Niektóre motyle monarchiczne nie migrują

Monarchowie są najbardziej znani z ich niesamowitej, dalekiej migracji z dalekiej północy jak Kanada do zimowisk w Meksyku. Ale czy wiesz, że te północnoamerykańskie motyle monarchiczne są jedynymi, które migrują?

Motyle Monarch (Danaus plexippus) mieszkają również w Ameryce Środkowej i Południowej, na Karaibach, w Australii, a nawet w niektórych częściach Europy i Nowej Gwinei. Ale wszyscy ci monarchowie są osiadli, co oznacza, że ​​pozostają w jednym miejscu i nie migrują.

Naukowcy od dawna wysuwają hipotezę, że północnoamerykańscy monarchowie migracyjni pochodzą od osiadłej populacji i że ta jedna grupa motyli rozwinęła zdolność do migracji. Jednak ostatnie badania genetyczne sugerują, że może być odwrotnie.

Naukowcy z University of Chicago zmapowali genom monarchy i wierzą, że zidentyfikowali gen odpowiedzialny za zachowania migracyjne motyli w Ameryce Północnej. Naukowcy porównali ponad 500 genów zarówno migrujących, jak i niemigrujących motyli monarchicznych, i odkryli tylko jeden gen, który jest konsekwentnie różny w dwóch populacjach monarchów. Gen znany jako kolagen IV α-1, który bierze udział w tworzeniu i funkcjonowaniu mięśni przelotowych, ulega ekspresji na znacznie zmniejszonych poziomach u monarchów migrujących. Te motyle zużywają mniej tlenu i mają niższe tempo metabolizmu podczas lotów, co czyni je bardziej wydajnymi lotnikami. Są lepiej przygotowani do podróży na duże odległości niż siedzący tryb życia kuzyni. Zdaniem naukowców monarchowie niemigrujący latają szybciej i mocniej, co jest dobre dla lotów krótkoterminowych, ale nie dla podróży kilku tysięcy mil.

Zespół uniwersytetu w Chicago wykorzystał również tę analizę genetyczną, aby spojrzeć na pochodzenie monarchy i doszedł do wniosku, że gatunek faktycznie pochodzi z populacji migrującej w Ameryce Północnej. Wierzą, że monarchowie rozproszyli się po oceanach tysiące lat temu i każda nowa populacja utraciła swoje zachowanie migracyjne niezależnie.

_Źródła:

• _{Monarch Butterfly, Danaus plexippus Linnaeus, autor: Andrei Sourakov, University of Florida IFAS Extension. Dostęp online 8 czerwca 2015 r.}
• _{Odkryto sekrety genetyczne motyla monarchy, University of Chicago Medicine, 2 października 2014 r. Dostęp online 8 czerwca 2015 r.}

Wolontariusze - zwykli obywatele zainteresowani motylami - wnieśli wiele danych, które pomogły naukowcom dowiedzieć się, jak i kiedy monarchowie migrują w Ameryce Północnej. W latach czterdziestych zoolog Frederick Urquhart opracował metodę znakowania motyli monarchicznych, umieszczając na skrzydle małą etykietę samoprzylepną. Urquhart miał nadzieję, że zaznaczając motyle, będzie mógł śledzić ich podróże. On i jego żona Nora oznaczyli tysiące motyli, ale wkrótce zdali sobie sprawę, że będą potrzebowali znacznie więcej pomocy w oznaczeniu wystarczającej liczby motyli, aby dostarczyć użytecznych danych.

W 1952 r. Urquharts zwerbowali swoich pierwszych obywatelskich naukowców, ochotników, którzy pomogli oznakować i uwolnić tysiące motyli monarchy. Ludzie, którzy znaleźli oznaczone motyle, zostali poproszeni o przesłanie swoich znalezisk do Urquhart, ze szczegółowymi informacjami o tym, kiedy i gdzie znaleziono monarchów. Każdego roku rekrutowali więcej ochotników, którzy z kolei oznaczali więcej motyli, i powoli Frederick Urquhart zaczął mapować ścieżki migracyjne, którymi jesienią monarchowie podążali. Ale dokąd zmierzają motyle?

Wreszcie w 1975 r. Człowiek o nazwisku Ken Brugger zadzwonił do Urquharts z Meksyku, aby zgłosić najważniejsze obserwacje do tej pory. Miliony motyli monarchy zebrano w lesie w środkowym Meksyku. Kilkadziesiąt lat danych zebranych przez ochotników doprowadziło Urquharts do nieznanych wcześniej zimowisk motyli monarchy.

Podczas gdy nadal trwa kilka projektów znakowania, istnieje również nowy projekt naukowy dla obywateli, który ma pomóc naukowcom dowiedzieć się, jak i kiedy monarchowie powracają wiosną. W internetowym badaniu Journey North wolontariusze podają lokalizację i datę pierwszych obserwacji monarchy w miesiącach wiosennych i letnich.

Czy jesteś zainteresowany wolontariatem w celu gromadzenia danych na temat migracji monarchy w Twojej okolicy? Dowiedz się więcej: Wolontariusz z Monarch Citizen Science Project.

