Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Washington ha descubierto una causa importante de la caída en la actividad de los polinizadores nocturnos, y la culpa la tiene en gran medida la gente.
Los investigadores descubrieron que los radicales de nitrato (NO3) en el aire degradan los químicos aromáticos liberados por una flor silvestre común, reduciendo drásticamente las señales olfativas en las que confían los polinizadores nocturnos para localizar la flor. En la atmósfera, el NO3 se produce mediante reacciones químicas entre otros óxidos de nitrógeno, que a su vez se liberan mediante la combustión de gas y carbón de automóviles, centrales eléctricas y otras fuentes. Los hallazgos, publicados el 9 de febrero en la revista Ciencia, son los primeros en mostrar cómo la contaminación nocturna crea una cadena de reacciones químicas que degrada las señales olfativas, dejando las flores indetectables por el olfato. Los investigadores también determinaron que la contaminación probablemente tenga impactos mundiales en la polinización.
El equipo, codirigido por Jeff Riffell, profesor de biología de la Universidad de Washington, y Joel Thornton, profesor de ciencias atmosféricas de la Universidad de Washington, estudió la pálida onagra (Oenothera pallida). Esta flor silvestre crece en ambientes áridos en todo el oeste de EE. UU. Eligieron esta especie porque sus flores blancas emiten un aroma que atrae a un grupo diverso de polinizadores, incluidas las polillas nocturnas, que son uno de sus polinizadores más importantes.
En sitios de campo en el este de Washington, los investigadores recolectaron muestras de aroma de flores pálidas de onagra. De vuelta en el laboratorio, utilizaron técnicas de análisis químico para identificar las docenas de sustancias químicas individuales que componen el aroma de la flor silvestre.
«Cuando hueles una rosa, estás oliendo un ramo diverso compuesto de diferentes tipos de sustancias químicas», dijo Riffell. «Lo mismo ocurre con casi cualquier flor. Cada una tiene su propio aroma compuesto por una receta química específica».
Una vez que identificaron las sustancias químicas individuales que componen el aroma de la flor silvestre, el equipo utilizó una técnica más avanzada llamada espectrometría de masas para observar cómo cada sustancia química del aroma reaccionaba al NO3. Descubrieron que al reaccionar con el NO3 casi se eliminaban ciertas sustancias químicas aromáticas. En particular, el contaminante diezmó los niveles de compuestos aromáticos monoterpénicos, que en experimentos separados las polillas encontraron más atractivos.
Las polillas, que huelen a través de sus antenas, tienen una capacidad de detección de olores aproximadamente equivalente a la de los perros, y varios miles de veces más sensibles que el sentido del olfato humano. Según Riffell, las investigaciones sugieren que varias especies de polillas pueden detectar olores a kilómetros de distancia.
Utilizando un túnel de viento y un sistema de estímulo de olores controlado por computadora, el equipo investigó qué tan bien dos especies de polillas: la esfinge de líneas blancas (Hyles lineata) y la polilla del tabaco (sexta manduca) – podría localizar y volar hacia los olores. Cuando los investigadores introdujeron el aroma normal de la onagra pálida, ambas especies volarían fácilmente hacia la fuente del olor. Pero cuando los investigadores introdujeron el olor y el NO3 a niveles típicos de un entorno urbano nocturno, manducaLa precisión se redujo en un 50% y hyles (uno de los principales polinizadores nocturnos de esta flor) no pudo localizar la fuente en absoluto.
Los experimentos en un entorno natural respaldaron estos hallazgos. En experimentos de campo, el equipo demostró que las polillas visitaban una flor falsa que emitía un aroma inalterado con tanta frecuencia como visitaban una flor real. Pero, si trataban el olor primero con NO3, los niveles de visitas de polillas se redujeron hasta en un 70%.
«El NO3 realmente está reduciendo el 'alcance' de una flor: qué tan lejos puede viajar su aroma y atraer a un polinizador antes de que se descomponga y sea indetectable», dijo Riffell.
El equipo también comparó cómo las condiciones de contaminación diurna y nocturna impactaban los químicos aromáticos de las flores silvestres. La contaminación nocturna tuvo un efecto mucho más destructivo sobre la composición química del aroma que la contaminación diurna. Los investigadores creen que esto se debe en gran medida a que la luz solar degrada el NO3.
El equipo utilizó un modelo informático que simula tanto los patrones climáticos globales como la química atmosférica para localizar las áreas con mayor probabilidad de tener problemas importantes con la comunicación entre plantas y polinizadores. Las áreas identificadas incluyen el oeste de América del Norte, gran parte de Europa, Medio Oriente, Asia central y meridional y el sur de África.
«Fuera de la actividad humana, algunas regiones acumulan más NO3 debido a fuentes naturales, geografía y circulación atmosférica», dijo Thornton, quien añadió que las fuentes naturales de NO3 incluyen incendios forestales y rayos. «Pero la actividad humana está produciendo más NO3 en todas partes. Queríamos entender cómo se combinan esas dos fuentes (natural y humana) y dónde los niveles podrían ser tan altos que podrían interferir con la capacidad de los polinizadores para encontrar flores».
Los investigadores esperan que su estudio sea sólo el primero de muchos que ayuden a descubrir el alcance completo del fallo de los polinizadores.
«Nuestro enfoque podría servir como hoja de ruta para que otros investiguen cómo los contaminantes afectan las interacciones entre plantas y polinizadores, y para llegar realmente a los mecanismos subyacentes», dijo Thornton. «Se necesita este tipo de enfoque holístico, especialmente si se quiere comprender cuán extendida está la ruptura de las interacciones entre plantas y polinizadores y cuáles serán las consecuencias».
El estudio destaca los peligros de la contaminación provocada por el hombre y sus implicaciones para todos los polinizadores, así como para el futuro de la agricultura.
«La contaminación causada por la actividad humana está alterando la composición química de señales olfativas críticas, y alterándola hasta tal punto que los polinizadores ya no pueden reconocerlas ni responder a ellas», dijo Riffell.
Aproximadamente tres cuartas partes de las más de 240.000 especies de plantas con flores dependen de polinizadores, dijo Riffell. Y más de 70 especies de polinizadores están en peligro o amenazadas.
El autor principal del artículo es Jeremy Chan, investigador postdoctoral de la Universidad de Copenhague que realizó este estudio como estudiante de doctorado en biología de la Universidad de Washington. Los coautores son Sriram Parasurama del Departamento de Biología de la Universidad de Washington; Rachel Atlas, investigadora postdoctoral en el Instituto Pierre Simon Laplace en Francia, que participó en este estudio como estudiante de doctorado en ciencias atmosféricas de la Universidad de Washington; Ursula Jongebloed, estudiante de doctorado en ciencias atmosféricas de la Universidad de Washington; Ruochong Xu, estudiante de doctorado de la Universidad Tsinghua en China; Becky Alexander, profesora de ciencias atmosféricas de la Universidad de Washington; y Joseph Langenhan, profesor de química en la Universidad de Seattle. La investigación fue financiada por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, la Fundación Nacional de Ciencias, los Institutos Nacionales de Salud, el Programa Fronteras Humanas en la Ciencia y la Universidad de Washington.
