Dampak Polusi Udara Terhadap Indra Penciuman Serangga dan Penyerbukan Tanaman

UDARA yang terkontaminasi tidak hanya buruk bagi manusia. Kondisi itu juga mengganggu indra lebah yang sangat peka dalam menemukan bunga.

Pada musim panas tahun 2018 dan 2019, ahli ekologi James Ryalls dan rekan-rekannya pergi ke ladang dekat Reading di Inggris selatan untuk mengamati serangga yang berdengung di sekitar tanaman sawi hitam. Setiap kali lebah, lalat, ngengat, kupu-kupu, atau  serangga lain mencoba mendapatkan serbuk sari atau nektar di bunga kuning kecil itu, mereka akan membuat catatan.

Ini adalah bagian dari eksperimen yang tidak biasa. Beberapa petak tanaman sawi dikelilingi pipa yang melepaskan ozon dan nitrogen oksida, yaitu gas pencemar yang dihasilkan di sekitar pembangkit listrik dan mobil konvensional. Petak lain memiliki pipa yang melepaskan udara normal.

Baca juga : Cegah Dampak Polusi Udara, Begini Sederet Manfaat Madu Hutan

Hasilnya mengejutkan para ilmuwan. Tanaman yang dihinggapi polutan dikunjungi serangga hingga 70% lebih sedikit secara keseluruhan, dan bunganya menerima 90% lebih sedikit kunjungan dibandingkan dengan tanaman di lahan yang tidak tercemar. 

Konsentrasi polutan jauh di bawah apa yang dianggap aman oleh regulator AS. "Kami tidak menyangka hasilnya akan sedramatis itu," kata rekan penulis studi Robbie Girling, seorang entomologis di University of Southern Queensland di Australia dan profesor tamu di University of Reading.

Semakin banyak penelitian menunjukkan polusi dapat mengganggu daya tarik serangga terhadap tanaman. Pada saat banyaknya populasi, serangga mengalami penurunan tajam akibat bahan kimia pertanian, hilangnya habitat, dan perubahan iklim. 

Baca juga : Ngengat Mampu Serbuki Tanaman Berpolusi

Sekitar 75% tanaman berbunga liar dan sekitar 35% tanaman pangan bergantung pada hewan untuk memindahkan serbuk sari, sehingga tanaman dapat saling membuahi dan membentuk biji. 

Bahkan tanaman sawi hitam yang digunakan dalam percobaan, yang dapat melakukan penyerbukan sendiri, menunjukkan penurunan 14% hingga 31% dalam penyerbukan yang berhasil sebagaimana diukur dari jumlah polong biji, biji per polong, dan berat polong biji dari tanaman yang ditelan oleh udara kotor.

Para ilmuwan masih meneliti seberapa kuat dan meluasnya dampak polusi ini, dan bagaimana dampaknya. Mereka mempelajari bahwa polusi mungkin memiliki beragam dampak yang mengejutkan, mulai dari mengubah aroma yang menarik serangga ke bunga hingga mengubah kemampuan makhluk itu untuk mencium, belajar, dan mengingat.

Baca juga : Peluncuran Kendaraan Listrik Dihadapkan Atasi Polusi Udara

Penelitian ini masih baru, kata Jeff Riffell, seorang ahli saraf di Universitas Washington. "Kita baru menyentuh puncak gunung es, jika boleh saya katakan, dalam hal bagaimana efek ini memengaruhi penyerbuk ini."

Serangga sering kali mengandalkan penciuman untuk bergerak. Saat mereka terbang di sekitar tempat tinggalnya, mereka belajar mengasosiasikan bunga yang merupakan sumber nektar dan serbuk sari yang baik dengan aroma mereka. 

Meskipun beberapa spesies, seperti lebah madu, juga menggunakan arahan dari rekan-rekan sarangnya dan penanda visual seperti pohon untuk bernavigasi, mereka juga sangat bergantung pada indra penciuman untuk mengendus bunga favorit dari jauh. 

Baca juga : Kualitas Udara Jakarta masuk Kategori Tidak Sehat

Penyerbuk nokturnal seperti  ngengat adalah pencium yang sangat berbakat. "Mereka dapat mencium bercak-bercak bunga ini dari jarak satu kilometer," kata Riffell.

Salah satu dampak polusi dan yang menurut Girling merupakan penyebab utama penurunan penyerbukan di lokasi Inggris adalah bagaimana polusi mengganggu aroma bunga-bunga ini. Setiap wewangian merupakan campuran unik dari puluhan senyawa yang secara kimia reaktif dan terurai di udara. 

