Μερικές πεταλούδες Monarch δεν μεταναστεύουν

Οι μονάρχες είναι γνωστοί για την απίστευτη μετανάστευση μεγάλων αποστάσεων από το βορρά ως τον Καναδά στους χειμερινούς χώρους τους στο Μεξικό. Αλλά ξέρατε ότι αυτές οι πεταλούδες μονάρχης της Βόρειας Αμερικής είναι οι μόνες που μεταναστεύουν;

Πεταλούδες μονάρχης (Danaus plexippus) επίσης ζουν στην Κεντρική και Νότια Αμερική, στην Καραϊβική, στην Αυστραλία, ακόμη και σε περιοχές της Ευρώπης και της Νέας Γουινέας. Όμως όλοι αυτοί οι μονάρχες είναι καθιστικοί, που σημαίνει ότι μένουν σε ένα μέρος και δεν μεταναστεύουν.

Οι επιστήμονες έχουν υποθέσει εδώ και πολύ καιρό ότι οι βορειοαμερικανοί μετανάστες μονάρχες προέρχονταν από έναν καθιστικό πληθυσμό και ότι αυτή η ομάδα πεταλούδων ανέπτυξε την ικανότητα να μεταναστεύει. Ωστόσο, μια πρόσφατη γενετική μελέτη δείχνει ότι το αντίθετο μπορεί να ισχύει.

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο χαρτογράφησαν το γονιδίωμα μονάρχης και πιστεύουν ότι έχουν εντοπίσει το γονίδιο που είναι υπεύθυνο για τη μεταναστευτική συμπεριφορά στις πεταλούδες της Βόρειας Αμερικής. Οι επιστήμονες συνέκριναν πάνω από 500 γονίδια τόσο στις μεταναστευτικές όσο και στις μη μεταναστευτικές πεταλούδες μονάρχης, και ανακάλυψαν μόνο ένα γονίδιο που είναι σταθερά διαφορετικό στους δύο πληθυσμούς μοναρχών. Ένα γονίδιο γνωστό ως κολλαγόνο IV α-1, το οποίο εμπλέκεται στο σχηματισμό και τη λειτουργία των μυών πτήσης, εκφράζεται σε πολύ μειωμένα επίπεδα στους μεταναστευτικούς μονάρχες. Αυτές οι πεταλούδες καταναλώνουν λιγότερο οξυγόνο και έχουν χαμηλότερους ρυθμούς μεταβολισμού κατά τη διάρκεια των πτήσεων, καθιστώντας τις πιο αποτελεσματικές πτήσεις. Είναι καλύτερα εξοπλισμένοι για ταξίδια μεγάλων αποστάσεων από τα καθιστικά ξαδέλφια τους. Οι μη μεταναστευτικοί μονάρχες, σύμφωνα με τους ερευνητές, πετούν γρηγορότερα και σκληρότερα, κάτι που είναι καλό για βραχυπρόθεσμες πτήσεις αλλά όχι για ένα ταξίδι αρκετών χιλιάδων μιλίων.

Η ομάδα του Πανεπιστημίου του Σικάγου χρησιμοποίησε επίσης αυτήν τη γενετική ανάλυση για να εξετάσει την καταγωγή του μονάρχη και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το είδος προήλθε από τον μεταναστευτικό πληθυσμό στη Βόρεια Αμερική. Πιστεύουν ότι οι μονάρχες διασκορπίστηκαν στους ωκεανούς πριν από χιλιάδες χρόνια και κάθε νέος πληθυσμός έχασε τη μεταναστευτική του συμπεριφορά ανεξάρτητα.

_Πηγές:

• _{Monarch Butterfly, Danaus plexippus Linnaeus, από τον Αντρέι Σουράκοφ, Πανεπιστήμιο της Φλόριντα IFAS Extension. Πρόσβαση στο διαδίκτυο στις 8 Ιουνίου 2015.}
• _{Αποκαλύφθηκαν γενετικά μυστικά της πεταλούδας μονάρχης, University of Chicago Medicine, 2 Οκτωβρίου 2014. Πρόσβαση στο διαδίκτυο στις 8 Ιουνίου 2015.}

