Някои пеперуди на монарха не мигрират

Монарсите са най-известни със своята невероятна миграция на дълги разстояния от най-далечния север от Канада до местата за зимуване в Мексико. Но знаехте ли, че тези пеперуди от северноамерикански монарх са единствените, които мигрират?

Пеперуди монарх (Плексус Danaus) също живеят в Централна и Южна Америка, в Карибите, в Австралия и дори в части на Европа и Нова Гвинея. Но всички тези монарси са заседнали, което означава, че остават на едно място и не мигрират.

Учените отдавна са предположили, че миграционните монарси в Северна Америка са произлезли от заседнало население и че тази една група пеперуди е развила способността за миграция. Но скорошно генетично проучване предполага, че обратното може да е вярно.

Изследователи от Чикагския университет картографираха генома на монарха и смятат, че са определили гена, отговорен за миграционното поведение при пеперудите в Северна Америка. Учените сравниха над 500 гена както при мигриращите, така и в немигриращите пеперуди монарх, и откриха само един ген, който е постоянно различен в двете популации на монарси. Ген, известен като колаген IV α-1, който участва във формирането и функционирането на мускулите на полета, се експресира при силно намалени нива в мигриращите монарси. Тези пеперуди консумират по-малко кислород и имат по-ниски метаболитни нива по време на полети, което ги прави по-ефективни листовки. Те са по-добре оборудвани за пътуване на дълги разстояния, отколкото техните заседнали братовчеди. Немигриращите монарси, според изследователите, летят по-бързо и по-трудно, което е добре за краткосрочен полет, но не и за пътуване от няколко хиляди мили.

Екипът на Университета в Чикаго също използва този генетичен анализ, за ​​да разгледа потомството на монарха и заключи, че видът всъщност произхожда от мигриращата популация в Северна Америка. Те смятат, че монарсите са се разпръснали през океаните преди хиляди години и всяко ново население е загубило миграционното си поведение независимо.

_{Източници:}

• _{Пеперуда Монарх, пленус Danane плексип Линей, от Андрей Сураков, Университета на Флорида Разширяване на IFAS. Достъп до онлайн 8 юни 2015 г.}
• _{Разкрити генетични тайни на пеперудата монарх, Университет в Чикаго Медицина, 2 октомври 2014 г. Достъп до онлайн 8 юни 2015 г.}

Доброволците - обикновените граждани, които се интересуват от пеперуди - допринесоха голяма част от данните, които помогнаха на учените да научат как и кога монарсите мигрират в Северна Америка. През 40-те години зоологът Фредерик Уркхарт разработва метод за маркиране на пеперуди монарх чрез поставяне на малък лепилен етикет към крилото. Уркхарт се надяваше, че като маркира пеперудите, ще има начин да проследи пътуванията им. Той и съпругата му Нора маркираха хиляди пеперуди, но скоро разбраха, че ще се нуждаят от много повече помощ, за да маркират достатъчно пеперуди, за да предоставят полезни данни.

През 1952 г. Urquharts се ангажира със своите първи граждански учени, доброволци, които помогнаха за етикетирането и освобождаването на хиляди пеперуди монарх. Хората, които намериха маркирани пеперуди, бяха помолени да изпратят своите находки в Уркхарт, с подробности за това кога и къде са намерени монарсите. Всяка година те набираха повече доброволци, които от своя страна маркираха повече пеперуди и бавно Фредерик Уркхарт започна да картографира мигриращите пътеки, които монарсите следваха през есента. Но къде отиваха пеперудите?

Най-накрая, през 1975 г., мъж на име Кен Бругър се обажда на Urquharts от Мексико, за да съобщи най-важните гледки до момента. Милиони пеперуди монарх се събраха в гора в централно Мексико. Няколко десетилетия данни, събрани от доброволци, доведоха Уркхартс до неизвестните досега места за зимуване на пеперудите монарх.

Докато няколко проекта за маркиране продължават и днес, има и нов граждански научен проект, който има за цел да помогне на учените да научат как и кога монарсите се завръщат през пролетта. Чрез Journey North, уеб-базирано проучване, доброволците съобщават местоположението и датата на първите си наблюдения на монарха през пролетните и летните месеци.

Интересувате ли се от доброволческа дейност за събиране на данни за миграцията на монарсите във вашия район? Научете повече: Доброволец с научен проект за граждански монарх.