_Źródła:

• _{Dr Fred Urquhart - In Memoriam, Monarch Watch, University of Kansas. Dostęp online 8 czerwca 2015 r.}
• _{Tagowanie Monarchów, Monarch Watch, University of Kansas. Dostęp online 8 czerwca 2015 r.}
• _{Jesienne migracje przelotów motyli monarchicznych we wschodniej Ameryce Północnej ujawnione przez obywateli-naukowców, Elizabeth Howard i Andrew K. Davis, Journal of Insect Conservation, 2008. (PDF) Dostęp online 8 czerwca 2015 r.}
• _{Dokumentowanie wiosennych ruchów motyli monarchicznych w Journey North, Citizen Science Program autorstwa Elizabeth Howard i Andrew K. Davis. W Monarch Butterfly Biology & Conservation autor: Karen Suzanne Oberhauser i Michelle J. Solensk.}

Odkrycie, dokąd co zimą chodzą motyle monarchiczne, natychmiast wywołało nowe pytanie: jak czy motyl znajdzie drogę do odległego lasu, tysiące mil stąd, jeśli nigdy tam nie był przed?

W 2009 r. Zespół naukowców z University of Massachusetts odkrył część tej tajemnicy, pokazując, w jaki sposób motyl monarchiczny wykorzystuje swoje anteny do podążania za słońcem. Przez dziesięciolecia naukowcy wierzyli, że monarchowie muszą podążać za słońcem, aby znaleźć drogę na południe że motyle zmieniają kierunek, gdy słońce przesuwa się po niebie od horyzontu do horyzont.

Anteny owadów od dawna uważano za służące receptory dla sygnałów chemicznych i dotykowych. Ale badacze UMass podejrzewali, że mogą również odgrywać rolę w sposobie, w jaki monarchowie przetwarzali sygnały świetlne podczas migracji. Naukowcy umieścili monarchiczne motyle w symulatorze lotów i usunęli anteny z jednej grupy motyli. Podczas gdy motyle z antenami leciały na południowy zachód, jak zwykle monarchowie bez anten zboczyli z kursu.

Następnie zespół zbadał zegar okołodobowy w mózgu monarchy - cykle molekularne reagujące na zmiany światło słoneczne między nocą a dniem - i odkryło, że nadal funkcjonuje normalnie, nawet po usunięciu motyla anteny. Anteny wydawały się interpretować sygnały świetlne niezależnie od mózgu.

Aby potwierdzić tę hipotezę, badacze ponownie podzielili monarchów na dwie grupy. W przypadku grupy kontrolnej pokryli anteny przezroczystą emalią, która nadal pozwalałaby na przenikanie światła. Do testu lub grupy zmiennej zastosowali czarną emalię, skutecznie blokując sygnały świetlne przed dotarciem do anten. Jak przewidywano, monarchowie z dysfunkcyjnymi antenami latali w losowych kierunkach, podczas gdy ci, którzy wciąż mogli wykryć światło za pomocą swoich anten, pozostali na kursie.

Ale musiało to być coś więcej niż zwykłe podążanie za słońcem, ponieważ nawet w bardzo pochmurne dni monarchowie nadal latali na południowy zachód bezbłędnie. Czy motyle monarchiczne mogą również podążać za polem magnetycznym Ziemi? Badacze UMass postanowili zbadać tę możliwość, aw 2014 r. Opublikowali wyniki swoich badań.

Tym razem naukowcy umieścili motyle monarchiczne w symulatorach lotu ze sztucznymi polami magnetycznymi, aby mogli kontrolować nachylenie. Motyle leciały w swoim zwykłym kierunku południowym, dopóki badacze nie odwrócili magnetycznego nachylenia - wtedy motyle zrobiły mniej więcej twarz i poleciały na północ.

Ostatni eksperyment potwierdził, że ten kompas magnetyczny był zależny od światła. Naukowcy zastosowali specjalne filtry do kontrolowania długości fal światła w symulatorze lotu. Kiedy monarchowie byli wystawieni na działanie światła w zakresie widma ultrafioletowego A / niebieskiego (380 nm do 420 nm), pozostali na swoim południowym kursie. Światło w zakresie długości fal powyżej 420 nm spowodowało, że monarchowie latali w kółko.

_Źródło:

• _{Zegary okołodobowe koordynują orientację kompasu słonecznego u migrujących motyli monarchy, Christine Merlin, Robert J. Gegear i Steven M. Reppert, Nauka 25 września 2009 r.: T. 325. Dostęp online 8 czerwca 2015 r.}
• _{Motyl „GPS” znaleziony w antenach, autor: Judith Burns, BBC News, 25 września 2009 r. Dostęp online 8 czerwca 2015 r.}
• _{Naukowcy pokazują, że podczas migracji motyle monarchiczne używają kompasu magnetycznego, autor: Jim Fessenden, UMass Medical Schools, 24 czerwca 2014 r. Dostęp online 8 czerwca 2015 r.}

Dzięki dziesięcioleciom oznaczania rekordów i obserwacji przez monarchów-badaczy i entuzjastów wiemy sporo o tym, jak monarchowie zarządzają takim migracja długa jesień.