Οι εθελοντές - απλοί πολίτες που ενδιαφέρονται για τις πεταλούδες - έχουν συνεισφέρει πολλά από τα δεδομένα που βοήθησαν τους επιστήμονες να μάθουν πώς και πότε οι μονάρχες μεταναστεύουν στη Βόρεια Αμερική. Στη δεκαετία του 1940, ο ζωολόγος Frederick Urquhart ανέπτυξε μια μέθοδο σήμανσης πεταλούδων μονάρχης τοποθετώντας μια μικρή αυτοκόλλητη ετικέτα στην πτέρυγα. Ο Urquhart ήλπιζε ότι επισημαίνοντας τις πεταλούδες, θα είχε έναν τρόπο να παρακολουθεί τα ταξίδια τους. Αυτός και η σύζυγός του Νόρα σημείωσαν χιλιάδες πεταλούδες, αλλά σύντομα συνειδητοποίησαν ότι θα χρειαστούν πολύ περισσότερη βοήθεια για να επισημάνουν αρκετές πεταλούδες για να παρέχουν χρήσιμα δεδομένα.

Το 1952, οι Urquharts στρατολόγησαν τους πρώτους πολίτες τους επιστήμονες, εθελοντές που βοήθησαν στην επισήμανση και την απελευθέρωση χιλιάδων πεταλούδων μονάρχης. Τα άτομα που βρήκαν πεταλούδες με ετικέτα κλήθηκαν να στείλουν τα ευρήματά τους στο Urquhart, με λεπτομέρειες σχετικά με το πότε και πού βρέθηκαν οι μονάρχες. Κάθε χρόνο, στρατολογούσαν περισσότερους εθελοντές, οι οποίοι με τη σειρά τους σηματοδότησαν περισσότερες πεταλούδες, και αργά, ο Φρέντερικ Ουρκάρτ άρχισε να χαρτογραφεί τα μεταναστευτικά μονοπάτια που ακολούθησαν οι μονάρχες το φθινόπωρο. Αλλά πού πήγαν οι πεταλούδες;

Τελικά, το 1975, ένας άντρας με το όνομα Ken Brugger κάλεσε τους Urquharts από το Μεξικό για να αναφέρει την πιο σημαντική παρατήρηση μέχρι σήμερα. Εκατομμύρια μοναρχικές πεταλούδες συγκεντρώθηκαν σε ένα δάσος στο κεντρικό Μεξικό. Αρκετές δεκαετίες δεδομένων που συλλέχθηκαν από εθελοντές οδήγησαν τους Urquharts στα προηγούμενα άγνωστα χειμωνιάτικα εδάφη των πεταλούδων μονάρχης.

Ενώ πολλά έργα επισήμανσης συνεχίζονται σήμερα, υπάρχει επίσης ένα νέο επιστημονικό έργο πολιτών που στοχεύει στο να βοηθήσει τους επιστήμονες να μάθουν πώς και πότε οι μονάρχες επιστρέφουν την άνοιξη. Μέσω του Journey North, μιας μελέτης που βασίζεται στον Ιστό, οι εθελοντές αναφέρουν την τοποθεσία και την ημερομηνία των πρώτων τους μονάρχων, την άνοιξη και το καλοκαίρι.

Σας ενδιαφέρει ο εθελοντισμός να συλλέξετε δεδομένα σχετικά με τη μετανάστευση μοναρχών στην περιοχή σας; Μάθετε περισσότερα: Εθελοντής με ένα Πρόγραμμα Επιστήμης Πολιτών του Monarch.

_Πηγές:

• _{Δρ Fred Urquhart - In Memoriam, Monarch Watch, Πανεπιστήμιο του Κάνσας. Πρόσβαση στο διαδίκτυο στις 8 Ιουνίου 2015.}
• _{Ετικέτες μονάρχες, Monarch Watch, Πανεπιστήμιο του Κάνσας. Πρόσβαση στο διαδίκτυο στις 8 Ιουνίου 2015.}
• _{Η πτώση της μετανάστευσης πεταλούδων μονάρχης στην ανατολική Βόρεια Αμερική αποκαλύφθηκε από πολίτες επιστήμονες, Ελίζαμπεθ Χάουαρντ και Άντριου Κ. Davis, περιοδικό Conservation Consect, 2008. [PDF] Πρόσβαση στο διαδίκτυο στις 8 Ιουνίου 2015.}
• _{Τεκμηρίωση των εαρινών κινήσεων των Monarch Butterflies με το Journey North, μια επιστήμη των πολιτών Πρόγραμμα, των Elizabeth Howard και Andrew K. Ντέιβις. In Monarch Butterfly Biology & Conservation, από την Karen Suzanne Oberhauser και την Michelle J. Σόλενσκ.}

Η ανακάλυψη του πού πήγαν οι πεταλούδες μονάρχης κάθε χειμώνα έθεσε αμέσως ένα νέο ερώτημα: πώς μια πεταλούδα βρίσκει το δρόμο της σε ένα απομακρυσμένο δάσος, χιλιάδες μίλια μακριά, αν δεν ήταν ποτέ εκεί πριν?

