Valeurs de ratio. Fig. 3. Ratios d'éléments mesurés après pulvérisation dans les résidus de neige après évaporation, et dans la moisissure sous la neige fondante, de [18] avec permission

Valeurs de ratio

Fig. 3. Ratios d'é lé ments mesuré s aprè s pulvé risation dans les ré sidus de neige aprè s é vaporation, et dans la moisissure sous la neige fondante, de [18] avec permission

La pollution causé e par les CVC peut affecter les insectes par le sol ( le bas) (par exemple par la qualité du sol ou de la plante hô te) ou par l'air (le haut) (par exemple, contact direct ou effets sur les pré dateurs ou les agents pathogè nes). Une revue complè te a montré que la condition physique des insectes herbivores é tait gé né ralement influencé e par des facteurs ascendants. Des é tudes moins poussé es ont é té effectué es sur les facteurs descendants, mais il a é té dé montré que la pollution de l'air affecte la dynamique des populations d'insectes par des effets diffé rentiels sur les herbivores et leurs pré dateurs naturels [30]. Les polluants s'accumulent souvent chez les insectes pré dateurs. Les particules de pollution en suspension dans l'air recouvrent les feuilles et les plantes, affectant la chimie des plantes, la photosynthè se et, par consé quent, la nutrition des herbivores. La contamination du sol permet l'absorption par la plante de nombreux é lé ments qui sont à leur tour consommé s par les herbivores [31]. Les cendres volantes de charbon ajouté es aux engrais ou au sol peuvent entraî ner des accumulations d'é lé ments potentiellement toxiques, dont l'arsenic [32].

Les composants principaux des CVC, Si, Al et Fe ont tous des effets toxiques sur les insectes. Le dé pô t de Si sur les tissus vé gé taux constitue une barriè re contre le sondage, l'alimentation et la pé né tration des insectes dans les tissus vé gé taux [33]. Les composants contenant du silicium enlè vent la couche cireuse des insectes qui pré serve leur humidité, les tuant ainsi par dé shydratation [34].

L'humidité peut diluer l'aluminium des CVC sous une forme chimiquement mobile [21]. L'aluminium ne se trouve gé né ralement pas dans le monde naturel sous une forme chimiquement mobile, il y a donc une absence de mé canismes de dé fense; l'aluminium est un mé tal qui n’est pas essentiel et qui n’a aucune fonction biologique. L'aluminium se trouve dans les insecticides tels le phosphure d'aluminium, un maté riau hautement toxique utilisé pour la conservation des graines. L'aluminium s'est ré vé lé toxique (provoquant des dé formations) chez les larves de phryganes, avec un effet accru en milieu acide [35].

Des é tudes in vitro ont dé montré la toxicité de l'aluminium chez la drosophile [36]. L'aluminium ingé ré nuit au butinage et à d'autres comportements chez les abeilles [37].

Tout comme d'autres organismes, les insectes doivent é quilibrer les proprié té s opposé es du fer ionique, celui d'un nutriment essentiel et d'une toxine puissante. Le fer doit ê tre utilisé comme catalyseur du mé tabolisme oxydatif, mais il doit ê tre é troitement ré gulé pour é viter les ré actions oxydatives destructrices [38]. Le fer ionique est l'un des polluants atmosphé riques les plus ré actifs. Un effet biologique commun à de nombreuses particules de pollution de l'air ambiant est la perturbation de l'homé ostasie du fer dans les cellules et les tissus [39]. Le fer est connu pour jouer un rô le catalytique dans la gé né ration de radicaux libres d'oxygè ne in vitro. Des mouches domestiques buvant de l'eau additionné e de chlorure ferreux ont eu leur duré e de vie raccourcie avec des signes de stress oxydatif [40]. Le fer s'accumule dans les insectes, provoquant une peroxydation lipidique et provoquant une ré action antioxydante [41].

Il existe actuellement des preuves plus directes des dommages causé s par la pollution aux insectes, provenant des principaux composants des CVC. Exley et al. [42] ont rapporté que les bourdons pupae se trouvant dans les zones urbaines et rurales é taient fortement contaminé s par l'aluminium. Cette teneur en aluminium é tait supé rieure à celle considé ré e comme nocive pour l'homme et é tait associé e à des bourdons pupae plus petits. Des niveaux é levé s d'aluminium et d'autres é lé ments pré sents dans les cendres volantes de charbon (Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Se, Sr, Ti et V) ont é té mesuré s chez les abeilles mellifè res provenant de zones pollué es [43, 44]. Des niveaux é levé s d'aluminium, de fer et de nombreux autres oligo-é lé ments, notamment As, Pb et Ba, ont é té dé tecté s dans le pollen d'abeille ré colté dans des zones pollué es [45-47]. Le pollen d’abeille est un mé lange de pollen de fleur, de ses propres sé cré tions et de nectar. On peut supposer que les abeilles absorbent une quantité importante de pollution par les mé taux et les mé talloï des à partir d'un mé canisme «ascendant» par ingestion de produits vé gé taux et de sources d'eau potable contaminé s. Dans le cas du pollen d’abeille, ce maté riel est ramené à la ruche sur les pattes des insectes et constitue l’une de leurs principales sources de nutrition [45].

