2018 ve 2019 yazlarında, ekolog James Ryalls ve meslektaşları İngiltere'nin güneyindeki Reading yakınlarında bir tarlaya giderek siyah hardal bitkilerinin etrafında vızıldayan böceklere baktılar. Ne zaman bir arı, uçan sinek, güve, kelebek ya da başka bir böcek küçük sarı çiçeklerdeki polen ya da nektara ulaşmaya çalışsa not alıyorlardı.
Bu alışılmadık bir deneyin parçasıydı. Bazı hardal bitkilerinin etrafı ozon ve nitrojen oksit salan borularla çevriliydi — enerji santralleri ve konvansiyonel arabaların etrafında üretilen kirletici gazlar. Diğer arazilerde ise normal hava salan borular vardı.
Sonuçlar bilim insanlarını şaşırttı. Kirleticiler tarafından baskılanan bitkiler genel olarak yüzde 70'e kadar daha az böcek tarafından ziyaret edildi ve çiçekleri, kirletilmemiş parsellerdekilere kıyasla yüzde 90 daha az ziyaret edildi. Kirletici konsantrasyonları ABD'li düzenleyicilerin güvenli kabul ettiği değerlerin çok altındaydı. Avustralya'daki Güney Queensland Üniversitesi'nde entomolog ve Reading Üniversitesi'nde misafir profesör olarak görev yapan çalışmanın yazarlarından Robbie Girling, "Bu kadar dramatik olmasını beklemiyorduk" diyor.
Giderek artan sayıda araştırma, kirliliğin böceklerin bitkilere olan ilgisini bozabileceğini öne sürmektedir; hem de birçok böcek popülasyonunun tarımsal kimyasallar, habitat kaybı ve iklim değişikliği nedeniyle zaten derin düşüşler yaşadığı bir dönemde. Yabani çiçekli bitkilerin yaklaşık yüzde 75'i ve gıda ürünlerinin yaklaşık yüzde 35'i, bitkilerin birbirlerini dölleyebilmeleri ve tohum oluşturabilmeleri için polenlerin taşınmasında hayvanlara ihtiyaç duymaktadır. Deneyde kullanılan ve kendi kendini dölleyebilen siyah hardal bitkilerinde bile, kirli hava tarafından yutulan bitkilerde tohum kapsülü sayısı, kapsül başına tohum ve tohum kapsülü ağırlığı ile ölçülen başarılı tozlaşmada yüzde 14 ila yüzde 31 arasında bir düşüş görüldü.
Bilim insanları halen kirliliğin bu etkilerinin ne kadar güçlü ve yaygın olduğunu ve nasıl işlediğini anlamaya çalışıyor. Kirliliğin, böcekleri çiçeklere çeken kokuları değiştirmekten, canlıların koku alma, öğrenme ve hatırlama yeteneklerini çarpıtmaya kadar şaşırtıcı bir etki çeşitliliğine sahip olabileceğini öğreniyorlar.
Washington Üniversitesi'nde nörobilimci olan Jeff Riffell, bu araştırmanın henüz çok yeni olduğunu söylüyor. "Bu etkilerin bu tozlayıcıları nasıl etkilediği konusunda buzdağının sadece görünen kısmına dokunuyoruz."
Değişen Kokular
Böcekler etrafta dolaşmak için genellikle kokuya güvenirler. Çevrelerinde vızıldayarak dolaşırken, iyi nektar ve polen kaynağı olan çiçekleri kokularıyla ilişkilendirmeyi öğrenirler. Bal arıları gibi bazı türler kovan arkadaşlarının yönlendirmelerini ve ağaçlar gibi görsel işaretleri de yönlerini bulmak için kullansalar da, onlar bile favori çiçekleri uzaktan koklamak için koku alma duyusuna kritik derecede bağımlıdırlar. Güveler gibi gece polen taşıyıcıları özellikle yetenekli koku alıcılardır. Riffell, "Bu çiçek parçalarının kokusunu bir kilometre öteden alabilirler" diyor.
Kirliliğin etkilerinden biri —ve Girling'in İngiltere'deki tozlaşma düşüşünden büyük ölçüde sorumlu olduğundan şüphelendiği şey— bu çiçekli aromaları nasıl bozduğudur. Her koku, kimyasal olarak reaktif olan ve havada bozunan düzinelerce bileşiğin benzersiz bir karışımıdır. Ozon veya nitrojen oksit gibi gazlar bu moleküllerle hızla tepkimeye girerek kokuların normalden daha hızlı bir şekilde yok olmasına neden olur. Ozonun çiçek kokusu bileşikleri üzerindeki etkisini simüle eden Penn State Üniversitesi'nden atmosfer bilimci Jose D. Fuentes, "Çok reaktif kokular için, duman, kirlilik olmadığında kat etmesi gereken mesafenin yalnızca üçte birini kat edebilir" diyor.
