새로운 연구에 따르면 인간 활동으로 발생하는 오염 물질이 동물의 꽃 위치 파악 능력에 어떤 영향을 미치는지 밝혀졌습니다.
교통량이 많은 도로변에는 자동차 배기가스 잔여물, 특히 질소산화물과 오존이 공중에 떠다닙니다. 이러한 오염물질은 많은 산업 시설과 발전소에서도 배출되며, 수 시간에서 수년에 걸쳐 공기 중에 떠다닙니다. 과학자들은 이러한 화학물질이 인체 건강에 해롭다는 사실을 오래전부터 알고 있었습니다. 그런데 최근 들어 이러한 오염물질이 곤충 수분 매개자와 그들을 매개로 살아가는 식물에게도 악영향을 미친다는 증거가 점점 더 많이 나오고 있습니다.
다양한 종류의 대기 오염 물질은 꽃 향기를 구성하는 화학 물질과 반응하여 화합물의 양과 구성을 변화시키는데, 이는 꽃가루 매개자가 꽃을 찾는 능력을 저해합니다. 곤충은 꽃의 모양이나 색깔과 같은 시각적 단서 외에도 각 꽃 종에 고유한 냄새 분자들의 조합인 '냄새 지도'에 의존하여 원하는 식물을 찾습니다. 지표면의 오존과 질소산화물은 꽃 향기 분자와 반응하여 다른 기능을 하는 새로운 화학 물질을 생성합니다.
"이는 곤충이 찾는 냄새 자체를 근본적으로 바꾸는 것입니다."라고 이 문제를 연구하는 영국 생태수문학센터의 대기 과학자 벤 랭포드는 말했습니다.
꽃가루 매개자는 꽃이 분비하는 특정한 화학 물질 조합을 특정 종과 그 종에 관련된 당분 보상과 연관 짓는 법을 학습합니다. 이러한 불안정한 화합물이 반응성이 높은 오염 물질과 접촉하면, 반응으로 인해 꽃 향기 분자의 수와 각 분자 유형의 상대적인 양이 변하여 근본적으로 향기가 바뀝니다.
연구자들은 오존이 꽃 향기 분자에서 발견되는 특정 탄소 결합을 공격한다는 사실을 알고 있습니다. 반면 질소산화물은 다소 수수께끼 같은 존재로, 꽃 향기 분자가 이 화합물과 정확히 어떤 화학적 반응을 보이는지는 아직 명확히 밝혀지지 않았습니다. 레딩 대학교의 연구원인 제임스 라이얼스는 "이러한 향기 지도는 수분 매개자, 특히 활발하게 날아다니는 수분 매개자에게 매우 중요합니다."라고 말했습니다. "예를 들어, 어떤 호박벌은 꽃에서 1미터도 채 안 되는 거리에 있어야만 꽃을 볼 수 있기 때문에 향기는 먹이를 찾는 데 매우 중요합니다."
랭퍼드와 그의 연구팀은 오존이 꽃 향기 기둥의 형태를 정확히 어떻게 변화시키는지 알아내기 위해 연구를 시작했습니다. 그들은 풍동과 센서를 사용하여 꽃이 특유의 향기를 내뿜을 때 만들어내는 향기 구름의 구조를 측정했습니다. 그런 다음 연구팀은 꽃 향기 분자가 있는 풍동에 두 가지 농도의 오존을 주입했는데, 그중 하나는 영국에서 여름철 오존 농도가 높은 시기와 유사한 농도였습니다. 그 결과, 오존이 향기 기둥의 가장자리를 침식하여 폭과 길이를 줄이는 것을 발견했습니다.
연구진은 꿀벌의 주둥이 내밀기 반사 작용을 이용했습니다. 마치 파블로프의 개가 식사 종소리에 침을 흘리는 것처럼, 꿀벌은 설탕과 관련된 냄새에 반응하여 먹이를 먹는 관 역할을 하는 입의 일부인 주둥이를 내밉니다. 과학자들이 꽃에서 6미터 떨어진 곳에서 꿀벌이 일반적으로 감지하는 냄새를 들려주자, 꿀벌들은 52%의 확률로 주둥이를 내밀었습니다. 꽃에서 12미터 떨어진 곳의 냄새를 나타내는 향 화합물을 들려주었을 때는 그 비율이 38%로 감소했습니다.
하지만 오존에 의해 분해된 연기 기둥에서 나타나는 것과 같은 변화를 냄새에 적용했을 때, 꿀벌들은 6미터 거리에서는 32%, 12미터 거리에서는 10%만 반응했습니다. 랭포드는 "냄새를 인식할 수 있는 꿀벌의 수가 이렇게 급격하게 줄어드는 것을 볼 수 있습니다."라고 말했습니다.
이 주제에 대한 연구는 대부분 실험실 환경에서 이루어졌으며, 야외나 곤충의 자연 서식지에서는 거의 진행되지 않았습니다. 이러한 지식 격차를 해소하기 위해 레딩 대학교의 과학자들은 밀밭 일부 구간에 오존이나 디젤 배기가스를 주입하는 펌프를 설치했습니다. 지름 8미터(26피트)의 개방형 원형 실험 공간에서 진행된 이 실험을 통해 연구진은 대기 오염이 다양한 종류의 수분 매개체에 미치는 영향을 평가할 수 있었습니다.
연구팀은 실험 구획에 심은 겨자 식물들을 관찰하며 수분 매개 곤충의 방문 여부를 모니터링했습니다. 일부 구획에는 미국 환경보호청(EPA)의 대기질 기준치 이하로 디젤 배기가스를 주입했습니다. 그 결과, 곤충들이 먹이로 삼는 꽃을 찾는 능력이 최대 90%까지 감소했습니다. 또한, 연구에 사용된 겨자 식물은 자가수분 식물임에도 불구하고, 대기 오염으로 인한 수분 감소 때문에 종자 발달의 일부 지표에서 최대 31%의 감소를 보였습니다.
이러한 연구 결과는 곤충 수분 매개체 자체가 현재의 대기 오염 수준으로 인해 특별한 어려움에 직면하고 있음을 시사합니다. 그러나 대기 오염은 이러한 곤충들이 직면한 다른 문제들과 복합적으로 작용하여 심각한 문제를 야기할 가능성이 높습니다.
당사는 다양한 가스를 측정할 수 있는 센서를 제공할 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 8월 8일