새로운 연구에 따르면 인간 활동으로 인한 오염 물질이 꽃을 찾는 능력에 어떤 영향을 미치는지 밝혀졌습니다.
혼잡한 도로를 따라 자동차 배기가스 잔여물이 대기에 떠다니는데, 그중에는 질소산화물과 오존도 포함됩니다. 많은 산업 시설과 발전소에서도 배출되는 이러한 오염 물질은 수 시간에서 수 년간 공기 중에 떠다닙니다. 과학자들은 이러한 화학 물질이 인체 건강에 해롭다는 것을 오래전부터 알고 있었습니다. 하지만 이제 이러한 오염 물질이 곤충 수분 매개자와 그에 의존하는 식물의 삶을 더욱 어렵게 만든다는 증거가 점점 더 늘어나고 있습니다.
다양한 종류의 대기 오염 물질이 꽃의 향을 구성하는 화학 물질과 반응하여, 그 양과 구성을 변화시켜 수분 매개자가 꽃을 찾는 것을 방해합니다. 곤충은 꽃의 모양이나 색깔과 같은 시각적 단서를 찾는 것 외에도, 각 꽃 종에 고유한 냄새 분자의 조합인 냄새 "지도"에 의존하여 원하는 식물을 찾습니다. 지표면의 오존과 질소 산화물은 꽃의 향 분자와 반응하여 기능이 다른 새로운 화학 물질을 생성합니다.
"곤충이 찾는 냄새를 근본적으로 바꾸는 거죠." 이 문제를 연구하는 영국 생태 및 수문학 센터의 대기 과학자 벤 랭포드의 말이다.
수분 매개자는 꽃이 분비하는 독특한 화학 물질의 조합을 특정 식물 종과 그에 따른 달콤한 보상과 연관시키는 법을 배웁니다. 이러한 연약한 화합물이 반응성이 높은 오염 물질과 접촉하면, 이러한 반응으로 인해 꽃 향기 분자의 수와 각 분자의 상대적인 양이 변화하여 향기가 근본적으로 변하게 됩니다.
연구자들은 오존이 꽃 향기 분자에 존재하는 탄소 결합의 한 유형을 공격한다는 것을 알고 있습니다. 반면, 질소 산화물은 다소 수수께끼 같은 존재이며, 꽃 향기 분자가 이러한 화합물과 어떻게 화학적으로 반응하는지 아직 정확히 밝혀지지 않았습니다. 레딩 대학교의 연구원인 제임스 라이얼스는 "이 냄새 지도는 수분 매개자, 특히 활발하게 날아다니는 수분 매개자에게 매우 중요합니다."라고 말했습니다. "예를 들어, 어떤 호박벌은 꽃에서 1미터 이내에 있어야만 꽃을 볼 수 있기 때문에, 냄새는 먹이를 찾는 데 매우 중요합니다."
랭포드와 그의 연구진은 오존이 꽃 향기 기둥의 모양을 정확히 어떻게 변화시키는지 이해하기 위해 노력했습니다. 그들은 풍동과 센서를 사용하여 꽃이 특유의 향기를 내뿜을 때 생성하는 향기 구름의 구조를 측정했습니다. 그런 다음 연구진은 두 가지 농도의 오존을 방출했는데, 그중 하나는 오존 농도가 높은 영국 여름철과 유사한 농도로, 꽃 향기 분자가 있는 터널에 방출했습니다. 그 결과, 오존이 기둥의 가장자리를 침식시켜 너비와 길이를 줄이는 것을 발견했습니다.
연구진은 꿀벌의 주둥이 뻗기(proboscis extension) 반사 작용을 이용했습니다. 파블로프의 개가 저녁 종소리에 침을 흘리듯이, 꿀벌은 입의 일부인 주둥이를 뻗어 먹이를 주는 관 역할을 하는데, 이는 설탕 보상과 관련된 냄새에 반응하여 나타납니다. 과학자들이 이 벌들에게 꽃에서 보통 6미터 떨어진 곳에서 감지하는 냄새를 보여주었을 때, 꿀벌들은 주둥이를 내밀었을 확률이 52%였습니다. 꽃에서 12미터 떨어진 곳에서는 이 비율이 38%로 감소했습니다.
그러나 오존에 의해 분해된 연기에서 발생하는 것과 동일한 변화를 냄새에 적용했을 때, 벌들은 6미터 지점에서 32%, 12미터 지점에서는 10%의 반응률만 보였습니다. 랭포드는 "냄새를 인식할 수 있는 벌의 수가 상당히 감소하는 것을 볼 수 있습니다."라고 말했습니다.
이 주제에 대한 많은 연구는 현장이나 곤충의 자연 서식지가 아닌 실험실 환경에서 수행되어 왔습니다. 이러한 지식 격차를 해소하기 위해 레딩 대학교의 과학자들은 밀밭의 특정 구역에 오존이나 디젤 배기가스를 분사하는 펌프를 설치했습니다. 26피트(약 8미터) 높이의 야외 링에 설치된 실험은 연구자들이 대기 오염이 다양한 유형의 수분 매개자에게 미치는 영향을 평가하는 데 도움이 됩니다.
연구팀은 수분매개자 방문 여부를 확인하기 위해 실험구 내 겨자 식물군을 모니터링했습니다. 일부 실험구에서는 EPA 대기질 기준치보다 낮은 농도의 디젤 배기가스를 주입했습니다. 이러한 환경에서는 곤충이 먹이로 의존하는 꽃을 찾는 능력이 최대 90% 감소했습니다. 또한, 연구에 사용된 겨자 식물은 자가수정 꽃임에도 불구하고 일부 종자 발달이 최대 31% 감소했는데, 이는 대기 오염으로 인한 수분 감소 때문으로 추정됩니다.
이러한 결과는 곤충 수분매개자가 현재 대기 오염 수준으로 인해 고유한 어려움에 직면하고 있음을 시사합니다. 하지만 이러한 곤충들이 직면한 다른 어려움과 함께 대기 오염이 문제를 일으킬 가능성이 높습니다.
우리는 광범위한 가스를 측정하는 센서를 제공할 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 8월 8일