Το 2009, μια ομάδα επιστημόνων στο Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης αποκάλυψε μέρος αυτού του μυστηρίου όταν έδειξαν πώς μια πεταλούδα μονάρχης χρησιμοποιεί τις κεραίες της για να ακολουθήσει τον ήλιο. Για δεκαετίες, οι επιστήμονες πίστευαν ότι οι μονάρχες πρέπει να ακολουθούν τον ήλιο για να βρουν το δρόμο τους νότια, και ότι οι πεταλούδες ρύθμιζαν την κατεύθυνση τους καθώς ο ήλιος κινήθηκε πέρα ​​από τον ουρανό από τον ορίζοντα προς ορίζοντας.

Οι κεραίες εντόμων θεωρούνταν από καιρό ότι λειτουργούν ως υποδοχείς για χημικά και απτικά στοιχεία. Όμως, οι ερευνητές του UMass υποψιάστηκαν ότι μπορεί να διαδραματίσουν κάποιο ρόλο στον τρόπο με τον οποίο οι μονάρχες επεξεργάζονταν ελαφρές ενδείξεις κατά τη μετανάστευση. Οι επιστήμονες έβαλαν πεταλούδες μονάρχης σε προσομοιωτή πτήσης και αφαίρεσαν τις κεραίες από μια ομάδα πεταλούδων. Ενώ οι πεταλούδες με κεραίες πέταξαν νοτιοδυτικά, όπως συνήθως, οι μονάρχες χωρίς κεραίες πήγαν άγρια.

Στη συνέχεια, η ομάδα διερεύνησε το κιρκαδικό ρολόι στον εγκέφαλο του μονάρχη - τους μοριακούς κύκλους που ανταποκρίνονται στις αλλαγές φως του ήλιου μεταξύ νύχτας και ημέρας - και διαπίστωσε ότι εξακολουθούσε να λειτουργεί κανονικά, ακόμη και μετά την αφαίρεση της πεταλούδας κεραίες. Οι κεραίες φάνηκαν να ερμηνεύουν φωτεινά στοιχεία ανεξάρτητα από τον εγκέφαλο.

Για να επιβεβαιώσουν αυτήν την υπόθεση, οι ερευνητές διαίρεσαν ξανά τους μονάρχες σε δύο ομάδες. Για την ομάδα ελέγχου, επικάλυψαν τις κεραίες με διαυγές σμάλτο που θα επέτρεπε ακόμη τη διείσδυση του φωτός. Για το τεστ ή την ομάδα μεταβλητών, χρησιμοποίησαν μαύρο χρώμα σμάλτου, εμποδίζοντας αποτελεσματικά τα φωτεινά σήματα να φτάσουν στις κεραίες. Όπως είχε προβλεφθεί, οι μονάρχες με δυσλειτουργικές κεραίες πέταξαν σε τυχαίες κατευθύνσεις, ενώ εκείνοι που μπορούσαν ακόμη να ανιχνεύσουν φως με τις κεραίες τους παρέμειναν στην πορεία.

Αλλά έπρεπε να υπάρξουν περισσότερα από το να ακολουθούμε απλώς τον ήλιο, γιατί ακόμη και σε εξαιρετικά συννεφιασμένες μέρες, οι μονάρχες συνέχισαν να πετάνε νοτιοδυτικά χωρίς αποτυχία. Θα μπορούσαν επίσης οι μονάρχες πεταλούδες να ακολουθούν το μαγνητικό πεδίο της Γης; Οι ερευνητές του UMass αποφάσισαν να διερευνήσουν αυτή τη δυνατότητα και το 2014 δημοσίευσαν τα αποτελέσματα της μελέτης τους.

Αυτή τη φορά, οι επιστήμονες έβαλαν πεταλούδες μονάρχης σε προσομοιωτές πτήσης με τεχνητά μαγνητικά πεδία, ώστε να μπορούν να ελέγχουν την κλίση. Οι πεταλούδες πέταξαν στη συνηθισμένη νότια κατεύθυνση τους, έως ότου οι ερευνητές ανέστρεψαν τη μαγνητική κλίση - τότε οι πεταλούδες έκαναν ένα πρόσωπο και πέταξαν βόρεια.