Ve eğer bazı bileşikler diğerlerinden daha hızlı bozunursa, böceklerin belirli bitkilerle ilişkilendirdiği koku buketi dönüşür ve potansiyel olarak onları tanınmaz hale getirir. Girling ve meslektaşları bunu, içine ozon verdikleri bir rüzgar tünelinde yaptıkları deneylerde gözlemledi. Tünel aynı zamanda çiçek kokularının sentetik bir karışımını sürekli olarak salan bir cihazla donatılmıştı (gerçek bir çiçek solmuş olurdu, diyor İngiltere Ekoloji ve Hidroloji Merkezi'nde atmosferik kimyager olan ortak yazar Ben Langford). Kimyasal detektörler kullanan ekip, ozon kenarları yedikçe çiçekli koku bulutunun kısalıp daraldığını, bazı bileşiklerin tamamen yok olurken diğerlerinin varlığını sürdürdüğünü gözlemledi.
Bilim insanları, bal arılarını kokuya maruz bırakarak orijinal çiçekli kokuyu algılamaları için eğitmiş, ardından onlara şekerli su vermişlerdir — ta ki kokuyu aldıklarında tatmak için otomatik olarak dil benzeri hortumlarını çıkarana kadar. Ancak arılar, koku bulutunun kenarlarını temsil eden ozonlanmış kokuyla, kaynaktan 6 ya da 12 metre uzakta test edildiklerinde, sırasıyla sadece yüzde 32 ve yüzde 10'u hortumlarını dışarı çıkarmıştır. Langford, arının "o noktada tamamen farklı bir kokuyu kokladığını" söylüyor.
Araştırmacılar ayrıca çizgili salatalık böcekleri ve devetüyü kuyruklu bombus arılarının belirli ozon seviyelerinin üzerinde konakçı bitkilerini tanımakta zorlandıklarını gözlemlemişlerdir. En dramatik gözlemlerden bazıları nitrat radikalleri adı verilen aşırı reaktif kirleticilerin biriktiği gecelerdir. Riffell ve meslektaşları yakın zamanda, bitkinin aroması bu kirleticiler tarafından değiştirildiğinde soluk çuha çiçeğine yaklaşık yüzde 50 daha az tütün boynuz kurdu güvesinin çekildiğini ve beyaz çizgili sfenks güvelerinin kokuyu hiç tanımadığını tespit etti. Ekip, açık havada yapılan tozlaşma deneylerinde bu durumun tohum ve meyve sayısını yüzde 28 oranında azalttığını tespit etti. Riffell, "Bitkinin tohum üretme yeteneği üzerinde gerçekten büyük bir etkisi var" diyor.
Duyuları ve Zihinleri Bulandırıyor
Böcekler bu dönüşmüş kokuları tanımayı öğrenebilir mi? Girling, böceklerin yeni kokuları ödüllendirici olarak tanımaları için, tatlı nektarla beslenirken onları koklamaları gerektiğini, ancak sorunun bir çiçeğin kokusunun sadece çiçekten biraz uzakta dönüşmesi olduğunu söylüyor. Belki de bazı böcekler bir çiçeğe yaklaşırken kirli kokuları takip etmeyi öğrenebilir, ancak şimdiye kadar bu sadece tütün şahin güvesi için gösterildi.
Kirlilik de böceklerin öğrenmesini zorlaştırabilir. 2019 yılında yapılan bir çalışmada, Girling ve meslektaşları önce bal arılarını şekerli su-proboscis yöntemini kullanarak bir kokuyu tanımaları için eğitti. Daha sonra arıları dizel egzozuna maruz bıraktılar. Daha sonra, kaç tanesinin eğitimlerini sürdürdüğünü ve koku karışımına hortumlarını dışarı çıkararak tepki verdiğini görmek için arıları test ettiler. Dikkat çekici bir şekilde, dizele maruz kaldıktan 72 saat sonra, maruz kalmamış arılara kıyasla yüzde 44 daha az bal arısı kokuyu hatırlayabildi.
Girling, "Görünüşe göre bu anıları potansiyel olarak oluşturamıyor ve bu anılara tutunamıyorlar" diyor. Nedeni belirsiz; belki de gaz bir şekilde arıların beyinlerinde fizyolojik strese neden olarak nörolojik engellere yol açıyor. Bu, varsayımsal olarak, kirli havada arıların çiçeklerin orijinal kokularını unutabilecekleri ya da öğrenmeyi başardıkları takdirde kirli aromaları unutabilecekleri anlamına gelebilir.
