Короткий

Nature Communications, том 14, номер статьи: 4112 (2023) Цитировать эту статью

2364 Доступа

180 Альтметрика

Подробности о метриках

Последствия сублетальных уровней загрязнения окружающего воздуха для насекомых недооцениваются: например, накопление твердых частиц на сенсорных рецепторах, расположенных на их усиках, может оказывать пагубное воздействие на их функции. Здесь мы показываем, что плотность твердых частиц на усиках комнатных мух (Musca Domestica), собранных в городской среде, увеличивается с увеличением степени загрязнения воздуха. Комбинация поведенческих тестов, электроантеннограмм и транскриптомного анализа дает убедительные доказательства того, что кратковременное воздействие загрязнения твердыми частицами ухудшает обонятельное восприятие репродуктивных и пищевых запахов как у самцов, так и у самок комнатных мух. Поскольку твердые частицы могут переноситься на тысячи километров от места своего происхождения, эти эффекты могут представлять собой дополнительный фактор, ответственный за глобальное сокращение численности насекомых, даже в нетронутых и отдаленных районах.

Пагубное воздействие антропоцентрических загрязнителей на здоровье, приспособленность и жизнеспособность популяций организма широко документировано для дикой природы – от растений до позвоночных животных1,2,3,4. Твердые частицы (ТЧ) могут быть даже более опасными, чем другие распространенные загрязнители воздуха, такие как NOx или озон, однако их экотоксикологическое воздействие на многие типы организмов, включая насекомых5, и на экосистемы в целом остается относительно неясным6. Насекомые накапливают ТЧ на поверхности тела, и это может оказать на них токсическое воздействие7,8,9,10. ТЧ включают смесь твердых частиц или капель жидкости, взвешенных в воздухе, и образуются как из природных, так и из антропогенных источников11. ТЧ являются одним из преобладающих загрязнителей воздуха в городской среде12,13, но, тем не менее, они регистрируются в высоких концентрациях за пределами этих источников: более 40% мировой суши подвергается годовой концентрации ТЧ, которая превышает рекомендованную Всемирной организацией здравоохранения среднегодовую концентрацию (< 10 мкг/м3 (ссылка 14), рис. 1а). Удивительно, но эти территории включают в себя множество отдаленных, сравнительно нетронутых мест обитания и экологических горячих точек (рис. S1a). ТЧ очень неоднородны и различаются по источникам, морфологии, элементному составу и размеру частиц15. Имеются доказательства того, что PM10 (2,5 мкм < размер частиц < 10 мкм) содержит больше неорганических или металлических компонентов, включая токсичные элементы тяжелых металлов, а PM2,5 содержит больше органических загрязнителей, таких как бензол и полициклические ароматические углеводороды5,16.

a Среднегодовая глобальная концентрация PM2,5 на различных участках суши (за исключением Антарктиды) с 2015 по 2019 год – ~40% суши подвергается воздействию годовой концентрации PM, которая превышает рекомендацию ВОЗ о среднегодовом значении <10 мкг/м3 (Источник данных: https://sites.wustl.edu/acag/datasets/surface-pm2-5/#V4.GL.03). b Сшитые микрофотографии СЭМ, показывающие, что (i) незагрязненная антенна комнатной мухи содержит гораздо меньше твердых частиц, чем (ii) загрязненная антенна, с желтыми крестиками, обозначающими распределение отдельных частиц. в Средняя плотность ТЧ, обнаруженная на поверхности антенн незагрязненных, экспериментально зараженных и диких комнатных мух, пойманных при низком (AQI ≤ 50), умеренном (50 < AQI ≤ 100) и высоком (100 < AQI ≤ 150) уровнях загрязнения. Экспериментально загрязненные антенны комнатной мухи имеют значительно более высокую плотность твердых частиц, чем незагрязненные антенны, и эта плотность сравнима с плотностью, собранной в городской среде в Пекине (таблица S3, обобщенные линейные смешанные модели с апостериорным тестом Тьюки, F4,123 = 43,25, P < 0,001, n = 25). d Средняя плотность ТЧ, обнаруженная на различных частях тела загрязненных комнатных мух: плотность ТЧ в усиках значительно выше, чем в любых других частях тела (Таблица S4, обобщенные линейные смешанные модели с апостериорным тестом Тьюки, F6,114 = 18,41, P <0,001, п = 10). e На поверхности антенн был обнаружен более высокий процент PM2,5, чем на фильтрах из стекловолокна (Таблица S5, Тест Уилкоксона, PM2,5: P < 0,001; PM10: P < 0,001; >PM10: P = 0,835, Антенны: n = 27; Фильтр из стекловолокна: n = 17). Масштабные линейки: b = 50 мкм, 5 мкм в коробке. Различные нижние буквы и звездочки указывают на значительную разницу между группами, центр: среднее значение, столбцы ошибок: SE. Все значения p основаны на двусторонних тестах. Исходные данные предоставляются в виде файла исходных данных.