_{Източници:}

• _{Д-р Фред Уркхарт - In Memoriam, Monarch Watch, Университет в Канзас. Достъп до онлайн 8 юни 2015 г.}
• _{Маркиране на монарси, Monarch Watch, Университет в Канзас. Достъп до онлайн 8 юни 2015 г.}
• _{Падащите миграционни потоци на пеперуди монарх в Източна Северна Америка разкриха граждански учени, Елизабет Хауърд и Андрю К. Дейвис, списание за опазване на насекоми, 2008 г. (PDF) Достъп до онлайн 8 юни 2015 г.}
• _{Документиране на пролетните движения на пеперудите монарх с Journey North, Citizen Science Програма, от Елизабет Хауърд и Андрю К. Дейвис. „Биология и опазване на пеперудата на Монарх“ от Карън Сюзан Оберхаузер и Мишел Дж. Solensk.}

Откритието къде отиват пеперудите на монарха всяка зима веднага повдигна нов въпрос: как пеперуда намери път към отдалечена гора, на хиляди километри, ако никога не е била там преди?

През 2009 г. екип учени от университета в Масачузетс разгадаха част от тази мистерия, когато показаха как пеперуда монарх използва антените си, за да следва слънцето. От десетилетия учените смятат, че монарсите трябва да следват слънцето, за да намерят пътя си на юг и че пеперудите настройват посоката си, когато слънцето се движи по небето от хоризонт до хоризонт.

От антените от насекоми отдавна се разбира, че служат като рецептори за химически и тактилни сигнали. Но изследователите на UMass подозираха, че могат да играят роля в това как монарсите обработват леки сигнали и при миграция. Учените поставиха пеперуди монарх в симулатор на полет и отстраниха антените от една група пеперуди. Докато пеперудите с антени летяха на югозапад, както обикновено, монарсите без антени се размиваха неочаквано.

След това екипът изследва циркадния часовник в мозъка на монарха - молекулните цикли, които реагират на промените в слънчева светлина между нощта и деня - и открих, че все още функционира нормално, дори след отстраняването на пеперудата антени. Изглежда антените тълкуват леки сигнали, независими от мозъка.

За да потвърдят тази хипотеза, изследователите отново разделиха монарсите на две групи. За контролната група те покриха антените с бистър емайл, който все пак ще позволи на проникването на светлина. За тестовата или променлива група използваха черна емайлирана боя, като ефективно блокираха светлинните сигнали да достигнат до антените. Както беше предвидено, монарсите с дисфункционални антени летяха в произволни посоки, докато тези, които все още можеха да разпознават светлина с антените си, останаха на курса.

Но трябваше да има повече от това просто да следва слънцето, защото дори в изключително облачни дни монарсите продължиха да летят на югозапад без провал. Възможно ли е пеперудите на монарха също да следват магнитното поле на Земята? Изследователите на UMass решиха да проучат тази възможност и през 2014 г. публикуваха резултатите от своето проучване.

Този път учените поставят пеперуди монарх в симулатори на полети с изкуствени магнитни полета, за да могат да контролират наклона. Пеперудите летяха в обичайната си южна посока, докато изследователите не обърнаха магнитния наклон - тогава пеперудите направиха едно лице и полетяха на север.

Един последен експеримент потвърди, че този магнитен компас е зависим от светлина. Учените използваха специални филтри, за да контролират дължините на вълните на светлината в симулатора на полета. Когато монарсите бяха изложени на светлина в ултравиолетовия A / син спектрален обхват (380 nm до 420nm), те останаха на южното си движение. Светлината в обхвата на дължината на вълната над 420 nm накара монарсите да летят в кръгове.

_{Източник:}

• _{Антенални циркадни часовници Координатна ориентация на слънчевия компас в мигриращите пеперуди монарх, Кристин Мерлин, Робърт Дж. Gegear, и Steven M. Reppert, наука 25 септември 2009: кн. 325. Достъп до онлайн 8 юни 2015 г.}
• _{Пеперуда 'GPS', открита в антените, от Джудит Бърнс, BBC News, 25 септември 2009 г. Достъп до онлайн 8 юни 2015 г.}
• _{Учените показват, че пеперудите монарх използват магнитен компас по време на миграция, от Jim Fessenden, UMass Medical Schools, 24 юни 2014 г. Достъп до онлайн 8 юни 2015 г.}

Благодарение на десетилетия на маркиране на записи и наблюдения от изследователи и ентусиасти на монарсите, ние знаем доста за това как монарсите управляват такъв продължителна есенна миграция.

