов от кустов креозота.
Нейронные пути, активированные у бабочек, отслеживались путем вставки 16-канального электрода в антенну бабочки, где бабочка обрабатывает запаховую информацию от своих антенн.Для анализа нейронных записей исследователи разработали классификатор данных распознавания запахов и вычислительную модель, которая позволила им сравнить оценки распознавания между естественными цветочными ароматами и ароматами, встроенными в различные фоны.
Вычислительный анализ показал замечательные результаты, аналогичные результатам в аэродинамической трубе: запахи фона значительно изменили представление запаха цветка и изменили нейронное восприятие цветка.Ученые были удивлены тем, что запахи, которые были лишь отдаленно похожи на запахи, привлекающие моль, например, от выхлопных газов автомобилей и грузовиков, также вводили их в заблуждение.«Мы предполагали, что способность бабочки чувствовать запах цветов будет более специфичной. Вместо этого другие летучие вещества также активировали те же самые обонятельные пути», — сказал Риффелл.
Соавторами статьи от UW biology являются Элиша Сандерс, Билли Медина и Армин Хинтервирт; из Университета прикладной математики, Эли Шлизерман и Натан Куц; и Лейф Абрелл из Университета Аризоны. Работа финансировалась UW.
«Помимо работы с молью, мы также хотели бы узнать, влияют ли эти летучие вещества на других опылителей, таких как пчелы», — сказал Риффелл. «Такая работа может пролить свет на то, влияют ли городские выбросы на опылителей на фермах, прилегающих к городским центрам».