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La contaminación del aire hace que los olores de las flores sean poco atractivos para las polillas

La contaminación del aire hace que los olores de las flores sean poco atractivos para las polillas
Una polilla del tabaco (Manduca sexta) bebiendo néctar de una flor de la especie de tabaco Nicotiana alata. La polilla nocturna localiza su fuente de alimento al oler el olor o al ver el color sorprendentemente brillante de las flores. Las señales visuales de la planta que se va a polinizar, junto con la capacidad de M. sexta para asociar nuevos olores con recompensas de néctar, pueden ayudar al insecto a compensar la interferencia en la comunicación química causada por los altos niveles de ozono en el aire. Crédito: Anna Schroll

Un equipo de investigadores del Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena, Alemania, y la Universidad de Virginia, EE. UU., Ha estudiado el impacto de la alta contaminación del aire con ozono en la comunicación química entre flores y polinizadores. 


por Max Planck Society


Demostraron que las polillas del tabaco perdieron la atracción por el aroma de sus flores preferidas cuando ese aroma fue alterado por el ozono. Este contaminante oxidante perturba así la interacción entre una planta y su polinizador, una relación que ha evolucionado durante millones de años. Sin embargo, cuando se les da la oportunidad, los halcones aprenden rápidamente que un olor desagradablemente contaminado puede conducir a un néctar nutritivo. El estudio se publica en la revista Journal of Chemical Ecology .

Polinización en el Antropoceno

La polinización es un servicio ecosistémico crítico, que es realizado principalmente por insectos. Las flores atraen insectos usando aromas florales , que son señales químicas por las que los polinizadores pueden tener una preferencia innata. Esta preferencia es el resultado de la relación coevolutiva entre las flores y sus polinizadores que ha evolucionado durante millones de años.

Durante unos 20 años, el término ‘Antropoceno’ se ha utilizado en la comunidad científica para referirse a la época geológica en la que los humanos son responsables de muchos cambios en los procesos biológicos y atmosféricos. Sin embargo, hasta hace poco, se sabía poco sobre los efectos del cambio climático antropogénico y la contaminación atmosférica sobre los olores ambientales naturales que impulsan la comunicación química entre organismos.

Un equipo de investigadores del Instituto Max Planck de Ecología Química y la Universidad de Virginia ha investigado si la contaminación del aire con ozono provocada por los humanos influye en la atracción de una polilla polinizadora por el aroma de una de sus flores favoritas. El ozono es un oxidante, un químico altamente reactivo y un contaminante conocido por causar enfermedades respiratorias en los humanos. Ahora, también se cree que el ozono cambia los aromas florales que emiten las flores para atraer a sus polinizadores.

Para sus experimentos, los científicos utilizaron la polilla del tabaco Manduca sexta. «La polilla de halcón Manduca sexta es el modelo perfecto para nuestro estudio. Aunque es muy atraída por los olores de las flores, también utiliza su sistema visual para localizar flores. Las flores que suelen atraer a la polilla de halcón a menudo comparten compuestos específicos en su mezcla y son visualmente muy llamativas debido a su color blanco brillante «, dice el líder del estudio Markus Knaden, quien dirige un grupo de investigación en el Departamento de Neuroetología Evolutiva del Instituto Max Planck.

El equipo de investigación determinó primero las composiciones exactas de los olores de las flores, con y sin mayor contenido de ozono, y las concentraciones respectivas de los componentes de los olores individuales mediante cromatografía de gases. Para los olores alterados por el ozono, los investigadores utilizaron concentraciones de ozono que se pueden medir en los días calurosos en el hábitat natural de las polillas del tabaco. Probaron las respuestas de las polillas en ensayos de comportamiento en un túnel de viento, lo que permitió al insecto investigar tanto el olor floral original como el olor floral alterado por el ozono.

«Nos sorprendió, incluso escandalizó, que la atracción innata por el olor de las flores de tabaco se perdiera por completo en presencia de un aumento de los niveles de ozono», dijo Knaden, describiendo lo que se observó durante los experimentos.