Ένα τελευταίο πείραμα επιβεβαίωσε ότι αυτή η μαγνητική πυξίδα εξαρτάται από το φως. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ειδικά φίλτρα για τον έλεγχο των μηκών κύματος του φωτός στον προσομοιωτή πτήσης. Όταν οι μονάρχες εκτέθηκαν στο φως στην υπεριώδη φασματική περιοχή A / blue (380nm έως 420nm), παρέμειναν στη νότια πορεία τους. Το φως στο εύρος μήκους κύματος πάνω από 420nm έκανε τους μονάρχες να πετούν σε κύκλους.

_Πηγή:

• _{Antennal Circadian Clocks Coordinate Sun Compass Orientation in Migratory Monarch Butterflies, Christine Merlin, Robert J. Gegear, και Steven M. Επανάληψη, Επιστήμη 25 Σεπτεμβρίου 2009: Τομ. 325. Πρόσβαση στο διαδίκτυο στις 8 Ιουνίου 2015.}
• _{Το «GPS» πεταλούδας βρέθηκε στις κεραίες, από την Judith Burns, BBC News, 25 Σεπτεμβρίου 2009. Πρόσβαση στο διαδίκτυο στις 8 Ιουνίου 2015.}
• _{Οι επιστήμονες δείχνουν ότι οι πεταλούδες μονάρχης χρησιμοποιούν μαγνητική πυξίδα κατά τη μετανάστευση, από τον Jim Fessenden, UMass Medical Schools, 24 Ιουνίου 2014. Πρόσβαση στο διαδίκτυο στις 8 Ιουνίου 2015.}

Χάρη στις δεκαετίες επισήμανσης αρχείων και παρατηρήσεων από ερευνητές και ενθουσιώδεις μονάρχες, γνωρίζουμε αρκετά για το πώς οι μονάρχες διαχειρίζονται τέτοια μετανάστευση μακράς πτώσης.

Τον Μάρτιο του 2001, μια πεταλούδα με ετικέτα ανακτήθηκε στο Μεξικό και αναφέρθηκε στον Frederick Urquhart. Ο Urquhart έλεγξε τη βάση δεδομένων του και ανακάλυψε ότι αυτός ο εγκάρδιος αρσενικός μονάρχης (ετικέτα # 40056) είχε αρχικά επισημανθεί στο Grand Manan Island, New Brunswick, Canada, τον Αύγουστο του 2000. Αυτό το άτομο πέταξε ρεκόρ 2.750 μίλια και ήταν η πρώτη πεταλούδα με ετικέτα σε αυτήν την περιοχή του Καναδά που επιβεβαιώθηκε ότι ολοκλήρωσε το ταξίδι στο Μεξικό.

Πώς ένας μονάρχης πετάει τόσο απίστευτη απόσταση σε τόσο ευαίσθητα φτερά; Οι μεταναστευτικοί μονάρχες είναι ειδικοί στα ύψη, αφήνοντας τους επικρατούντες ανέμους και τα νότια κρύα μέτωπα να τους ωθήσουν για εκατοντάδες μίλια. Αντί να ξοδεύουν ενέργεια χτυπώντας τα φτερά τους, ακτές στα ρεύματα του αέρα, διορθώνοντας την κατεύθυνση τους όπως απαιτείται. Οι πιλότοι αεροπλάνων ανέφεραν ότι μοιράστηκαν τους ουρανούς με μονάρχες σε υψόμετρο ύψους 11.000 ποδιών.

Όταν οι συνθήκες είναι ιδανικές για ανύψωση, οι μετανάστες μονάρχες μπορεί να παραμείνουν στον αέρα για έως και 12 ώρες την ημέρα, καλύπτοντας αποστάσεις έως και 200-400 μίλια.

