Kai kurie monarcho drugeliai neimigruoti

Monarchai yra geriausiai žinomi dėl neįtikėtino tolimojo migracijos iš šiaurės šiaurės kaip Kanada iki žiemojimo vietų Meksikoje. Bet ar žinojai, kad šie Šiaurės Amerikos monarcho drugeliai yra vieninteliai, kurie migruoja?

Monarcho drugeliai (Danaus plexippus) taip pat gyvena Centrinėje ir Pietų Amerikoje, Karibų jūros regione, Australijoje ir netgi Europos ir Naujosios Gvinėjos dalyse. Bet visi šie monarchai yra sėslūs, ty jie lieka vienoje vietoje ir neemigruoja.

Mokslininkai ilgai kėlė hipotezę, kad Šiaurės Amerikos migruojantys monarchai buvo kilę iš sėslių gyventojų ir kad ši viena drugelių grupė išsiugdė sugebėjimą migruoti. Tačiau neseniai atliktas genetinis tyrimas rodo, kad gali būti priešingai.

Čikagos universiteto tyrėjai žemėlapis sukūrė monarcho genomą ir mano, kad jie tiksliai nustatė geną, atsakingą už migracijos elgesį Šiaurės Amerikos drugeliuose. Mokslininkai palygino daugiau nei 500 migruojančių ir ne migruojančių monarcho drugelių genus ir atrado tik vieną geną, kuris nuosekliai skiriasi dviejose monarchų populiacijose. Genas, žinomas kaip kolagenas IV α-1, kuris yra susijęs su skrydžio raumenų formavimu ir funkcionavimu, yra žymiai sumažintas migruojančių monarchų lygmenyje. Šie drugeliai sunaudoja mažiau deguonies ir turi mažesnį medžiagų apykaitos greitį skrydžių metu, todėl jie tampa veiksmingesni skrajutės. Jie geriau pasirengę tolimoms kelionėms nei sėdintys pusbroliai. Mokslininkų teigimu, migracijos neturintys monarchai skraido greičiau ir sunkiau, o tai tinka trumpalaikiam skrydžiui, bet ne keliaujant keliais tūkstančiais mylių.

Čikagos universiteto komanda taip pat pasinaudojo šia genetine analize norėdama pamatyti monarcho protėvius ir padarė išvadą, kad rūšys iš tikrųjų kilo iš migruojančios populiacijos Šiaurės Amerikoje. Jie mano, kad monarchai prieš tūkstančius metų išsisklaidė po vandenynus ir kiekviena nauja populiacija savarankiškai prarado savo migracijos elgesį.

_Šaltiniai:

• _{Monarcho drugelis, Danaus plexippus Linnaeus, pateikė Andrejus Sourakovas, Floridos universiteto IFAS plėtinys. Prieiga internete, 2015 m. Birželio 8 d.}
• _{Atskleistos monarcho drugelio genetinės paslaptys, Čikagos medicinos universitetas, 2014 m. Spalio 2 d. Prieiga internete, 2015 m. Birželio 8 d.}

Savanoriai - paprasti piliečiai, besidomintys drugeliais - įnešė daug duomenų, padėjusių mokslininkams sužinoti, kaip ir kada monarchai migruoja Šiaurės Amerikoje. 4-ajame dešimtmetyje zoologas Frederickas Urquhartas sukūrė monarchų drugelių žymėjimo būdą, ant sparno pritvirtindamas mažą lipnią etiketę. Urquhartas tikėjosi, kad žymėdamas drugelius jis turės būdą sekti jų keliones. Jis su žmona Nora pažymėjo tūkstančius drugelių, tačiau netrukus suprato, kad jiems prireiks daugiau pagalbos, kad būtų galima pažymėti pakankamai drugelių, kad būtų galima pateikti naudingų duomenų.

1952 m. Urquhartai pasamdė savo pirmuosius piliečius mokslininkus, savanorius, kurie padėjo paženklinti ir išleisti tūkstančius monarcho drugelių. Žmonių, radusių pažymėtus drugelius, buvo paprašyta nusiųsti savo radinius Urquhartui su informacija apie tai, kada ir kur buvo rasti monarchai. Kiekvienais metais jie įdarbindavo vis daugiau savanorių, kurie savo ruožtu žymėjo daugiau drugelių, ir pamažu Frederikas Urquhartas ėmė planuoti migracijos kelius, kuriais monarchai ėjo rudenį. Bet kur drugeliai dingo?