Las polillas de halcón del tabaco pueden aprender

Quedaba pendiente la cuestión de si el ozono en el aire estropearía el apetito de los halcones del tabaco hambrientos y buscadores de comida, o si evitaría que los insectos encuentren su fuente de alimento. ¿Podrían los insectos darse cuenta de que incluso los olores de flores contaminados pueden ofrecer recompensas? Para responder a esta pregunta, los investigadores probaron si las polillas de halcón del tabaco podrían aprender a aceptar un aroma inicialmente poco atractivo como una señal de comida si lo olían y al mismo tiempo se les ofrecía una recompensa de solución de azúcar. Los investigadores evaluaron varias formas diferentes en las que la polilla podía aprender a reconocer las flores basándose en el aroma floral alterado por el ozono. Esto fue fundamental para relacionar estos experimentos con el aprendizaje del mundo real. En el mundo real, un aroma floral solo se altera con el ozono cuando se mueve a favor del viento de la flor y se mezcla con el ozono.

«Si bien anticipamos que Manduca sexta podría aprender nuevos aromas florales y esperábamos que pudieran aprender el aroma floral contaminado de su flor anfitriona, nos sorprendió ver que Manduca sexta podía aprender la mezcla floral contaminada de varias maneras diferentes. , incluido el aprendizaje de un aroma contaminado que se separó de una recompensa de azúcar. Este tipo de aprendizaje, que nos sorprendió encontrar en Manduca sexta, podría ser muy importante en la capacidad de los insectos para utilizar el aprendizaje para hacer frente a sus entornos rápidamente cambiantes «, dice el primer autor Brynn Cook de la Universidad de Virginia. Lo que es especialmente digno de mención y pertinente acerca de este tipo de capacidad de respuesta a un entorno cambiante es que ocurre en tiempo real y no en escalas de tiempo evolutivas.

La capacidad de aprendizaje de Manduca sexta no está del todo clara

Aunque el estudio muestra que las polillas de halcón del tabaco pueden aprender a depender de penachos alterados por el ozono e inicialmente poco atractivos para reconocer sus flores, la contaminación del aire aún representa un grave riesgo para la polinización y los polinizadores. «El aprendizaje puede ser clave para que los insectos reconozcan sus plantas hospedantes en ambientes contaminados, pero una de las principales preguntas que quedan de nuestro estudio es si los polinizadores podrán encontrar sus flores en primer lugar. Sin reconocer inicialmente los olores, ¿los polinizadores solo tendrán visual señales para ayudarlos a localizar las flores hospedantes para aprender el aroma floral alterado por la contaminación? Otro aspecto importante a considerar es que otros polinizadores pueden no tener la misma facilidad para aprender nuevos olores que tiene Manduca sexta. Los polinizadores especializados, por ejemplo, pueden no tener esa flexibilidad de aprendizaje. Nuestro estudio es solo un punto de partida. Los estudios de campo serán fundamentales para comprender qué flores e insectos se ven más afectados por qué contaminantes y probablemente por qué «, dice Cook.

La contaminación del aire y el cambio climático tienen consecuencias de gran alcance para nuestro ecosistema; de ninguna manera se han estudiado y comprendido todos estos. Por ejemplo, todavía sabemos poco sobre el impacto de los cambios atmosféricos en la comunicación química entre plantas e insectos. No solo se alteran los olores de las plantas, sino también las feromonas sexuales que los insectos femeninos utilizan para atraer a los machos. Los cambios atmosféricos tienen el potencial de causar alteraciones en las feromonas que podrían provocar fallas en el apareamiento. La mortalidad de insectos ha aumentado drásticamente en los últimos años y los investigadores de todo el mundo están buscando las causas. Desde 2020, el Centro Max Planck de Ecología Química de Insectos de próxima generación, una cooperación entre la Sociedad Max Planck y dos universidades suecas en la que el Instituto Max Planck de Ecología Química y los coautores del estudio.


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