W marcu 2001 r. Oznakowany motyl został odzyskany w Meksyku i zgłoszony do Fredericka Urquharta. Urquhart sprawdził swoją bazę danych i odkrył, że ten serdeczny męski monarcha (tag nr 40056) został pierwotnie oznaczony na wyspie Grand Manan, New Brunswick, Kanada, w sierpniu 2000 roku. Ten osobnik przeleciał rekordową odległość 2750 mil i był pierwszym motylem oznakowanym w tym rejonie Kanady, który potwierdził, że zakończył podróż do Meksyku.

Jak monarcha lata tak niesamowitą odległość na tak delikatnych skrzydłach? Migrujący monarchowie są ekspertami w szybowaniu, pozwalając, by dominujące wiatry tylne i zimne fronty południowe popychały ich wzdłuż setek mil. Zamiast marnować energię na trzepotanie skrzydłami, kierują się na prądy powietrzne, korygując odpowiednio swój kierunek. Piloci szybowców zgłosili, że dzielą niebo z monarchami na wysokości nawet 11 000 stóp.

Gdy warunki są idealne do szybowania, migrujący monarchowie mogą pozostawać w powietrzu do 12 godzin dziennie, pokonując odległości do 200-400 mil.

_Źródła:

• _{„Monarch Butterfly, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ”, autor: Thomas C. Emmel i Andrei Sourakov, University of Florida. Encyklopedia Entomologii, 2^nd edycja, pod redakcją John L. Capinera.}
• _{Monarch Tag i wydanie, Strona internetowa Virginia Living Museum. Dostęp online 8 czerwca 2015 r.}
• _{Najdłuższa migracja monarchy - rekordowy lot, Podróż na północ. Dostęp online 8 czerwca 2015 r.}

Można by pomyśleć, że stworzenie, które przeleci kilka tysięcy mil, zużyje sporo energii robiąc to, i dlatego dojeżdżają do mety znacznie lżejsze niż w momencie rozpoczęcia podróży, dobrze? Nie dotyczy to motyla monarchy. Monarchowie faktycznie przybierają na wadze podczas długiej migracji na południe i przybywają do Meksyku, wyglądając raczej pulchnie.

Monarcha musi przybyć do zimującego w Meksyku siedliska z wystarczającą ilością tłuszczu, aby przetrwać zimę. Po osiedleniu się w lesie oyumel monarcha pozostanie w bezruchu przez 4-5 miesięcy. Oprócz rzadkiego, krótkiego lotu, aby napić się wody lub trochę nektaru, monarcha spędza zimę w miliony innych motyli, odpoczywając i czekając na wiosnę.

Jak więc motyl monarcha przybiera na wadze podczas lotu ponad 2000 mil? Oszczędzając energię i karmiąc jak najwięcej po drodze. Zespół badawczy kierowany przez Lincolna P. Brower, światowej sławy ekspert od monarchy, badał, w jaki sposób monarchowie napędzają się do migracji i zimowania.

Jako dorośli monarchowie piją nektar kwiatowy, który jest zasadniczo cukrem, i przekształcają go w lipid, który zapewnia więcej energii na wagę niż cukier. Ale ładowanie lipidów nie zaczyna się od wieku dorosłego. Gąsienice monarchiczne stale się karmiąi gromadzić małe zapasy energii, które w dużej mierze przetrwają wychowanie. Nowo powstały motyl ma już pewne początkowe zapasy energii, na których można budować. Wędrowni monarchowie budują swoje rezerwy energii jeszcze szybciej, ponieważ znajdują się w stanie rozrodczym i nie zużywają energii na krycie i rozmnażanie się.

Migrujący monarchowie gromadzą się, zanim wyruszą w podróż na południe, ale robią też częste postoje, by się pożywić. Spadek źródła nektaru są niezwykle ważne dla powodzenia migracji, ale nie są szczególnie wybredni co do tego, gdzie karmią. We wschodnich Stanach Zjednoczonych każda kwitnąca łąka lub pole będzie funkcjonować jako stacja paliw dla migrujących monarchów.

Brower i jego koledzy zauważyli, że ochrona roślin nektaru w Teksasie i północnym Meksyku może mieć kluczowe znaczenie dla utrzymania migracji monarchy. Motyle gromadzą się w tym regionie w dużych ilościach, żerując serdecznie, aby zwiększyć swoje zapasy lipidów przed zakończeniem ostatniego etapu migracji.

_Źródła:

• _{„Monarch Butterfly, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ”, autor: Thomas C. Emmel i Andrei Sourakov, University of Florida. Encyklopedia Entomologii, 2^nd edycja, pod redakcją John L. Capinera.}
• _{Napędzanie jesiennej migracji motyla monarchy, Lincoln P. Brower, Linda S. Fink i Peter Walford, Biologia integracyjna i porównawczaVol. 46, 2006. Dostęp online 8 czerwca 2015 r.}