Международная группа экологов выяснила, что повышенная концентрация озона, характерная для современных городов, разрушает химическую коммуникацию насекомых. Из-за окисления феромонов озоном муравьи перестают узнавать членов своей колонии, проявляют к ним агрессию, а в некоторых случаях полностью прекращают заботу о личинках, обрекая их на гибель.
Социальная жизнь общественных насекомых построена на обонянии: муравьи отличают своих от чужих по характерному набору пахучих углеводородов на панцире. Ключевую роль в этом химическом паспорте играют алкены — молекулы с двойными углеродными связями.
Из-за промышленных выбросов и выхлопных газов в нижних слоях атмосферы растет уровень озона. Озон — это сильный окислитель, разрушающий именно двойные связи в молекулах. Ученые решили проверить гипотезу: может ли городской смог химически стереть личность муравья, сделав его неузнаваемым для собственной семьи. Результаты опытов опубликованы в журнале PNAS.
Исследователи работали с шестью видами муравьев, включая распространенных садовых (Lasius niger) и жнецов (Messor barbarus). Насекомых на два часа помещали в камеры с концентрацией озона 100 частей на миллиард — такой уровень загрязнения нередко фиксируется в крупном городе в жаркие дни.
После обработки «озонированных» особей возвращали в родное гнездо и фиксировали реакцию сородичей. Параллельно состав веществ на их кутикуле анализировали с помощью газовой хроматографии и масс-спектрометрии, чтобы точно определить, какие молекулы пострадали.
Химический анализ подтвердил, что озон избирательно уничтожил алкены на панцирях всех шести видов, сделав их феромонный профиль нечитаемым.
В результате у пяти из шести видов колония не узнала вернувшихся фуражиров: сородичи воспринимали их как чужаков, кусали и атаковали. Любопытно, что сами жертвы (озонированные муравьи) вели себя пассивно и не сопротивлялись, в отличие от реальных врагов.
Особый случай зафиксировали у вида Ooceraea biroi, который не склонен к агрессии. Там социальный распад проявился иначе: взрослые муравьи перестали воспринимать химические сигналы просьбы о помощи от личинок. Они просто бросили потомство, перестав его кормить и чистить. Контрольный эксперимент показал, что личинки погибли именно от отсутствия ухода, а не от самого озона.
Исследование вскрыло новый механизм, угрожающий биоразнообразию. Загрязнение воздуха убивает насекомых не только прямой токсичностью, но и разрушением их «информационного поля». Поскольку алкены используют для общения многие виды, включая пчел и бабочек, озоновое загрязнение может глобально ломать социальные связи и взаимодействия в экосистемах.