Das Ozon in der Luft ließ sie sich in die falsche Person verlieben

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Ji Qiaoqiao (Doktor der Agrarwissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Anmerkung des Herausgebers: Um die neuesten Geheimnisse der Biowissenschaften zu entschlüsseln, hat das Spitzentechnologieprojekt von China Science Popularization eine Artikelserie mit dem Titel „Neues Wissen über das Leben“ veröffentlicht, die Lebensphänomene interpretiert und die Geheimnisse der Biologie aus einer einzigartigen Perspektive enthüllt. Tauchen wir ein in die Welt des Lebens und erkunden wir die unendlichen Möglichkeiten.

Unter dem blauen Himmel und den weißen Wolken verbirgt sich hinter der scheinbar sauberen Luft ein „unsichtbarer Killer“ – die Ozonverschmutzung. Sie fragen sich vielleicht: Schützt uns Ozon nicht vor UV-Strahlen? Diese Aussage ist nur die halbe Wahrheit.

Ozon in der Stratosphäre kann einen Teil der für Organismen schädlichen ultravioletten Strahlung im Sonnenlicht absorbieren, während Ozon in der bodennahen Schicht der Atmosphäre zu einem Schadstoff wird, der negative Auswirkungen auf die Umwelt und Organismen hat.

Eine kürzlich in Nature Communications veröffentlichte Studie zeigt, dass Ozon nicht nur schädlich für die menschliche Gesundheit ist, sondern auch die chemische Kommunikation zwischen Insekten durch Pheromone stört und dadurch ihr Paarungsverhalten beeinflusst.

Was sind Insektenpheromone?

Insektenpheromone sind Chemikalien, die Insekten zur Informationsübermittlung freisetzen und die insbesondere beim Paarungsverhalten eine Schlüsselrolle spielen. Beispielsweise geben männliche Fruchtfliegen ein Pheromon namens cis-Vaccenylacetat (cVA) ab, um Weibchen anzulocken.

cVA erleichtert es den Weibchen nicht nur, sie zu finden, es kann auch während der Paarung auf die Weibchen übertragen werden, wodurch sie für andere Männchen weniger attraktiv werden. Es ist, als würde sich das Männchen auf das Weibchen „prägen“, um sicherzustellen, dass es der Vater des Nachwuchses wird.

Pheromone beeinflussen das Verhalten von Insekten

(Bildquelle: Engl & Kaltenpoth, 2018)

Die Quellen und Gefahren der Ozonverschmutzung

Ozon kommt hauptsächlich in der oberen Atmosphäre vor und bildet die Ozonschicht, die die Erde vor ultravioletter Strahlung schützt. In Bodennähe ist Ozon jedoch ein schädlicher Schadstoff. Es besteht aus Stickoxiden (NOx) und flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs), die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe, beim Transport und in der industriellen Produktion unter Einwirkung von Sonnenlicht freigesetzt werden. In den letzten Jahren ist der globale Ozonwert mit der Industrialisierung und dem Klimawandel deutlich angestiegen, was schwerwiegende Auswirkungen auf das Ökosystem hat.

Hauptfaktoren und Prozesse, die die Ozonkonzentration beeinflussen

(Bildquelle: Chinas Blaubuch zur Prävention und Kontrolle der Ozonverschmutzung in der Atmosphäre (2020))

Studien haben ergeben, dass Ozon die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen in Insektenpheromonen oxidiert und so zum Abbau dieser Pheromone führt. Beispielsweise wird der Gehalt der Pheromone cVA und (Z)-7-Tricosene bei männlichen Drosophila-Fliegen nach der Einwirkung von Ozon deutlich reduziert, was die Attraktivität der männlichen Drosophila-Fliegen für Weibchen verringert und die Paarungserfolgsrate reduziert.

Wissenschaftler haben durch Experimente herausgefunden, dass selbst eine kurzfristige Exposition gegenüber Ozonkonzentrationen von 100 ppb zum Abbau der Pheromone von Fruchtfliegen führen und dadurch ihr Paarungsverhalten beeinträchtigen kann. In Experimenten zeigten männliche Fruchtfliegen, die Ozon ausgesetzt waren, längere Paarungslatenzen, was bedeutet, dass sie mehr Zeit brauchten, um für Weibchen empfänglich zu werden. Dies liegt daran, dass Ozon Pheromone zerstört, wodurch es für die Weibchen schwierig wird, diese Männchen zu erkennen und zu akzeptieren.

