Грязный воздух нарушил обонятельную коммуникацию гигантских пчел
Взвешенные частицы PM10 оказались крайне опасным для пчел Apis dorsata поллютантом: при их концентрации в воздухе на уровне 50 микрограмм на кубический метр и выше у пчел снижается выживаемость, а также наблюдаются нарушения в экспрессии генов и обонятельной коммуникации. Последнее особенно важно для эффективного опыления растений и может привести к катастрофе в сельском хозяйстве. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Мировая продовольственная безопасность напрямую зависит от животных-опылителей: их активность влияет на 75 процентов видов сельскохозяйственных культур. Большая часть таких опылителей — это пчелы. Существуют исследования, посвященные сокращению численности популяций пчел и шмелей во всем мире, но они касаются преимущественно экотоксикологических последствий применений пестицидов. Меж тем большую неопределенность в этом вопросе составляет общее антропогенное загрязнение воздуха, которое чаще изучается в контексте воздействия на здоровье людей. Идеальное место, которое может помочь понять, как загрязнение воздуха влияет на популяции пчел — Индия. Эта страна занимает первое место в мире по объему экспорта фруктов и второе — по экспорту овощей. Пчелы обеспечивают не менее 35 процентов всего урожая. При этом по данным ВОЗ именно в Индии находится 9 из 10 самых загрязненных городов в мире.
Ученые под руководством Гиты Тиммеговды (Geetha G. Thimmegowda) из Института фундаментальных исследований Тата изучали влияние загрязнения воздуха на гигантских пчел Apis dorsata. Районом исследования они выбрали окрестности мегаполиса Бангалор, где заложили четыре тестовые площадки: по одной в условиях сильного, умеренного и низкого загрязнения воздуха в пределах города и одну за его пределами в сельской местности. На каждой площадке присутствовали пчелиные ульи (Apis dorsata, в отличие от многих других видов, активно гнездятся на зданиях).
В качестве основного поллютанта авторы исследования рассматривали PM10 (взвешенные твердые частицы диаметром до 10 микрометров, то есть крупно- и среднедисперсная пыль). Концентрация PM10 за городом составляла 28,32±10,51, а в условиях интенсивного городского загрязнения — 98,59±55,43 микрограмм на кубический метр. В работе сделали акцент на опылении декоративного кустарника Tecoma stans — он широко распространен в Индии, цветет круглый год, а пчелы активно опыляют его и в городах и в сельской местности.
У пчел, живущих в условиях значительного загрязнения воздуха (концентрация PM10 более 50 микрограмм на кубический метр), ученые обнаружили ряд физиологических и молекулярных изменений. Их выживаемость снизилась на 80 процентов по сравнению с сельскими сородичами, и во всех сегментах тела накапливались тяжелые металлы. Электронная микроскопия показала, что взвешенные частицы осаждались на их эпитикулярно-восковом слое и препятствовали обонятельной коммуникации, что приводило к голоду (ученые отметили снижение массы тела по сравнению с сородичами, которым повезло жить в сельской местности) и ухудшению качества опыления.
Также авторы исследования обнаружили у пчел, обитающих в городе, нарушения в экспрессии генов, отвечающих за стресс, осуществление липидного обмена, регуляцию транскрипции и врожденный иммунитет.
Ученые отметили, что подобные исследования не всегда приводят к таким результатам: так, в Англии городские пчелы напротив гораздо здоровее своих сельских сородичей, что связано с применением пестицидов. Городские парки с цветущими растениями стали для них настоящей резервацией. В Индии на примере города Бангалор стало очевидным, что загрязнение воздуха промышленными выбросами может стать для популяций пчел не меньшей угрозой, чем пестициды.
Тем временем Германия может стать первой страной, которая откажется от ночной подсветки городов ради насекомых — соответствующий законопроект уже разработан и вынесен на рассмотрение. Он также содержит и другие меры по защите насекомых, в частности, ограничение использования пестицидов.
Марина Попова
Концентрация некоторых из них превышает максимальную для жилых помещений
Концентрация аценафтена, фенантрена, пирена и перфтороктановой кислоты в пыли, собранной внутри МКС, в разы превосходит максимальные значения этих веществ, установленные для жилых помещений в США. В то же время концентрация многих стойких органических загрязнителей укладывалась в безопасный диапазон, но многократно превосходит медианные значения. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Environmental Science & Technology Letters. Космонавты на МКС находятся в замкнутом пространстве, и для обеспечения безопасных условий работы воздух внутри станции должен быть чистым. Но даже при дыхании люди выделяют углекислый газ, аммиак, ацетон, уксусную кислоту и некоторые другие метаболиты. Из-за воздействия на организм ионизирующего излучения, невесомости, шума, вибрации, пониженного и повышенного содержания кислорода в воздухе состав и концентрации таких метаболитов не равноценны тем, что присутствуют в воздухе земных помещений. Кроме того, различные газы в воздушную среду МКС может выделять доставляемое туда оборудование, а также системы корабля, если случается их разгерметизация. Ученые под руководством Стюарта Харрада (Stuart Harrad) из Бирмингемского университета исследовали пыль, собранную из воздушной среды МКС, на присутствие в ней стойких органических загрязнителей — полибромдифениловых эфиров, новых бромсодержащих антипиренов, гексабромциклододеканов, фосфатных эфиров, полихлорированных бифенилов, полифторалкильных соединений и полиароматических углеводородов. Концентрации почти всех стойких органических загрязнителей на МКС укладывались в диапазоны, известные для жилых помещений США. При этом у многих веществ, особенно из групп полибромдифениловых эфиров и полиароматических углеводородов, они превосходили медианные значения для таких помещений на порядки. Например, концентрация полибромдифенилового эфира BDE-99 в пыли на МКС составила 27000 нанограмм на грамм, а ее медианное значение для домашней пыли США — 580 нанограмм на грамм. Концентрации таких полиароматических углеводородов как аценафтен, фенантрен и пирен в разы превосходили не только медианные, но и максимальные значения, установленные для американских домов (930 против 25, 830 против 390 и 1600 против 300 нанограмм на грамм соответственно). Аналогичная ситуация наблюдалась и для перфтороктановой кислоты, концентрация которой в пыли на МКС составила 2600 нанограмм на грамм. Медианное значение концентрации этого вещества в домах США — 140 нанограмм на грамм, максимально известное — 1960 нанограмм на грамм. Авторы отметили, что впервые обнаружили стойкие органические загрязнители во внеземной среде. Их источники невозможно установить доподлинно, но предположительно их высокое содержание может быть связано с огнезащитной обработкой поверхностей, защитой хрупких грузов с помощью пенополиуретановой пены и гидроизоляционной обработкой против грибка. С учетом того, что используемые материалы оказались не слишком устойчивыми во внеземных условиях и в больших количествах попали в воздух обитаемых помещений, исследователи предлагают выбирать другие материалы для упаковки и защитной обработки оборудования. Для токсикологического контроля МКС важно исследовать не только ее внутреннюю воздушную среду, но и состояние внешней обшивки. Ученые выяснили, что космическая пыль, прилипающая к ней, является биохимически активной средой, и обнаружили в ней жизнеспособные микроорганизмы.