Gas seperti ozon atau nitrogen oksida akan bereaksi cepat dengan molekul-molekul ini dan menyebabkan bau menghilang lebih cepat dari biasanya. "Untuk aroma yang sangat reaktif,  gumpalan hanya dapat menempuh jarak sepertiga dari jarak yang seharusnya ditempuh saat tidak ada polusi," kata ilmuwan atmosfer Jose D Fuentes dari Penn State University di AS yang telah mensimulasikan pengaruh ozon pada senyawa aroma bunga.

Jika beberapa senyawa terdegradasi lebih cepat daripada yang lain, rangkaian aroma yang diasosiasikan serangga dengan tanaman tertentu berubah, sehingga berpotensi membuat tanaman tersebut tidak dapat dikenali. 

Girling dan rekan-rekannya mengamati hal ini dalam percobaan di terowongan angin tempat mereka menyalurkan ozon. Terowongan itu juga dilengkapi dengan perangkat yang secara bertahap melepaskan campuran sintetis dari bau bunga (bunga yang sebenarnya akan layu, kata rekan penulis Ben Langford, seorang ahli kimia atmosfer di Pusat Ekologi & Hidrologi Inggris).

Dengan menggunakan detektor kimia, tim tersebut mengamati gumpalan aroma bunga memendek dan menyempit saat ozon menggerogoti tepinya , dengan beberapa senyawa menghilang sepenuhnya sementara senyawa lainnya tetap ada.

Di samping itu, para ilmuwan telah melatih lebah madu untuk mendeteksi aroma bunga asli dengan mengekspos mereka pada bau tersebut, lalu memberi mereka air gula, hingga mereka secara otomatis menjulurkan belalai mereka yang seperti lidah untuk merasakannya saat mencium bau tersebut. 

Namun, ketika lebah diuji dengan bau ozon yang mewakili tepi gumpalan bau, baik yang berjarak 6m (19,8 kaki) atau 12m (39,6 kaki) dari sumbernya, hanya 32% dan 10%, masing-masing, yang menjulurkan belalai mereka. Lebah tersebut "mengendus bau yang sama sekali berbeda pada saat itu," kata Langford.

Para peneliti juga mengamati bahwa kumbang mentimun bergaris dan lebah berekor kuning memikiki kesulitan mengenali tanaman inangnya di atas tingkat ozon tertentu. Beberapa pengamatan yang paling dramatis terjadi pada malam hari, saat polutan yang sangat reaktif atau disebut radikal nitrat terakumulasi. 

Riffell dan rekan-rekannya baru-baru ini menemukan sekitar 50% lebih sedikit ngengat ulat tanduk tembakau yang tertarik pada bunga evening primrose pucat saat aroma tanaman diubah oleh polutan ini, dan ngengat sphinx bergaris putih sama sekali tidak mengenali aromanya. 

Hal ini mengurangi jumlah biji dan buah hingga 28%, tim menemukan dalam percobaan penyerbukan luar ruangan. "Hal ini memiliki efek yang sangat besar pada kemampuan tanaman untuk menghasilkan biji," kata Riffell.

Bisakah Serangga Belajar Mengenali Aroma yang Berubah ini?

Agar serangga dapat mengenali aroma baru sebagai sesuatu yang menyenangkan, mereka perlu menciumnya saat memakan nektar manis, tetapi masalahnya, aroma bunga hanya berubah pada jarak tertentu dari bunga, kata Girling. Mungkin beberapa serangga dapat belajar mengikuti aroma yang tercemar saat mendekati bunga, tetapi sejauh ini hal ini hanya ditunjukkan pada ngengat elang tembakau. Polusi juga dapat mempersulit serangga untuk belajar. 

Dalam studi tahun 2019, Girling dan rekan-rekannya pertama kali melatih lebah madu untuk mengenali bau menggunakan metode air gula ke belalai. Kemudian mereka mengekspos lebah tersebut ke asap diesel dan setelahnya mereka menguji lebah untuk melihat berapa banyak dari mereka yang telah mempertahankan pelatihan mereka dan masih bereaksi terhadap campuran bau dengan menjulurkan belalai mereka. 

Hebatnya, 44% lebih sedikit lebah madu yang mampu mengingat bau 72 jam setelah paparan diesel dibandingkan dengan lebah yang tidak terpapar .

"Sepertinya mereka berpotensi tidak mampu membentuk ingatan tersebut dan menyimpan ingatan tersebut," kata Girling. Alasannya tidak jelas, mungkin gas tersebut entah bagaimana menyebabkan stres fisiologis di otak lebah yang menyebabkan hambatan neurologis. 

