По мнению исследователей из международной группы экологов, зафиксированные в современных городских условиях повышенные концентрации озона негативно влияют на химические сигналы, используемые насекомыми для общения. Окисление феромонов под воздействием озона приводит к тому, что муравьи теряют способность распознавать сородичей, начинают проявлять к ним агрессию и, в ряде случаев, отказываются от ухода за потомством, что ставит под угрозу их выживание.
Общение у общественных насекомых в значительной степени зависит от обоняния: муравьи распознают сородичей благодаря специфическому сочетанию пахучих углеводородов, присутствующих на их экзоскелете. Важную роль в этом своеобразном химическом профиле играют алкены – соединения, содержащие двойные углеродные связи.
Повышение концентрации озона в нижних слоях атмосферы вызвано промышленными выбросами и выхлопными газами. Озон является мощным окислителем, способным разрушать двойные связи в молекулах. Исследователи поставили цель проверить предположение о том, способен ли городской смог привести к химическому изменению особи муравья, делая ее нераспознаваемой для сородичей. Результаты опытов опубликованы в журнале PNAS.
В ходе исследования ученые рассматривали шесть видов муравьев, в том числе широко распространенных садовых ( Lasius niger) и жнецов (Messor barbarus). Насекомых помещали в камеры с озоном в концентрации 100 частей на миллиард на протяжении двух часов — такой уровень загрязнения часто наблюдается в крупных городах в периоды жары.
После воздействия озона особей возвращали в их гнезда, где отслеживали реакцию других членов семьи. Для точного определения молекул, подвергшихся изменениям, проводился анализ состава веществ на их поверхности с использованием газовой хроматографии и масс-спектрометрии.
Результаты химического анализа показали, что озон избирательно разрушил алкены на оболочках всех шести видов, что привело к потере ими возможности распознавания феромонного профиля.
У пяти из шести видов колоний вернувшиеся фуражиры не были опознаны: сородичи воспринимали их как посторонних и проявляли агрессию, нападая и кусая. Примечательно, что сами озонированные муравьи, подвергшиеся нападению, вели себя бездейственно и не оказывали сопротивления, в отличие от настоящих врагов.
Особый случай зафиксировали у вида Ooceraea biroi, у особей, не склонных к агрессии, наблюдались иные проявления социального распада: взрослые муравьи игнорировали химические сигналы, сигнализирующие о необходимости помощи от личинок. В результате они отказывались от заботы о потомстве, прекратив его кормление и очистку. Контрольная группа показала, что гибель личинок была обусловлена отсутствием ухода, а не воздействием самого озона.
Новое исследование выявило механизм, представляющий опасность для биоразнообразия. Загрязнение атмосферы губительно для насекомых не только из-за непосредственного отравления, но и из-за нарушения их системы коммуникации. Поскольку для обмена информацией многие виды, в том числе пчелы и бабочки, используют алкены, озоновое загрязнение способно разрушать социальные связи и взаимодействия в экосистемах по всему миру.