Outre les abeilles, d’autres insectes font figure de bio-indicateurs de la pollution par les mé taux lourds, y compris les oligo-é lé ments pré sents dans les CVC. Au Pakistan, des concentrations significatives de Cd, Cu, Cr, Zn et Ni ont é té dé tecté es dans la libellule libellulid, dans une sauterelle acridienne et un papillon nymphalide. Les plus hauts niveaux de ces é lé ments ont é té trouvé s prè s des zones industrielles pollué es et les valeurs les plus basses (mais toujours pré sentes) sur un site é loigné de l'activité industrielle [48]. L'accumulation de Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Ni et Pb a é té documenté e chez des sauterelles (Orthoptera, Acrididae) qui ont é té prises prè s d'une mine de cuivre en Bulgarie. Le cadmium et le plomb é taient fortement concentré s dans les sauterelles sur les sites les plus contaminé s [49]. Des concentrations de Pb> Cd> Hg ont é té trouvé es dans des plantes alimentaires et des sauterelles pré levé es dans une prairie de montagne à 1200 m au-dessus du niveau de la mer en Grè ce, suggé rant une source anthropique de pollution dispersé e dans l'atmosphè re [50].

En tant que bio-indicateurs de la pollution, les abeilles sont é galement utilisé es comme é chantillonneurs de particules en suspension dans l'air. Tel que rapporté par Negri et al. [51], les abeilles butinant dans les zones pollué es recueillent de nombreuses particules de pollution inorganiques, principalement concentré es dans les ailes anté rieures, la ré gion de la tê te et les pattes arriè re. Ces particules anthropiques, dont le diamè tre varie de 500 nm à 10 µm, pré sentent une morphologie « sous-sphé rique » et ont é té caracté risé es par l'EDX comme é tant des particules riches en Fe ou des aluminosilicates. Le plomb et le baryum (tous deux pré sents dans les CVC) ont é galement é té dé tecté s sur le corps de l'abeille [51].

Les cendres volantes de charbon sont une source considé rable d’une pollution de taille nanoparticulaire. Les nanoparticules et bio-nanoparticules sont de plus en plus é tudié es et utilisé es pour lutter contre les insectes. Des nanoparticules d'aluminium, de silicium, de zinc et de titane (tous des composants des CVC) sont en cours de dé veloppement pour lutter contre les ravageurs des cultures [52]. Par exemple, la poussiè re de nanoparticules d’alumine peut ê tre modifié e par synthè se pour cibler diffé rentes espè ces d’insectes [53]. Le nano-fer fabriqué chimiquement est en cours de dé veloppement en tant que pesticide efficace. Il a é té dé montré que les nanoparticules de fer et d'oxyde de fer sont hautement toxiques pour le Culex quinquefasciatus, le moustique de la ré gion australe [54].

Ré cemment, une pollution aux nanoparticules sphé riques de magné tite, les mê mes que celles des CVC, et diffé rentes des particules de magné tite biogé niques, ont é té trouvé es en abondance dans les tissus cé ré braux des humains atteints de dé mence [55]. De nombreux insectes (par exemple les abeilles, les fourmis, les termites) renferment de la magné tite biogé nique et l'utilisent pour la magné to ré ception [56-58]. Par exemple, les abeilles mellifè res utilisent des granules de fer magné to ré cepteurs situé s dans leur abdomen tel un aimant de magné tite pour dé tecter le champ magné tique de la Terre [57]. Il est donc probable que des particules de pollution magné tiques exogè nes puissent perturber ces fonctions.

Les mesures magné tiques de la poussiè re atmosphé rique dé posé e constituent un paramè tre supplé mentaire pour é valuer la pollution de l'environnement. Des é chantillons de cette pollution atmosphé rique particulaire contiennent de la magné tite ayant une forme sphé rique, similaires aux particules de la fraction magné tique des cendres volantes de charbon [59]. Les particules de magné tite biogè nes et exogè nes sont connues pour ê tre extrê mement sensibles aux champs é lectromagné tiques externes [60]. Les insectes sont continuellement exposé s aux champs é lectromagné tiques, radioé lectriques ayant des fré quences diffé rentes. La gamme de fré quences utilisé es dans les systè mes de communication sans fil augmentera bientô t de 6 GHz à 120 GHz (5G). Il est à pré sent avé ré que les insectes absorbent l’é nergie é lectromagné tique des radiofré quences en fonction de la fré quence de 2 GHz à 120 GHz [61]. Il est de plus en plus é vident que l'exposition aux radiations induit un stress et peut entraî ner des changements comportementaux et biochimiques chez les abeilles domestiques [62].