Kirli hava böceklerin koku alma duyusunu bile etkileyebilir. Birkaç yıl önce, Fransız Fonksiyonel ve Evrimsel Ekoloji Merkezi'nden kimyasal ekolog Magali Proffit ve ekibi, devetüyü kuyruklu bal arılarının ve incir eşekarısının antenlerine elektrotlar bağladı. Böcekleri ozona maruz bırakmanın, bu koku algılama organlarını kokulara karşı çok daha az duyarlı hale getirdiğini buldular. Orta düzeyde ozona maruz kalan arılar ve eşek arıları, konakçı bitkilerin kokularına yönelmek yerine amaçsızca hareket ettiler.
Yüksek ozon seviyelerinde, incir eşekarıları kokudan bile kaçındı. Proffit, "Koku alma sistemlerinde bir şeyler oluyor" diyor.
Açık Sorular
Almanya'daki Würzburg Üniversitesi'nden ekolog Laura Duque, hava kirleticilerin bitkiler tarafından emildiğinde de etkili olduğunu söylüyor: Bitki metabolizmasını değiştirebilir ve böylece çiçeklerin yaydığı koku bileşiklerinin karışımını değiştirebilirler. Türlere bağlı olarak ozon, çiçek sayısını ve muhtemelen nektar veya polen kalitesini ve miktarını artırabilir veya azaltabilir. Duque, ozonun çiçeklenme zamanlamasını da etkileyebileceğini söylüyor. "Çiçeklenme ve böcek aktivitesi arasında tam bir uyumsuzluk varsa, bitki üremesinin hiç olmaması mümkündür."
Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics dergisinde şehirlerdeki tozlaşma üzerine 2023 tarihli bir makalenin yazarlarından olan Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi'nden kentsel böcek ekoloğu Elsa Youngsteadt, bitki tozlaşması üzerindeki bu etkilerin büyüklüğünü değerlendirmenin zor olduğunu söylüyor. Girling'in İngiltere'deki çalışması ve Riffell'in güveler üzerine yaptığı çalışma da dahil olmak üzere sadece birkaç çalışma etkileri ölçmüştür.
Youngsteadt, genel olarak etkilerin, endüstriyel zamanlardan bu yana kirliliğin yükünü taşıyan şehirlerde en büyük olması beklenir, ancak bu da adaptasyonlara yol açmış olabilir diyor. Kentsel olmayan bitki ve böcekler üzerinde yapılan çalışmalar, "yüzlerce yıldır kentsel kirleticilere maruz kalan bitki ve böcek popülasyonlarını incelediğimizden farklı bir resim veriyor olabilir."
Kirliliğin böcekler üzerindeki etkisi de belirsizdir. Böcekler çiçekleri tespit edemediklerinde, kendileri, yavruları veya kovanları için nektar veya polen alma şansını kaçırırlar. Fuentes, çiçek kokularını aramak için daha uzağa gitmeleri gerektiğini ve bunun da enerjilerini tükettiğini söylüyor.
Ve çiçek kokularının dönüşümü, birçok faktör arasında sadece bir faktör olabilir. Örneğin, kirlilik partikülleri karasineklerin yiyecek kokusu alma yeteneğini engelleyebilir ve ozon erkek sineklerin feromonlarını değiştirerek daha çok dişi gibi kokmalarına ve erkeklerin diğer erkekleri kovalamasına neden olabilir.
Kirlilik ayrıca böceklerin üremesini ve hayatta kalmasını da etkileyebilir; tüm bu etkileri bir araya getiren yeni bir çalışma, hava kirliliğinin tozlayıcı performansında yüzde 30'dan fazla azalmaya neden olduğunu tahmin etmektedir. Bilim insanlarının farklı türler, bu türlerin kirliliğe karşı duyarlılıkları ve bitkilerle etkileşimleri konusunda daha fazla araştırmaya ihtiyacı var — özellikle de Küresel Güney gibi yeterince çalışılmamış bölgelerde.
Girling, "tarımsal kimyasallardan iklim değişikliğine kadar, bu böceklerin normal yaşam döngülerinden ve normal süreçlerinden geçmelerini zorlaştıran, zindeliklerini azaltan tüm bu diğer faktörlere sahibiz" diyor. "Eğer bir çiçek bulmayı biraz daha zorlaştırırsanız, bu o böceği ya da kovanı uçurumun kenarına iten kırılma noktası mıdır?"