Science导读全文：夜间污染使授粉昆虫无法闻到花香-氮自由基降解花香关键化学物种，进而影响生态系统和农业收益

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     在夜色掩护下，无数飞蛾和其他昆虫在林地和沙漠中‘狂奔’，从夜间开花的植物中觅食花蜜，并在此过程中为它们授粉。但是，这些传粉昆虫们能捕捉到的气味却越来越淡。一个研究小组在本期《科学》（Science，2024年2月）杂志上报告说，一种常见的污染物-NO3自由基(nitrate radicals)，在气味有效传播之前就将其分解。该研究小组认为，这种对传粉昆虫嗅觉干扰可以追溯到 200 年前的工业革命期间。

The sweet smell of evening blooms attracts a hawk moth, a major nighttime pollinator. JOSE B. RUIZ/ NPL/MINDEN PICTURES

     这项包含了外场研究、风洞实验和最新大气模型的系统研究结果令科研界担忧。南昆士兰大学（University of Southern Queensland）应用生态学家罗比-吉林（Robbie Girling）提到：对于授粉者以及依赖其技能的农作物和生态系统来说，NO₃自由基 "可能是一个非常重大的潜在威胁"。其他大气污染物可能也是如此。法国国家 CNRS研究所 的化学生态学家 Maryse Vanderplanck 补充说，这项工作证明了 "这些（气味），尤其是在夜间的''脆弱性''"。

     她、Girling 和其他人之前已经证明，臭氧（另一种常见大气污染物）会干扰蜜蜂和其他日间授粉者寻找花朵的能力。但夜间的影响尤其令人担忧。康涅狄格大学昆虫学家大卫-瓦格纳（David Wagner）说："我们在白天看到的每一只蜜蜂和蝴蝶都会去‘拜访’花朵，同时[我们]也知道在夜幕降临后可能会有更多探访花朵事件。包括天蛾在内的夜间昆虫（如线蛾属和烟草天蛾）极度依赖忍冬、金银花、丁香、茉莉和大多数夜间开花植物的愉悦香气，引导它们远距离寻找花蜜源。"剑桥大学植物生物学家艾莉森-斯科特-布朗（Alison Scott-Brown）补充道：一些农作物似乎也会在夜间引诱授粉昆虫。

      杰夫·里弗尔（Jeff Riffell）是华盛顿大学的一位神经科学家，他与同事首次发现了夜间传粉昆虫可能面临的污染挑战。在2014年，他们表明某些空气中的化学物质使烟草天蛾更难找到花朵。然而，早期的研究往往在人为的情境中研究了相当高浓度的污染物。因此，在2016年，里弗尔与华盛顿大学大气化学家乔尔·桑顿（Joel Thornton）及他们的研究生杰瑞米·陈（Jeremy Chan）合作，目标在更自然的条件下研究和探讨这个问题。

      在距离西雅图约 280 公里的一片蒿草丛中，Jeremy Chan记录了传粉昆虫对淡紫色夜樱草（Oenothera pallida）的访问。他记录了各种各样的夜间访客，包括蜜蜂、蚁狮和飞蛾。当Jeremy Chan用网袋遮住花朵以防止授粉时，这些植物几乎不结籽，这更突显了它们（传粉昆虫）的重要性。

      研究人员怀疑，由于在夜间积聚并具有高度反应性，从排气和工业烟囱排放的氮氧化物与臭氧反应产生NO₃自由基可能也会干扰到传粉过程。Jeremy Chan，现在是那不勒斯大学 （University of Naples Federico II）的化学生态学家进行了实验室研究，显示这种污染物会分解一种叫做单萜化合物的风味物质（小编注：这里的工作采用了Vocus PTR-TOF和CIMS质谱仪，详见原文），而这种物质在许多植物香气中很常见。然后他合成了降解后的气味分子，并在风洞实验和野外研究中表明，它们（降解后产物）比原始花香在吸引蛾子方面效果较差。加利福尼亚州理工州立大学的感觉生态学家克林顿·弗朗西斯（Clinton Francis）表示：“这篇论文拥有一切[细节]，非常全面而令人印象深刻。”

      田野研究表明，平均而言，蛾子每晚会访问每朵花两次。但是当Jeremy Chan将降解的香气释放到蒿草地时，访问频率下降到大约每两个晚上一次。他还将蛾子和与含有降解香气的纸锥一起放置在风洞中，“有些蛾子根本无法闻到‘花’的香气，”里弗尔说。“这几乎就像蛾子感染了COVID一样。”

     Jeremy Chan与Thornton教授合作，了解全球哪些地方的夜间污染物水平可能足够高，以干扰传粉。他们发现在北半球各地存在这种热点区域。该团队还计算出，从前工业时代开始，NO3自由基平均将花香气味传播距离缩短了五倍。团队报告称，在大城市和其附近，大气污染会迅速降解花香，使花香失效。

      “我希望[这项工作]能够帮助提高对大气化学污染的认知，使其能够与我们对人工光照的认识相同，”加利福尼亚州理工州立大学的化学生态学家Sarah Jennings说，她指的是昆虫行为的另一个主要干扰因素。里费尔也同意这一观点，并补充说NO3自由基和其他大气污染物也可能会扰乱许多动物用于交配和其他目的的化学信号。

      瓦格纳则持谨慎态度，他认为传粉昆虫面临着更大的威胁，比如入侵植物。但圣心天主教大学的动物学家伊拉利亚·内格里（Ilaria Negri）表示，大气污染是对昆虫的又一重大打击，而这已经受到不当使用杀虫剂、疾病、气候变化和城市化等问题或叠加之后的影响。“传粉者[正在]面临着饥饿，”她说。“由于大气污染，传粉者可能无法找到本已稀缺的食物，对许多物种来说都是个挑战”。而这对于依赖它们的植物来说不是个好消息。