Чтение онлайн

Когда мы ведем автомобиль, летим в самолете или занимаемся промышленной деятельностью, мы выделяем много веществ, влияющих на климат и молекулярный состав атмосферы. Одним из наиболее широко освещаемых изменений, связанных с антропоценом, является увеличение в окружающей среде объема углекислого газа, CO2: оно способствует возникновению парникового эффекта, то есть резкому изменению глобальных температур, а также повышению кислотности океанов и общей дестабилизации климата {2} .

CO2 представляет собой слабо реакционноспособное соединение и не влияет напрямую на запахи в атмосфере, но может влиять на то, какие летучие вещества выделяет растение. Причина – в физиологических изменениях внутри растения. Углекислый газ увеличивает фотосинтез за счет сниженного потребления воды и изменения химического состава тканей растений {3} . Колебания уровня CO2 также могут влиять на способность насекомых находить растения-хозяев. Мотыльки ощущают выброс CO2, который происходит при раскрытии цветка, и используют его, чтобы найти своих поставщиков нектара. Если насекомым трудно найти нужные цветы из-за повышенного фонового уровня CO2 в воздухе, это сказывается как на опылении, так и на заражении вредителями {4} .

При повышенном фоновом уровне CO2 комарам труднее найти «донора крови», потому что этот газ является одним из основных обонятельных сигналов, которые комары используют для распознавания своих хозяев (см. главу 9) {5} . С точки зрения человека, это можно считать преимуществом, но есть и обратная сторона.

Уже доказано, что видообразование комаров резко ускоряется в периоды повышенного содержания CO2 в атмосфере {6} . Это приводит к тому, что другие, более специфические запахи становятся эффективными в качестве потенциального механизма изоляции между новыми видами. С этой точки зрения прогнозируемое антропогенное повышение уровня CO2 в атмосфере имеет важные последствия для здоровья человека и, потенциально, для эффективности опыления за счет изменения численности и распределения насекомых.

Так что на суше перспективы безрадостны. Но и в море не лучше. CO2 растворяется в воде и образует угольную кислоту (H2CO3), которая увеличивает кислотность воды {7} . Исследования показали, что такая вода ухудшает обоняние морских обитателей. И независимо от того, помогает ли им обоняние избегать врагов, находить пищу или партнера, более низкий уровень pH океана значительно влияет на их жизнь и затрудняет подобную деятельность {8} . Пока неизвестно, смогут ли морская экосистема и пищевая сеть адаптироваться к изменившимся условиям.

В отличие от CO2, озон (O2) и оксиды азота (NOx) могут оказывать прямое влияние на состав аромата благодаря своей окисляющей способности. В последнее время уровень обоих экологических токсинов в атмосфере увеличился и, как ожидается, продолжит расти {9} . По мере повышения уровня этих газов все более вероятно, что смесь запахов, которая помогает насекомым в поиске пищи, организмов-хозяев или мест откладывания яиц, изменится. Хотя каждый из этих аспектов имеет свои собственные последствия, взаимодействие между ними, в свою очередь, приведет к новым изменениям.

Газы NOx образуются везде, где мы сжигаем какое-либо топливо. Они опасны для здоровья сами по себе и, кроме того, вызывают кислотные дожди и смог. Закись азота, также известная как веселящий газ, тоже способствует глобальному потеплению.

Метан вырабатывается в ходе многих естественных процессов: часто приводят в пример газы в кишечнике и отрыжку у коров. Однако сейчас он в том числе высвобождается в результате оттаивания тундры и таким образом способствует еще большему повышению температуры.

Озон образует в стратосфере вокруг Земли естественный защитный слой, поглощающий солнечную радиацию. Одновременно в нижних слоях атмосферы это основной компонент смога: он получается при взаимодействии солнечного света с различными техногенными выбросами.

Помимо различных газов, существует много гербицидов, фунгицидов и инсектицидов, используемых для борьбы с вредными сорняками, грибками и насекомыми. Такие химические вещества также оказывают заметное влияние на восприятие запаха. И, наконец, многочисленные виды деятельности человека высвобождают ионы металлов, которые могут напрямую влиять на обоняние.

Изменения температуры воздуха и моря являются ключевыми признаками антропоцена. Повлияют ли они на то, как мы ощущаем мир? Повышение температуры окружающей среды может непосредственно воздействовать на состав аромата, поскольку количество отдельных веществ в смеси зависит от их летучести. Но в результате могут измениться и физиологические реакции отправителя и получателя.

В последние годы появились вызывающие тревогу исследования, показывающие, что насекомые исчезают. В некоторых регионах Германии, например, биомасса насекомых сократилась более чем наполовину {10} . Столь резкое изменение среды обитания имеет серьезные последствия и для людей. Популяции пчел снижаются, а это означает, что фруктовые деревья не опыляются и мед не производится. Также страдают шмели и некоторые другие полезные виды насекомых.

И это еще не все. Насекомые являются основой питания многих птиц, поэтому пернатым не хватает пищи. Может ли уменьшение численности насекомых быть вызвано воздействием газов и загрязнения на запахи и обоняние? Это кажется вероятным, по крайней мере частично. Несколько исследований различных систем показали, что запахи меняются из-за выделяемых нами газов.

Например, опыление насекомыми. Коэволюция на протяжении миллионов лет настраивала взаимодействие цветов и насекомых к их взаимной выгоде (ну, в большинстве случаев; см. главу 13). Насекомые используют внешний вид цветов в первую очередь для ориентирования на больших расстояниях, а запах – при приближении. Если насекомое находит цветок, оно опыляет растение и получает в награду нектар и пыльцу. Однако здесь мы имеем дело с уязвимой системой. Мы можем доказать эту уязвимость, нарушив близкое обонятельное взаимодействие между цветком и насекомым (подробнее об этом исследовании см. в главе 7).

Если аромат цветка исчезает, то и опыление не происходит, и насекомое не может собрать нектар. Но поскольку это очень уязвимая система, для прерывания связи достаточно не полного исчезновения, а просто изменения запаха. И именно это происходит в результате загрязнения атмосферы газами, особенно озоном.

Озон обладает сильным окислительным действием, то есть он запускает химические реакции в других молекулах. В ходе эксперимента в моей лаборатории табачные бражники летели к определенному цветку в аэродинамической трубе. Сначала мы смоделировали условия, существующие сегодня в природе. Бражники быстро нашли цветок, опылили его и забрали нектар. Затем мы подвергли цветок воздействию озона в повышенной концентрации и снова наблюдали за поведением бабочек. Теперь насекомые явно потеряли ориентацию и уже не могли найти цветы. Когда мы проанализировали, какие молекулы выделяются из бутонов, оказалось, что вместо некоторых из них возникло другое вещество с совершенно другим запахом.

При таких концентрациях озона, которые возникают в теплые дни в ряде регионов мира, эффективность опыления растений насекомыми заметно снижалась. В ходе наших экспериментов мы исследовали, может ли воздействие озона уменьшить умение насекомых приспосабливаться. Именно это мы и обнаружили.

Если бы мы предложили мотыльку «новый» цветочный запах вместе с мощными визуальными сигналами, однократного восприятия нового запаха вместе с наличием нектара было бы достаточно, чтобы бабочка в будущем летела к богатому озоном запаху и воспринимала его как сигнал присутствия пищи {11} . Как сказал Ян Малкольм в «Парке юрского периода»: «Жизнь всегда находит выход».