Nitratradikale (NO3) in der Luft bauen die von gewöhnlichen Wildblüten freigesetzten Duftchemikalien ab und vernichten damit weitgehend die auf Duftstoffen basierenden Hinweise, die nächtliche Bestäuber zum Auffinden der Blüte benötigen.

In der Atmosphäre entsteht NO3 durch chemische Reaktionen neben anderen Stickoxiden, die ihrerseits bei der Verbrennung von Gas und Kohle aus Autos, Kraftwerken und anderen Quellen freigesetzt werden. Die nächtliche Luftverschmutzung löst eine Kette chemischer Reaktionen aus, die Duftstoffe abbauen und Blumen über den Geruch quasi unsichtbar machen.

Im Mittelpunkt der Untersuchungen stand die Weiße Nachtkerze Oenothera pallida, die in trockenen Gebieten der westlichen Vereinigten Staaten anzutreffen ist. Ihre weißen Blüten verströmen einen Duft, der eine vielfältige Gruppe von Bestäubern anzieht, darunter nachtaktive Motten.
Im Labor analysierte das Team der Wissenschaftler Dutzende einzelner Chemikalien, die den Duft der Wildblume ausmachen.

„Wenn Sie eine Rose riechen, riechen Sie ein vielfältiges Bouquet aus verschiedenen Arten von Chemikalien“, so Jeff Riffell von der Universität Washington. „Das Gleiche gilt für fast jede Blume. Jede hat ihren eigenen Duft, der aus einer bestimmten chemischen Rezeptur besteht.“

Nachdem sie die einzelnen Chemikalien identifiziert hatten, aus denen der Duft der Wildblume besteht, beobachtete das Team der Forscher mithilfe der Massenspektrometrie wie jede Chemikalie im Duft-Bouquet auf NO3 reagierte. Es stellte sich heraus, dass die Reaktion mit NO3 bestimmte Geruchschemikalien nahezu eliminierte. Insbesondere dezimierte der Schadstoff den Gehalt an Monoterpen-Duftstoffen, die Motten in separaten Experimenten als besonders attraktiv empfanden.

Motten, die über ihre Fühler riechen, verfügen über eine Empfindlichkeit für Gerüche, die in etwa der von Hunden entspricht – mehrere tausend Mal empfindlicher als der menschliche Geruchssinn. Laut Jeff Riffell deuten Untersuchungen darauf hin, dass einige Mottenarten Gerüche über Entfernungen von mehrere Kilometer wahrnehmen können.

Mithilfe eines Windkanals und eines computergesteuerten Geruchsreizsystems untersuchte das Team, wie gut zwei Mottenarten – der Lilienschwärmer Hyles lineata und der Tabakschwärmer Manduca sexta – Düfte lokalisieren und darauf zufliegen konnten. Als die Forscher den normalen Duft der W

eißen Nachtkerze einführten, flogen beide Arten bereitwillig auf die Duftquelle zu. Doch als die Forscher den Duft und NO3 in für eine nächtliche städtische Umgebung typischen Konzentrationen einführten, sank die Genauigkeit von M. sexta um 50 % und H. lineata – einer der wichtigsten nächtlichen Bestäuber dieser Blütenpflanze – konnte die Quelle überhaupt nicht mehr lokalisieren.

Experimente in einer natürlichen Umgebung bestätigten diese Erkenntnisse. In Feldexperimenten zeigte das Team, dass Motten eine künstliche Blume, die einen unveränderten Duft verströmte, genauso oft besuchten wie eine echte. Wenn sie den Duft jedoch zuerst mit NO3 behandelten, sank die Zahl der Mottenbesuche um bis zu 70 %.

„NO3 verringert wirklich die ‚Reichweite‘ einer Blume – wie weit ihr Duft wandern und einen Bestäuber anlocken kann, bevor er zerfällt und nicht mehr wahrnehmbar ist“, so Jeff Riffell.

Das Team verglich auch, wie sich die Umweltverschmutzung tagsüber und nachts auf die Duftchemikalien der Wildblumen auswirkte. Die nächtliche Luftverschmutzung hatte eine viel zerstörerischere Wirkung auf die chemische Zusammensetzung des Duftes als die Tagesluftverschmutzung. Die Forscher glauben, dass dies größtenteils auf den Abbau von NO3 durch Sonnenlicht zurückzuführen ist.

Das Team verwendete ein Computermodell, das sowohl globale Wettermuster als auch die Chemie der Atmosphäre simuliert, um Gebiete zu lokalisieren, in denen es am wahrscheinlichsten zu erheblichen Problemen bei der Kommunikation zwischen Pflanzen und Bestäubern kommt. Zu den identifizierten Gebieten gehören der Westen Nordamerikas, große Teile Europas, der Nahe Osten, Zentral- und Südasien sowie das südliche Afrika.

„Außerhalb menschlicher Aktivitäten sammelt sich in einigen Regionen aufgrund natürlicher Quellen, der Geographie und der atmosphärischen Zirkulation mehr NO3 an“, erklärt Joel Thornton von der Universität Washington und fügte hinzu, dass zu den natürlichen NO3-Quellen Waldbrände und Blitze gehören.
„Aber durch menschliche Aktivitäten wird überall mehr NO3 produziert. Wir wollten verstehen, wie diese beiden Quellen – natürliche und menschliche – zusammenwirken und wo die Konzentrationen so hoch sein können, dass sie die Fähigkeit von Bestäubern, Blumen zu finden, beeinträchtigen könnten.“

Die Forscher hoffen, dass ihre Studie nur die erste von vielen ist, die dabei hilft, das volle Ausmaß des Versagens von Bestäubern aufzudecken.

„Unser Ansatz könnte als Leitfaden für andere dienen, um zu untersuchen, wie sich Schadstoffe auf die Interaktion zwischen Pflanzen und Bestäubern auswirken, und um die zugrunde liegenden Mechanismen wirklich zu verstehen“, so Joel Thornton. „Man benötigt einen solchen ganzheitlichen Ansatz, insbesondere wenn man verstehen will, wie weit verbreitet der Zusammenbruch der Pflanze-Bestäuber-Interaktionen ist und welche Konsequenzen dies haben wird.“

Die Studie beleuchtet die Gefahren der vom Menschen verursachten Umweltverschmutzung und ihre Auswirkungen auf alle Bestäuber sowie die Zukunft der Landwirtschaft.

„Die durch menschliche Aktivitäten verursachte Verschmutzung verändert die chemische Zusammensetzung kritischer Duftstoffe und zwar so sehr, dass die Bestäuber sie nicht mehr erkennen und nicht mehr darauf reagieren können“, sagt Jeff Riffell.