生活中的一大乐趣就是停下来闻闻玫瑰的芬芳，但花朵散发的甜美香气并非仅为人类愉悦。研究表明，这些香味是植物向潜在传粉者广播其位置的生物信号。微风中飘散的令人愉悦（或有时令人厌恶）的气味，使植物能够吸引昆虫和其他动物前来传播花粉。然而，根据 2 月 8 日发表在《科学》杂志上的一项研究，空气污染正在阻碍这一过程。
这项新论文的研究人员评估了臭氧 (O3) 和硝酸根自由基 (NO3) 对某些飞蛾在夜间探测和给月见草授粉的能力的影响。他们发现，这些常见的汽车尾气和化石燃料燃烧副产品会与花香中关键的吸引化学物质发生反应并使其失活。在硝酸根自由基存在的情况下，前来拜访月见草花的飞蛾数量明显减少。这些植物依靠飞蛾和其他夜间传粉者来结果，而科学家们的研究结果表明——在空气污染的背景下——月见草在繁衍后代方面能力下降。这是一个令人担忧的发现，其影响远远超出了某种昆虫的食物或某种花朵的种子生产。
“传粉者在群落生态学中发挥着巨大作用；它们对植物的健康至关重要。如果你影响了这一点，那么整个生态系统都会受到影响，”华盛顿大学生物学教授、该研究的共同资深作者 Jeff Riffell 说。“传粉者对我们的食物系统和粮食安全也至关重要，”他补充道——如果影响了错误的昆虫，人类也可能付出代价。
污染并非总是像倾倒到湖泊中的致命化学物质那样简单。不太直接的“感官”污染会以各种令人惊讶的方式危害动物。城市灯光会将迁徙的鸟类引向撞向建筑物窗户，而嘈杂的船只则可能使乌贼失聪。人类改变动物嗅觉环境的方式也会造成损害。这项最新研究建立在之前的研究基础上，这些研究也发现空气污染会影响传粉者闻味的能力。
然而，新研究以几种值得注意的方式丰富了科学记录。这是最早深入探究这一特定飞蛾和花系统之一的研究。该研究着重于关键的化学物质，并对问题提出了精确的解释，意大利那不勒斯费德里科二世大学博士后研究员、该研究的首席作者 Jeremy Chan 说道。通过了解作用机制和反应，Chan 和他的同事们能够将他们的分析从单一的生态伙伴关系扩展到硝酸根自由基和臭氧污染可能对全球植物和传粉者产生的影响。“我们可以更有信心地推断出，这将在何处成为一个重要问题，它已经存在多久了，以及我们实际上可以做些什么，”华盛顿大学大气科学教授、该研究的共同资深作者 Joel Thornton 说。
最终，研究人员发现，在全球许多地区，臭氧和硝酸根自由基污染可能阻碍了传粉者探测寄主植物的能力。在北半球大部分地区，这些污染物可能将昆虫定位花朵的距离减少了 75% 或更多——从工业化前的 5 公里以上缩短到现在的不到 400 米。
要得出这一全球性结论，需要进行大量的先期步骤和发现。Chan、Riffell、Thornton 和他们的同事们早在 2017 年就开始了他们的调查，首先观察了淡色月见草 (Oenothera pallida) 及其昆虫访客。科学家们记录了各种传粉者在白天和晚上都会拜访花朵，但他们注意到，两种天蛾是特别频繁的夜间访客：白线天蛾 (Hyles lineata) 和属于烟草天蛾属 (Manduca) 的飞蛾，后者包括烟草角虫。在他们的第一次田间实验中，研究人员在一天中的不同时间排除了传粉者，并证明了夜间授粉在月见草花是否能产生可育果实方面比白天授粉起到了更大的作用。
然后，他们分析了月见草浓郁的气味。通过气相色谱和质谱法，他们鉴定了花朵的每一种气味化合物。研究人员使用了来自飞蛾和蜜蜂的微小、离体触角——连接到电极上——来确定昆虫最有可能对哪些化学物质产生反应。他们发现，一类称为单萜的化学物质对传粉者具有独特的吸引力。
从那时起，科学家们转变为调香师，创作出一种合成气味来匹配这些吸引剂。当他们将人造花香暴露于硝酸根自由基和臭氧时，他们发现关键的单萜会随着时间降解和消失。
在风洞实验中，Chan 和他的团队测试了天蛾在多大程度上能定位不同的气味源，包括他们的人造花香、真正的花以及混合了硝酸根自由基和臭氧的人造月见草香水，浓度与城市环境中可能预期的浓度相似。在自然、无污染的环境中，天蛾可能一夜飞行 80 公里，并能从几公里外找到花朵。但研究结果表明，在硝酸根自由基存在的情况下，白线天蛾根本无法定位月见草花——即使只有两米远——而烟草角虫找到食物来源的成功率则降低了约 50%。他们在田间试验中复制了相同的实验结果，发现他们的人造香气和真花在昆虫拜访率上没有差异，但污染暴露的人造香气诱饵使天蛾的拜访率降低了 70%。
将月见草授粉率数据和空气污染影响数据结合起来，研究人员推测，许多人口聚居地区存在的亚硝酸氮含量可能导致月见草植物的种子生产成功率降低 28%，这仅仅是由于天蛾授粉的损失。对植物的实际影响可能更大，因为已知白天传粉者在某些污染物源（如柴油尾气）周围的嗅觉能力会降低。
所有这些发现使研究人员能够运行他们的 NO3 和 O3 污染全球模型，并提出一种理论，解释了全球昆虫可能如何失去从远处探测花朵的能力。
然而，也有一些重要的局限性需要注意。首先，由于他们只研究了一种植物和两种飞蛾，Chan 说，其他昆虫和花朵可能有不同的化学系统，这些系统不受同一种污染物的太大影响。此外，他补充说，硝酸根自由基在夜间更常见，因为它们在阳光下会迅速降解，因此这项研究对夜间传粉者最相关。然而，Thornton 表示，其他化合物（如羟基自由基）可能在白天大气中发挥类似作用。Thornton 和 Riffell 都表示，需要更多的研究来确定空气污染对不同植物和传粉者系统以及白天授粉的影响。
尽管如此，这项研究还是为我们了解人类如何又一项地破坏生态系统提供了深入而令人不安的见解。“这项研究的美妙之处在于它真正是多学科的，结合了实验室和野外实验，”澳大利亚墨尔本大学进化生物学教授 Mark Elgar 说。Elgar 曾研究过颗粒物污染对传粉者嗅觉的影响，但他并未参与这项 2 月份的研究。他说，新研究表明，昆虫面临着来自空气污染的多重压力。“如果我们不继续研究这一点，那就太愚蠢了，”Elgar 补充道。
在严峻的消息中，有一个小小的安慰：Chan 表示，自 20 世纪 80 年代以来，许多国家的环境保护措施（如强制执行汽车排放标准）已显著减少了臭氧和硝酸根自由基的污染——这意味着我们有可能进一步减少这些污染物。“这只是又一个动力，”Thornton 说，“促使我们将交通和能源需求从化石燃料燃烧转移到其他能源。”更环保的交通和更少的排放意味着我们都能（而且能闻到）更轻松地呼吸——包括飞蛾。
