Un equipo de investigadores del Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena, Alemania, y la Universidad de Virginia, EE. UU., Ha estudiado el impacto de la alta contaminación del aire con ozono en la comunicación química entre las flores y los polinizadores. Demostraron que las polillas del tabacoperdió la atracción por el aroma de sus flores preferidas cuando ese olor había sido alterado por el ozono. Este contaminante oxidante perturba la interacción entre una planta y su polinizador, una relación que ha evolucionado durante millones de años. Sin embargo, cuando se les da la oportunidad, los halconesaprenderá rápidamente que un olor desagradablemente contaminado puede producir un néctar nutritivo.
Polinización en el Antropoceno
La polinización es un servicio ecosistémico crítico, que es realizado principalmente por insectos. Las flores atraen insectos usando aromas florales, que son señales químicas por las que los polinizadores pueden tener una preferencia innata. Esta preferencia es el resultado de la relación coevolutiva entreflores y sus polinizadores que ha evolucionado durante millones de años.
Desde hace unos 20 años, el término "Antropoceno" se ha utilizado en la comunidad científica para referirse a la época geológica en la que los seres humanos son responsables de muchos cambios en los procesos biológicos y atmosféricos. Sin embargo, hasta hace poco tiempo se sabía poco sobre laefectos del cambio climático antropogénico y la contaminación atmosférica sobre los olores ambientales naturales que impulsan la comunicación química entre organismos.
Un equipo de investigadores del Instituto Max Planck de Ecología Química y la Universidad de Virginia ha investigado si la contaminación del aire con ozono provocada por los humanos influye en la atracción de una polilla polinizadora por el aroma de una de sus flores favoritas. El ozono es unoxidante, un químico altamente reactivo y contaminante conocido por causar enfermedades respiratorias en humanos. Ahora, también se cree que el ozono cambia los aromas florales que emiten las flores para atraer a sus polinizadores.
Para sus experimentos, los científicos utilizaron la polilla de halcón del tabaco Manduca sexta. "La polilla de halcón Manduca sexta es el modelo perfecto para nuestro estudio. Aunque se siente muy atraída por los olores de las flores, también utiliza su sistema visual para localizar flores.Los halcones atraen a menudo comparten compuestos específicos en su mezcla y son visualmente muy llamativos debido a su color blanco brillante ", dice el líder del estudio Markus Knaden, quien dirige un grupo de investigación en el Departamento de Neuroetología Evolutiva del Instituto Max Planck.
El equipo de investigación determinó primero las composiciones exactas de los olores de las flores, con y sin mayor contenido de ozono, y las concentraciones respectivas de los componentes de olor individuales mediante cromatografía de gases. Para los olores alterados por el ozono, los investigadores utilizaron concentraciones de ozono que puedenmedirse en días calurosos en el hábitat natural de las polillas del tabaco. Probaron las respuestas de las polillas en ensayos de comportamiento en un túnel de viento, lo que permitió al insecto investigar tanto el olor floral original como el olor floral alterado por ozono.
"Nos sorprendió, incluso escandalizó, que la atracción innata por el olor de las flores de tabaco se perdiera por completo en presencia de niveles elevados de ozono", dijo Knaden, al describir lo que se observó durante los experimentos.
Las polillas de halcón del tabaco pueden aprender
Quedaba pendiente la cuestión de si el ozono en el aire estropearía el apetito de las polillas de halcón del tabaco hambrientas y en busca de alimento, o si evitaría que los insectos encuentren su fuente de alimento. ¿Podrían los insectos darse cuenta de que incluso los olores de flores contaminados pueden ofrecer recompensas?Para responder a esta pregunta, los investigadores probaron si las polillas de halcón del tabaco podían aprender a aceptar un aroma inicialmente poco atractivo como señal de comida si lo olían y al mismo tiempo se les ofrecía una recompensa de solución de azúcar. Los investigadores evaluaron varias formas diferentes en las que la polilla podía aprender a reconocer las flores basándoseen el aroma floral alterado por el ozono. Esto fue fundamental para relacionar estos experimentos con el aprendizaje del mundo real. En el mundo real, un aroma floral solo se altera con el ozono cuando se mueve a favor del viento de la flor y se mezcla con el ozono. Para ver si las polillaspodría aprender aromas florales alterados por el ozono incluso cuando están desacoplados de la recompensa de azúcar en la flor, los investigadores desarrollaron un experimento en el que la polilla noo siguen el olor alterado por el ozono a la flor, pero se les presentó el aroma original en la flor que contiene la recompensa de azúcar.
"Aunque anticipamos que Manduca sexta podría aprender nuevos aromas florales y esperábamos que pudieran aprender el aroma floral contaminado de su flor anfitriona, nos sorprendió ver que Manduca sexta podía aprender la mezcla floral contaminada en variosdiferentes formas, incluido el aprendizaje de un aroma contaminado que se disocia de una recompensa de azúcar. Este tipo de aprendizaje, que nos sorprendió encontrar en Manduca sexta, podría ser muy importante en la capacidad de los insectos para utilizar el aprendizaje para hacer frente a sus entornos rápidamente cambiantes.", dice el primer autor Brynn Cook de la Universidad de Virginia. Lo que es especialmente digno de mención y pertinente acerca de este tipo de respuesta a un entorno cambiante es que ocurre en tiempo real y no en escalas de tiempo evolutivas.
La capacidad de aprendizaje de Manduca sexta no está del todo clara
Aunque el estudio muestra que las polillas de halcón del tabaco pueden aprender a depender de penachos alterados por el ozono e inicialmente poco atractivos para reconocer sus flores, la contaminación del aire aún representa un riesgo grave para la polinización y los polinizadores. "El aprendizaje puede ser clave para que los insectos reconozcan sus plantas huésped enambientes contaminados, pero una de las principales preguntas que quedan de nuestro estudio es si los polinizadores serán capaces de encontrar sus flores en primer lugar. Sin reconocer inicialmente los olores, los polinizadores solo tendrán señales visuales para ayudarlos a ubicar las flores hospedadoras para aprenderolor floral alterado por la contaminación? Otro aspecto importante a considerar es que otros polinizadores pueden no tener la misma facilidad para aprender nuevos olores que tiene Manduca sexta. Los polinizadores especializados, por ejemplo, pueden no tener esa flexibilidad en el aprendizaje. Nuestro estudio es solo un comienzoLos estudios de campo serán fundamentales para comprender qué flores e insectos se ven más afectados por qué contaminantes y, probablemente, por qué.ays Cook.
La contaminación del aire y el cambio climático tienen consecuencias de gran alcance para nuestro ecosistema; de ninguna manera se han estudiado y comprendido todos. Por ejemplo, todavía sabemos poco sobre el impacto de los cambios atmosféricos en la comunicación química entre plantas e insectos.No solo se alteran los olores de las plantas, sino también las feromonas sexuales que los insectos femeninos utilizan para atraer a los machos. Los cambios atmosféricos tienen el potencial de causar alteraciones en las feromonas que podrían conducir a fallas en el apareamiento. La mortalidad de los insectos ha aumentado dramáticamente en los últimos años, y los investigadores de todo el mundo están buscandoDesde 2020, el Centro Max Planck de Ecología Química de Insectos de próxima generación, una cooperación entre la Sociedad Max Planck y dos universidades suecas en la que el Instituto Max Planck de Ecología Química y los coautores del estudio, Bill Hansson y MarkusKnaden, juega un papel importante, se ha dedicado a este campo de investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Ecología Química . Original escrito por Markus Knaden. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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