Выхлопные газы дизеля вредны для насекомых: первое исследование влияния на шмелей
Снижение численности насекомых угрожает экосистемам по всему миру. В то время как влияние пестицидов хорошо изучено, о воздействии других антропогенных загрязнителей известно мало. Экологи из Университета Байройта впервые изучили влияние частиц дизельного выхлопа на шмелей.
В двух новых исследованиях, опубликованных в Ecology and Evolution и Journal of Hazardous Materials, показано, что эти частицы PM могут значительно повредить организм шмелей при постоянном попадании с пищей.
В дикой природе выхлопные частицы от автомобилей часто оседают в нектаре цветов, которым питаются шмели. Ученые смоделировали эту ситуацию в лаборатории на шмелях вида Bombus terrestris (шмель земляной). Частицы, сгенерированные при работе четырехцилиндрового дизельного двигателя, добавляли в сахарную воду, которой кормили шмелей. Количество соответствовало обнаруженному в почвах у оживленных дорог.
Анализ показал, что частицы состоят из элементарного углерода, тяжелых металлов и органических веществ, таких как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые токсичны и могут способствовать развитию рака.
Изменения в микробиоме кишечника: признаки ослабления иммунитета
После семи дней потребления частиц с каждым приемом пищи у шмелей наблюдались значительные изменения в составе кишечного микробиома. Ключевая бактерия Snodgrassella, важная для формирования защитной биопленки кишечника, была представлена в очень низком количестве. Такие изменения, как известно, ослабляют иммунитет и устойчивость к патогенам у насекомых, повышая их смертность.
Снижение жировых запасов и повышение смертности
В другом эксперименте шмели потребляли частицы в течение десяти дней. После этого содержание жира в их телах значительно снизилось по сравнению с контрольной группой.
«Снижение жировых запасов указывает на то, что частицы запускают в организме шмелей процессы детоксикации, связанные с повышенным потреблением энергии. Ежедневное попадание выхлопных частиц с пищей подвергает организм шмелей стрессу. Мы наблюдали значительное повышение их смертности», — говорит первый автор Фредерик Хюфтляйн.
Изменения в экспрессии генов: доказательство энергозатратной стрессовой реакции
Анализ транскриптома выявил изменения в экспрессии 324 генов: усиление для 165 генов и снижение для 159. Наблюдаемые изменения можно интерпретировать как свидетельство того, что процессы деградации в организме ускоряются, а процессы биосинтеза замедляются.
«Многое указывает на то, что измененная экспрессия генов — это стрессовая реакция, которая истощает энергетические ресурсы насекомых», — отмечает профессор Хайке Фельдхаар.
Вредное воздействие только при хроническом попадании частиц с пищей
Авторы подчеркивают, что значительные негативные эффекты наблюдались только при хроническом попадании частиц через пищу. Эксперименты, в которых шмели вдыхали частицы, не показали отрицательного влияния на здоровье. Единичное или кратковременное (в течение 48 часов) потребление частиц также не вызывало значимых изменений.
«Решающий фактор для повреждения организма шмелей — хроническое, повторяющееся в течение длительного времени потребление выхлопных частиц», — сообщает доктор Маттиас Шотт.
В естественных условиях даже нелетальное воздействие выхлопных частиц может быть проблематичным, так как шмели обычно подвергаются нескольким стрессовым факторам одновременно (пестициды, высокие температуры и др.).
Междисциплинарное сотрудничество в Байройте
«Около десяти лет назад в многочисленных регионах мира началось быстрое сокращение численности насекомых. Это тревожная тенденция, поскольку насекомые выполняют важные экосистемные функции, такие как опыление, разложение органического материала и контроль вредителей. Теперь ясно, что загрязнение окружающей среды — одна из главных причин этого снижения», — говорит профессор Кристиан Лафорш.