Secara hipotetis, ini dapat berarti di udara yang tercemar, lebah dapat melupakan aroma asli bunga atau melupakan aroma yang tercemar jika mereka berhasil mempelajarinya.

Udara kotor bahkan dapat memengaruhi indra penciuman serangga. Beberapa tahun lalu, ahli ekologi kimia  Magali Proffit  dari Pusat Ekologi Fungsional dan Evolusioner Prancis beserta timnya  memasang elektroda pada antena lebah madu ekor kuning dan tawon ara. 

Mereka menemukan paparan ozon pada serangga sering kali membuat organ penginderaan bau ini kurang responsif terhadap bau. Lebah dan tawon yang terpapar ozon pada tingkat sedang bergerak tanpa tujuan alih-alih mendekati bau tanaman inangnya.

Pada tingkat ozon yang tinggi, tawon ara bahkan menghindari  bau tersebut. "Ada sesuatu yang terjadi dalam sistem penciuman mereka," kata Proffit.

Polutan udara juga memiliki pengaruh saat tanaman menyerapnya, kata ahli ekologi Laura Duque di Universitas Würzburg di Jerman, polutan dapat mengubah metabolisme tanaman dan dengan demikian mengubah campuran senyawa bau yang dikeluarkan bunga. 

Bergantung pada spesiesnya, ozon dapat meningkatkan atau menurunkan jumlah bunga dan mungkin kualitas dan kuantitas nektar atau serbuk sari. Ozon juga dapat memengaruhi waktu pembungaan, kata Duque. 

"Ada kemungkinan tidak ada reproduksi tanaman sama sekali jika ada ketidaksesuaian total antara pembungaan dan aktivitas serangga," tambahnya.

Sulit untuk menilai besarnya dampak ini pada penyerbukan tanaman, kata ahli ekologi serangga perkotaan Elsa Youngsteadt dari Universitas Negeri Carolina Utara, yang turut menulis makalah tahun 2023 tentang penyerbukan di kota-kota dalam Tinjauan Tahunan Ekologi, Evolusi, dan Sistematika . Hanya sedikit penelitian, termasuk penelitian Girling di Inggris dan penelitian Riffell tentang ngengat yang telah mengukur dampaknya.

Secara umum, orang akan menduga dampak terbesar terjadi di kota-kota, yang telah menanggung beban polusi sejak zaman industri meskipun hal ini mungkin juga menyebabkan adaptasi, kata Youngsteadt. Studi tentang tanaman dan serangga non-perkotaan mungkin memberikan gambaran yang berbeda dibandingkan jika kita mempelajari populasi tanaman dan serangga yang telah terpapar polutan perkotaan selama ratusan tahun.

Dampak polusi terhadap serangga juga tidak jelas. Ketika serangga gagal mendeteksi bunga, mereka kehilangan kesempatan untuk mendapatkan nektar atau serbuk sari bagi diri mereka sendiri, anak-anak mereka, atau sarang mereka. Mereka harus melakukan perjalanan lebih jauh untuk mencari aroma bunga, yang menguras energi mereka, kata Fuentes.

Perubahan aroma bunga mungkin hanya salah satu faktor di antara banyak faktor lainnya.  Partikel polusi dapat mengganggu kemampuan lalat rumah untuk mencium makanan, misalnya ozon mengubah feromon lalat jantan sehingga baunya lebih mirip lalat betina, yang menyebabkan lalat jantan mengejar lalat jantan lainnya.

Polusi juga dapat memengaruhi reproduksi dan kelangsungan hidup serangga secara umum. Dengan menggabungkan semua dampak ini, sebuah studi terkini memperkirakan bahwa polusi udara menyebabkan penurunan kinerja penyerbuk hingga lebih dari 30%. 

Para ilmuwan memerlukan lebih banyak penelitian tentang berbagai spesies, kepekaan mereka terhadap polusi dan interaksi mereka dengan tanaman, terutama di wilayah yang belum banyak diteliti seperti belahan bumi selatan.

Dari bahan kimia pertanian hingga perubahan iklim, "Kita memiliki semua faktor lain yang mengikis dan mengurangi kebugaran, sehingga serangga ini semakin sulit menjalani siklus hidup dan proses normalnya", kata Girling. 

"Jika Anda kemudian membuatnya sedikit lebih sulit untuk menemukan bunga, apakah itu titik kritis yang mendorong serangga atau sarang tertentu melewati batas?" (BBC/Z-3)