През март 2001 г. в Мексико бе възстановена маркирана пеперуда и докладвана на Фредерик Уркхарт. Уркхарт провери базата му данни и откри, че този сърдечен мъжки монарх (етикет # 40056) първоначално е маркиран на остров Гранд Манан, Ню Брънсуик, Канада, през август 2000 г. Този индивид прелетя рекордните 2750 мили и беше първата пеперуда, маркирана в този район на Канада, за която беше потвърдено, че завърши пътуването до Мексико.

Как монархът прелита толкова невероятно разстояние на толкова деликатни крила? Мигриращите монарси са експерти в извисяването, оставяйки преобладаващите опашки и студени фронтове на юг да ги тласкат за стотици километри. Вместо да изразходват енергия, размахвайки крилата си, те се блъскат на въздушните течения, коригирайки посоката си според нуждите. Пилотите на самолета с планер съобщиха, че споделят небето с монарси на височина до 11 000 фута.

Когато условията са идеални за извисяване, мигриращите монарси могат да останат във въздуха до 12 часа на ден, обхващайки разстояния до 200-400 мили.

_{Източници:}

• _{"Пеперуда монарх, Плексус Danaus L. (Lepidoptera: Danaidae), „от Томас С. Емел и Андрей Сураков от Университета на Флорида. Енциклопедия на ентомологията, 2^ри издание, редактирано от Джон Л. Capinera.}
• _{Monarch Tag & Release, Уебсайт на Вирджиния Живия музей. Достъп до онлайн 8 юни 2015 г.}
• _{Най-дългата миграция на монарха - рекорден полет, Пътешествие на север. Достъп до онлайн 8 юни 2015 г.}

Човек би си помислил, че същество, което лети на няколко хиляди мили, ще изразходва много енергия прави това и следователно стигнете до финала значително по-леко, отколкото когато започна пътуването си, нали? Не е така за пеперудата монарх. Монарсите всъщност наддават на тегло по време на дългата си миграция на юг и пристигат в Мексико изглеждащи доста дебели.

Монарх трябва да пристигне в зимното местообитание в Мексико с достатъчно телесни мазнини, за да може да го прекара през зимата. След като се настани в оюмеловата гора, монархът ще остане в състояние на тишина за 4-5 месеца. Освен рядък, кратък полет за пиене на вода или малко нектар, монархът прекарва зимата, затрупана с милиони други пеперуди, почивайки и в очакване на пролетта.

И така, как пеперуда монарх наддава на тегло по време на полет над 2000 мили? Чрез запазване на енергия и хранене колкото е възможно по пътя. Изследователски екип, ръководен от Линкълн П. Броуър, световноизвестен експерт по монарх, е проучил как монарсите се подхранват за миграция и презимуване.

Като възрастни монарсите пият нектар от цветя, който по същество е захар, и го превръщат в липид, който осигурява повече енергия на тегло от захарта. Но липидното натоварване не започва с зряла възраст. Гъсениците на монарха се хранят постоянно, и натрупват малки запаси от енергия, които до голяма степен преживяват ученичеството. Новопоявилата се пеперуда вече има някои запаси от първоначална енергия, върху които да надгражда. Мигрантите монарси изграждат запасите си от енергия още по-бързо, тъй като са в състояние на репродуктивна диапауза и не харчат енергия за чифтосване и размножаване.

Мигриращите монарси се натрупват преди да започнат пътуването си на юг, но също така правят чести спирки, за да се хранят по пътя. Падането нектарни източници са изключително важни за успеха им в миграцията, но не са особено придирчиви за това, къде се хранят. В източната част на САЩ всяка поляна или поле в разцвет ще функционира като бензиностанция за мигриращите монарси.

Броуер и неговите колеги отбелязват, че опазването на нектарните растения в Тексас и Северно Мексико може да е от решаващо значение за поддържане на миграцията на монарха. Пеперудите се събират в този регион в голям брой, хранят се от сърце, за да увеличат липидните си запаси, преди да завършат последния крак на миграцията.

_{Източници:}

• _{"Пеперуда монарх, Плексус Danaus L. (Lepidoptera: Danaidae), „от Томас С. Емел и Андрей Сураков от Университета на Флорида. Енциклопедия на ентомологията, 2^ри издание, редактирано от Джон Л. Capinera.}
• _{Подхранване на есенната миграция на пеперудата монарх, Линкълн П. Броуер, Линда С. Финк и Питър Уолфорд, Интегративна и сравнителна биология, Том. 46, 2006. Достъп до онлайн 8 юни 2015 г.}