Les centrales thermiques (centrales au charbon) ont une longue histoire d’impacts sur l’environnement en raison de leurs é missions de particules, de polluants organiques et inorganiques. Les abeilles mellifè res des ruchers qui se nourrissent prè s des centrales thermiques accumulent de grandes quantité s de constituants primaires (Al/Fe) et d’oligo-é lé ments (Cr, Ba, Cu, Li et Ni) provenant des cendres volantes de charbon comparé es aux abeilles des zones rurales [63 ]. On a é tudié le dé clin des populations d'abeilles mellifè res à cause des pesticides, mais le rô le des polluants pré sents dans le sol sur la survie des abeilles n'a é té examiné que ré cemment. En ce qui concerne le polluant du sol, le sé lé nium (Se), le pollen recueilli par les abeilles sur les plantes poussant dans les cendres volantes de charbon des centrales thermiques contenait 14 mg de Se par kg [64]. Dans une zone urbaine moins pollué e de Pologne, les abeilles butineuses mellifè res pré levé es dans les ruches fixes contenaient 7, 03 mg de Se par kg [65]. Il a é té dé montré par la suite que le sé lé nium en quantité excessive avait un effet né gatif sur le comportement et la survie des abeilles mellifè res. Les abeilles qui butinaient le nectar avaient des taux é levé s de sé lé nium (en particulier le sé lé nate), elles é taient intoxiqué es et leur population diminuait à cause de ce polluant pré sent dans le sol [66].

Les cendres volantes de charbon ont é té elles-mê mes utilisé es comme pesticide contre de nombreux types d’insectes [16]. Bon nombre des oligo-é lé ments pré sents dans les CVC sont trè s toxiques pour les insectes. Avant la mise au point de pesticides organiques/synthé tiques, des produits chimiques et des é lé ments inorganiques tels que l'arsenic, le mercure, le cadmium et le bore é taient utilisé s comme insecticides. L'arsenic, le cadmium, le mercure et le plomb n'ont aucune fonction utile dans les organismes vivants et peuvent ê tre toxiques à n'importe quelle dose [67]. Un modè le d'insecte utilisé pour é valuer la toxicité du mercure a mis en é vidence que le mercure induit un stress oxydatif chez les insectes, tout comme chez les verté bré s [68]. Le chlorure de cadmium (CdCl2), le chlorure mercurique (HgCl2) et le chlorure mé thymercurique (MeHgCl) ont tous provoqué une toxicité marqué e, notamment la mort cellulaire dans les cellules des Aedes albopictus (moustiques) avec MeHgCl> HgCl2> CdCl2 [69]. Nous avons dé montré que la manipulation du climat à l'aide de cendres volantes de charbon pulvé risé es est probablement une source mondiale de contamination au mercure dans la biosphè re [18].

La contamination de l'eau dans les lacs, les riviè res et autres masses d'eau par des polluants chimiques est l'une des menaces les plus importantes pour toutes les espè ces sauvages, y compris les insectes. Les é lé ments toxiques des CVC pé nè trent facilement dans l'eau où ils se concentrent dans les plantes aquatiques et les insectes. Le sé lé nium, l’un de ces é lé ments, est un oligo-é lé ment essentiel qui devient toxique en quantité s plus é levé es. Le dé veloppement et la survie des insectes herbivores peuvent ê tre affecté s par des concentrations de sé lé nium, aussi faibles à modé ré es soient-elles, à travers la pollution des plantes [70]. Des niveaux é levé s de cuivre, de zinc, de fer, de manganè se, de plomb, de cobalt et de cadmium ont é té dé tecté s dans des é chantillons d’eau et de corps d’insectes aquatiques provenant de sites pollué s [71]. Il a é té dé montré que ces polluants provoquent à la fois un stress oxydatif et une gé notoxicité (par exemple, des cassures/dommages chromosomiques) dans les contaminations aquatiques. De petites quantité s de mé taux lourds peuvent mê me modifier les caracté ristiques physicochimiques de l'eau et affecter considé rablement le mé tabolisme des insectes [71].

Un autre facteur important contribuant à la disparition des insectes dans le monde entier est le niveau é levé de rayonnement UV-B et UV-C à ondes courtes qui a pé né tré la surface de la Terre et qui est largement inavoué [72-75]. Nous avons suggé ré que cette augmentation des rayonnements UV-B et UV-C mortels est en partie causé e par la gé o-ingé nierie utilisant les CVC qui insuffle des substances chimiques appauvrissant la couche d'ozone (par exemple le chlore) dans l'atmosphè re [75]. Les spectres d'action de la mutagé nè se et de la lé talité de la lumiè re solaire pré sentent deux maxima, à la fois dans les ré gions UV-B et UV-C [76]. Les insectes sont trè s sensibles aux changements de la lumiè re UV-B et les UV-B solaires ont un effet direct et indirect (par transfert vé gé tal) important sur les arthropodes [77]. Il a é té ré cemment dé montré que les UV-B influencent et perturbent la mé tamorphose des insectes [78]. Le rayonnement UV-C (100-290 nm) est bien connu pour ê tre mortel pour les insectes [79].

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