科学家发现空气污染会引发蚁群崩溃

来源：光明日报

本报北京2月3日电（记者杨舒）

空气污染不只会威胁人类健康，对自然界中其他生物的危害也超出人们的想象。近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）江南纪课题组与德国团队合作发现：空气污染物臭氧会破坏蚂蚁用于识别同类的化学信号，导致同巢蚂蚁“自相残杀”，还会使工蚁停止照料幼虫，最终引发蚁群的崩溃。该研究成果于2月2日发表在《美国国家科学院院刊》。

中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员江南纪介绍，通常一个蚁巢由一只蚁后和许多工蚁构成，就像一个小小的王国。其中，工蚁们高度协作，一起探索世界、捕获猎物、抚育幼蚁、喂养蚁后和抵御外敌；蚁后专注于产卵，保证蚁群延续。

这样复杂的分工协作如何完成？靠语言吗？不！研究表明，让蚂蚁沟通交流的基础是其体表的化学物质——体表碳氢化合物。每个蚁巢内的蚂蚁都有自己独特的体表碳氢化合物，就像一张化学“身份证”。拥有正确“身份证”的蚂蚁在王国内被视为“自己人”，可畅通无阻并分工协作；拥有错误“身份证”的蚂蚁被视为外来入侵者，会遭受王国内其他蚂蚁的攻击。

随着工业发展，人类生活空间的臭氧污染越来越严重。研究显示，工业发达地区地表臭氧的平均浓度达40ppb（ppb为浓度单位，即每十亿个干空气气体分子中所含的该种气体分子数），并每年逐渐升高——在污染区，臭氧浓度可达100ppb及以上，并持续数小时。此前已有研究表明，臭氧等空气中的氧化性污染物会破坏花朵与其传粉者之间的相互作用以及果蝇之间的性信息素通信。江南纪课题组由此推测，氧化性污染物的有害影响可能不止于此。由此，研究团队结合高分辨率化学分析和行为学实验，对六种蚂蚁进行系统研究。实验表明，当这些蚂蚁短期暴露于100ppb（接近城市污染水平）的臭氧环境中，其表皮碳氢化合物中的烯烃会被降解。行为实验进一步证明，体表化学物质受损后，这些蚂蚁的化学信号“失灵”，随后会被同巢伙伴误判为“外来者”而遭受攻击。

研究团队进一步对毕氏卵角蚁群体进行研究，发现当该种蚂蚁蚁穴长期暴露在臭氧环境中时，蚂蚁不仅会“自相残杀”，工蚁还会逐渐放弃对幼虫的照料，最终导致整个蚁群崩溃的严重后果。

江南纪表示，本次研究表明，即使臭氧浓度轻微升高，也足以削弱蚂蚁的相互识别能力，并对其社会系统造成严重影响——“这也提示，空气污染的生态风险可能不仅体现在个体生理损伤上，还可能通过破坏物种间和种群内部的交流网络，放大其对生态系统稳定性的长期影响。”