Galiausiai 1975 m. Vyras, vardu Kenas Bruggeris, paskambino Urquhartsui iš Meksikos, kad praneštų apie svarbiausią iki šiol įvykį. Milijonai monarcho drugelių buvo surinkti miške centrinėje Meksikoje. Keli dešimtmečiai savanorių surinktų duomenų vedė urquhartus į anksčiau nežinomas monarcho drugelių žiemojimo vietas.

Nors šiandien tęsiami keli žymėjimo projektai, taip pat yra naujas piliečių mokslo projektas, kurio tikslas - padėti mokslininkams sužinoti, kaip ir kada monarchai sugrįš pavasarį. Vykdydami internetinį tyrimą „Journey North“, savanoriai pranešė pirmąjį savo monarcho pastebėjimo vietą ir datą pavasario ir vasaros mėnesiais.

Ar norėtumėte savanoriškai rinkti duomenis apie monarchų migraciją jūsų rajone? Sužinokite daugiau: Savanoris su „Monarch Citizen Science“ projektu.

_Šaltiniai:

• _{Fredis Urquhartas - „In Memoriam“, „Monarch Watch“, Kanzaso universitetas. Prieiga internete, 2015 m. Birželio 8 d.}
• _{Žymėjimas monarchais, „Monarch Watch“, Kanzaso universitetas. Prieiga internete, 2015 m. Birželio 8 d.}
• _{Piliečių mokslininkų atskleisti rudenį vykstantys monarchų drugelių migracijos keliai rytinėje Šiaurės Amerikoje, Elizabeth Howard ir Andrew K. Davisas, Žurnalas apie vabzdžių apsaugą, 2008 m. (PDF) Prieiga internete, 2015 m. Birželio 8 d.}
• _{Dokumentas apie pavasarį vykstančius monarcho drugelių judesius su „Journey North“, „Citizen Science“ Programa, kurią sukūrė Elizabeth Howard ir Andrew K. Davisas. Monarch Butterfly Biology & Conservation, autoriai Karen Suzanne Oberhauser ir Michelle J. Solenskas.}

Atradus, kur monarcho drugeliai nukeliavo kiekvieną žiemą, iškart kilo naujas klausimas: kaip ar drugelis randa kelią į atokų mišką, esantį už tūkstančių mylių, jei jo niekada nebuvo anksčiau?

2009 m. Masačusetso universiteto mokslininkų komanda atidengė šios paslapties dalį, kai parodė, kaip monarcho drugelis naudoja savo antenas sekant saulei. Dešimtmečius mokslininkai manė, kad monarchai turi sekti saulę norėdami rasti savo kelią į pietus ir kad drugeliai pakoregavo savo kryptį, kai saulė judėjo per dangų nuo horizonto iki horizontas.

Vabzdžių antenos jau seniai buvo suprantamos kaip tinkamos cheminių ir lytėjimo patarimų receptoriai. Tačiau „UMass“ tyrėjai įtarė, kad jie gali vaidinti ir tai, kaip migrantai monarchai apdorojo šviesos ženklus. Mokslininkai sudėjo monarchinius drugelius į skrydžio treniruoklį ir iš vienos drugelių grupės pašalino antenas. Kol drugeliai su antenomis skraidė į pietvakarius, kaip įprasta, monarchai „sans“ antenomis pasišalino iš tolo.

Tada komanda ištyrė cirkadinį laikrodį monarcho smegenyse - molekulinius ciklus, kurie reaguoja į pokyčius saulės šviesos tarp nakties ir dienos - ir nustatė, kad ji vis dar veikia normaliai, net ir pašalinus drugelį antenos. Panašu, kad antenos aiškina šviesos užuominas nepriklausomai nuo smegenų.