Interessanterweise zeigten männliche Fruchtfliegen, die Ozon ausgesetzt waren, auch ein deutlich verstärktes Balzverhalten zwischen Männchen. Dies liegt daran, dass Ozon die männlichen Pheromone zerstört, was es den Männchen erschwert, zwischen den Geschlechtern zu unterscheiden, was dazu führt, dass sie fälschlicherweise mit anderen Männchen balzen. In Experimenten bildeten männliche Fruchtfliegen, die Ozon ausgesetzt waren, sogar lange Balzketten, ein Verhalten, das normalerweise nur bei Fliegen mit genetischen Mutationen zu beobachten ist.

Ozon beeinträchtigt die Fähigkeit von Fruchtfliegen, das Geschlecht zu erkennen

(Bildquelle: Jiang et al., 2023)

Die Forscher untersuchten nicht nur die Fruchtfliege Drosophila melanogaster, sondern führten ähnliche Experimente auch an neun anderen Fruchtfliegenarten durch und stellten fest, dass die Pheromone von acht dieser Arten ebenfalls durch Ozoneinwirkung abgebaut würden, was wiederum ihr Paarungsverhalten beeinträchtigte. Nur eine Fruchtfliegenart (D. busckii) ist weniger empfindlich gegenüber Ozon, da ihr Pheromon keine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen enthält.

Für verschiedene Drosophila-Arten spezifische Pheromone und Veränderungen ihres Sexualverhaltens nach Ozonexposition

(Bildquelle: Jiang et al., 2023)

Nicht nur die Pheromone männlicher und weiblicher Fruchtfliegen werden durch Ozon oxidiert, auch die Pheromone der Weibchen werden beeinträchtigt. So sinken beispielsweise die Konzentrationen der für weibliche Fruchtfliegen spezifischen Pheromone 7,11-Heptacosadien (7,11-HD) und 7,11-Nonacosadien (7,11-ND) nach der Einwirkung von Ozon. Dies bedeutet, dass auch weibliche Fruchtfliegen bei der Paarung auf Schwierigkeiten stoßen, da ihre Pheromone nicht richtig auf die Männchen übertragen werden können.

Mit der Industrialisierung und der zunehmenden Umweltverschmutzung hat die Ozonkonzentration deutlich zugenommen und das Pheromonsystem der Insekten steht vor neuen Herausforderungen. Aufgrund der vorhandenen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen werden Pheromone leicht durch Ozon oxidiert, was sich auf das Paarungsverhalten und die Populationsreproduktion von Insekten auswirkt.

Darüber hinaus wird auch die chemische Kommunikation zwischen Pflanzen und bestäubenden Insekten beeinträchtigt und die Ozonverschmutzung wird das Gleichgewicht des Ökosystems stören. Beispielsweise baut Ozon flüchtige Substanzen ab, die von Blüten abgegeben werden, wodurch es für bestäubende Insekten schwieriger wird, Blüten zu finden, was wiederum die Bestäubung und Fortpflanzung der Pflanzen beeinträchtigt. Diese Auswirkungen beschränken sich nicht auf Insekten, sondern können sich über die Nahrungskette auf das gesamte Ökosystem auswirken.

Um Insekten und Ökosysteme zu schützen, müssen wir Maßnahmen zur Verringerung der Ozonbelastung ergreifen . Dazu gehören die Reduzierung der industriellen Emissionen von Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen, die Förderung sauberer Energie und die Verbesserung der Emissionsstandards für den Verkehr. Darüber hinaus ist es auch sehr wichtig, die Umweltüberwachungs- und -schutzmaßnahmen zu verstärken und die Forschung zur Ozonverschmutzung und ihren Auswirkungen zu intensivieren.

Ich hoffe, dass Ihnen dieser Artikel dabei hilft, die Auswirkungen der Ozonverschmutzung auf Insekten besser zu verstehen und die Bedeutung des Umweltschutzes zu erkennen. Die Bemühungen eines jeden können positive Veränderungen auf unserem Planeten bewirken. Lassen Sie uns gemeinsam für den Umweltschutz sorgen!

Quellen:

1. Jiang NJ, Chang H, Weißflog J, et al. Ozonbelastung stört die sexuelle Kommunikation von Insekten[J]. Nature Communications, 2023, 14(1): 1186.

2.Engl T, Kaltenpoth M. Einfluss mikrobieller Symbionten auf Insektenpheromone[J]. Natural Product Reports, 2018, 35(5): 386-397.