Norėdami patvirtinti šią hipotezę, tyrėjai vėl suskirstė monarchus į dvi grupes. Kontrolinei grupei antenos buvo padengtos skaidria emaliu, kuris vis tiek leistų prasiskverbti šviesai. Tiriamajai ar kintamajai grupei jie naudojo juodos spalvos emalio dažus, efektyviai blokuodami šviesos signalus nuo antenos. Kaip buvo prognozuota, monarchai su asocialiomis antenomis skrido atsitiktine kryptimi, o tie, kurie vis dar galėjo aptikti šviesą su savo antenomis, išliko toliau.

Tačiau tai turėjo būti ne tik sekimas po saulės, nes net ir ypač apsiniaukusiomis dienomis monarchai toliau be perstojo skraidė į pietvakarius. Ar monarcho drugeliai taip pat galėtų sekti Žemės magnetinį lauką? „UMass“ tyrėjai nusprendė ištirti šią galimybę ir 2014 m. Paskelbė savo tyrimo rezultatus.

Šį kartą mokslininkai monarchų drugelius sudėjo į skrydžio treniruoklius su dirbtiniais magnetiniais laukais, kad jie galėtų kontroliuoti pokrypį. Drugeliai skraidė įprasta pietų kryptimi, kol tyrėjai pasuko magnetinio polinkio judesius - tada drugeliai padarė veidą ir nuskrido į šiaurę.

Paskutinis eksperimentas patvirtino, kad šis magnetinis kompasas priklausė nuo šviesos. Skrydžio imitatoriuje šviesos bangos ilgiui valdyti mokslininkai naudojo specialius filtrus. Kai monarchai buvo veikiami ultravioletinių spindulių / mėlynos spalvos spektro diapazone (nuo 380 nm iki 420 nm), jie liko savo pietuose. Šviesa, esanti bangų ilgių diapazone virš 420 nm, privertė monarchus skristi apskritimais.

_Šaltinis:

• _{Anteniniai dieniniai laikrodžiai koordinuoja saulės kompaso orientaciją migruojančiuose monarcho drugeliuose, Christine Merlin, Robertas J. Gegear ir Stevenas M. Reppert, Mokslas 2009 m. Rugsėjo 25 d.: Tomas 325. Prieiga internete, 2015 m. Birželio 8 d.}
• _{Antenose rastas drugelis „GPS“, Judith Burns, „BBC News“, 2009 m. rugsėjo 25 d. Prieiga internete, 2015 m. Birželio 8 d.}
• _{Mokslininkai rodo, kad monarcho drugeliai migracijos metu naudoja magnetinį kompasą, pateikė Jim Fessenden, „UMass“ medicinos mokyklos, 2014 m. birželio 24 d. Prieiga internete, 2015 m. Birželio 8 d.}

Dešimtmečius žymėję įrašai ir monarchų tyrinėtojų bei entuziastų pastebėjimai, mes nemažai žinome apie tai, kaip monarchai valdo tokią ilgo rudens migracija.

2001 m. Kovo mėn. Drugelis, pažymėtas žyma, buvo atgautas Meksikoje ir apie tai pranešta Frederickui Urquhartui. Urquhartas patikrino savo duomenų bazę ir atrado šį nuoširdų monarchą vyrą (žyma # 40056), kuris iš pradžių buvo pažymėtas Grand Manan saloje, Naujajame Bransvike, Kanadoje, 2000 m. Rugpjūčio mėn. Šis asmuo nuskrido rekordiškai 2 750 mylių ir buvo pirmasis drugelis, pažymėtas šioje Kanados srityje, kuris buvo patvirtintas kaip kelionė į Meksiką.

Kaip monarchas skrieja tokiu neįtikėtinu atstumu ant tokių subtilių sparnų? Migruojantys monarchai yra sparčiai kylantys ekspertai, leisdami vyraujančiam vėjo ir pietų šonų frontui juos stumti šimtus mylių. Užuot eikvoję energiją plakdami sparnus, jie plaukia oro srovėmis ir, prireikus, koreguoja savo kryptį. Sklandytuvo lėktuvų pilotai pranešė, kad padangės su monarchais dalijasi 11 000 pėdų aukštyje.

Kai idealios sąlygos sparčiai kilti, migruojantys monarchai gali būti ore iki 12 valandų per dieną, įveikdami atstumą iki 200–400 mylių.

_Šaltiniai:

• _{„Monarcho drugelis, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) “, autorius Thomas C. Emmelas ir Andrejus Sourakovas, Floridos universitetas. Entomologijos enciklopedija, 2^nd leidimas, redagavo Jonas L. Kapinera.}
• _{Monarch Tag & Release, Virdžinijos Gyvojo muziejaus svetainė. Prieiga internete, 2015 m. Birželio 8 d.}
• _{Ilgiausia monarcho migracija - rekordinis skrydis, Kelionė į šiaurę. Prieiga internete, 2015 m. Birželio 8 d.}

Galima būtų pamanyti, kad būtybė, kuri skraido kelis tūkstančius mylių, išleis nemažą dalį energijos tai padaryti ir todėl į finišo liniją atvykti žymiai lengviau, nei tada, kai ji pradėjo savo kelionę, tiesa? Ne taip monarcho drugeliui. Monarchai iš tiesų priauga svorio per ilgą migraciją į pietus ir į Meksiką atvyksta atrodydami gana apkūnūs.

Į Meksikos žiemojimo buveinę monarchas turi patekti turėdamas pakankamai kūno riebalų, kad žiemą jis būtų patenkintas. Įsikūręs į oyumel mišką, monarchas liks ramiai 4-5 mėnesius. Išskyrus retą, trumpą skrydį, norėdamas išgerti vandens ar šiek tiek nektaro, monarchas žiemą praleidžia su milijonais kitų drugelių, ilsėdamasis ir laukdamas pavasario.

Taigi, kaip monarcho drugelis priauga svorio daugiau nei 2000 mylių skrydžio metu? Taupydami energiją ir kuo daugiau maitindamiesi. Tyrimų komanda, vadovaujama Lincoln P. Broweris, visame pasaulyje žinomas monarchų ekspertas, ištyrė, kaip monarchai patys apsiprato dėl migracijos ir žiemojimo.

Būdami suaugusieji, monarchai geria gėlių nektarą, kuris iš esmės yra cukrus, ir paverčia jį lipidu, kuris suteikia daugiau energijos svorio nei cukrus. Bet lipidų įkrovimas neprasideda nuo pilnametystės. Monarcho vikšrai maitinasi nuolatir sukaupti mažas energijos saugyklas, kurios didžiąja dalimi išgyvena pergyvenimą. Naujai atsiradęs drugelis jau turi keletą pradinių energijos atsargų, į kurias galėtų pastatyti. Monarchai migrantai savo energijos atsargas kaupia dar greičiau, nes jie yra reprodukcinio lygio ir neišleidžia energijos poravimuisi ir veisimui.

Migruojantys monarchai kaupiasi prieš pradėdami kelionę į pietus, tačiau jie taip pat dažnai sustoja, kad pamaitintų kelią. Kritimas nektaro šaltiniai yra nepaprastai svarbūs jų migracijos sėkmei, tačiau jie nėra ypač išrankūs ten, kur maitinasi. Rytiniuose JAV rajonuose žydinčios pievos ar laukai veiks kaip degalinė migruojantiems monarchams.

Broweris ir jo kolegos pažymėjo, kad nektaro augalų išsaugojimas Teksase ir šiaurinėje Meksikoje gali būti labai svarbus palaikant monarcho migraciją. Šiame regione drugelių susirenka daug, jie nuoširdžiai maitinasi, kad padidintų savo lipidų atsargas, prieš baigdami paskutinę migracijos dalį.

_Šaltiniai:

• _{„Monarcho drugelis, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) “, autorius Thomas C. Emmelas ir Andrejus Sourakovas, Floridos universitetas. Entomologijos enciklopedija, 2^nd leidimas, redagavo Jonas L. Kapinera.}
• _{Krito monarcho drugelio migracija, Linkolnas P. Naršyklė, Linda S. Finkas ir Peteris Walfordas, Integruotoji ir lyginamoji biologija, Tomas 46, 2006. Prieiga internete, 2015 m. Birželio 8 d.}