_Πηγές:

• _{"Monarch Butterfly, Danaus plexippus ΜΕΓΑΛΟ. (Λεπιδόπτερα: Danaidae), "του Thomas C. Emmel and Andrei Sourakov, Πανεπιστήμιο της Φλόριντα. Εγκυκλοπαίδεια Εντομολογίας, 2^αρ έκδοση, επιμέλεια John L. Capinera.}
• _{Monarch Tag & Κυκλοφορία, Ιστοσελίδα του Μουσείου Βιρτζίνια Living. Πρόσβαση στο διαδίκτυο στις 8 Ιουνίου 2015.}
• _{Μεγαλύτερη μετανάστευση μοναρχών - Η πτήση ρεκόρ, Ταξίδι Βόρεια. Πρόσβαση στο διαδίκτυο στις 8 Ιουνίου 2015.}

Κάποιος θα σκεφτόταν ότι ένα πλάσμα που πετά αρκετές χιλιάδες μίλια θα ξόδευε πολύ ενέργεια κάνοντας αυτό, και ως εκ τούτου φτάνουμε στη γραμμή τερματισμού πολύ ελαφρύτερα από ό, τι όταν ξεκίνησε το ταξίδι του, σωστά? Όχι έτσι για την πεταλούδα μονάρχης. Οι μονάρχες στην πραγματικότητα αυξάνουν το βάρος τους κατά τη διάρκεια της μακράς μετανάστευσής τους στο νότο και φτάνουν στο Μεξικό φαίνονται μάλλον παχουλόι.

Ένας μονάρχης πρέπει να φτάσει στο χειμερινό βιότοπο του Μεξικού με αρκετό σωματικό λίπος για να φτάσει τον χειμώνα. Μόλις εγκατασταθεί στο δάσος oyumel, ο μονάρχης θα παραμείνει ήρεμος για 4-5 μήνες. Εκτός από μια σπάνια, σύντομη πτήση για να πιει νερό ή λίγο νέκταρ, ο μονάρχης περνά τον χειμώνα με εκατομμύρια άλλες πεταλούδες, ξεκουράζοντας και περιμένοντας την άνοιξη.

Πώς λοιπόν μια πεταλούδα μονάρχης κερδίζει βάρος κατά τη διάρκεια πτήσης άνω των 2.000 μιλίων; Διατηρώντας την ενέργεια και τροφοδοτώντας όσο το δυνατόν περισσότερο στην πορεία. Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Λίνκολν Π. Ο Brower, ένας παγκοσμίου φήμης εμπειρογνώμονας μονάρχης, έχει μελετήσει πώς οι μονάρχες τροφοδοτούν τη μετανάστευση και το χειμώνα.

Ως ενήλικες, οι μονάρχες πίνουν νέκταρ λουλουδιών, το οποίο είναι ουσιαστικά ζάχαρη και το μετατρέπουν σε λιπίδια, το οποίο παρέχει περισσότερη ενέργεια ανά βάρος από τη ζάχαρη. Αλλά η φόρτωση λιπιδίων δεν ξεκινά με την ενηλικίωση. Οι κάμπιες Monarch τρέφονται συνεχώς, και να συσσωρεύονται μικρά αποθέματα ενέργειας που επιβιώνουν σε μεγάλο βαθμό από την κουτάλα. Μια πρόσφατα αναδυόμενη πεταλούδα έχει ήδη κάποια αρχικά αποθέματα ενέργειας πάνω στα οποία θα χτιστεί. Οι μετανάστες μονάρχες χτίζουν τα ενεργειακά τους αποθέματα ακόμη γρηγορότερα, καθώς βρίσκονται σε κατάσταση αναπαραγωγικής διάπαυσης και δεν ξοδεύουν ενέργεια για ζευγάρωμα και αναπαραγωγή.

Οι αποδημητικοί μονάρχες συσσωρεύονται πριν ξεκινήσουν το ταξίδι τους προς το νότο, αλλά κάνουν επίσης συχνές στάσεις για να τρέφονται στο δρόμο. Πτώση πηγές νέκταρ είναι εξαιρετικά σημαντικά για την επιτυχία της μετανάστευσής τους, αλλά δεν είναι ιδιαίτερα επιλεκτικοί για το πού τρέφονται. Στις ανατολικές Η.Π.Α., οποιοδήποτε λιβάδι ή πεδίο ανθίζει θα λειτουργήσει ως σταθμός τροφοδοσίας μεταναστευτικών μοναρχών.

Ο Brower και οι συνάδελφοί του σημείωσαν ότι η διατήρηση των φυτών νέκταρ στο Τέξας και στο βόρειο Μεξικό μπορεί να είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της μετανάστευσης του μονάρχη. Οι πεταλούδες μαζεύονται σε αυτήν την περιοχή σε μεγάλο αριθμό, τροφοδοτώντας θερμά για να αυξήσουν τα αποθέματα λιπιδίων τους πριν ολοκληρώσουν το τελικό σκέλος της μετανάστευσης.

_Πηγές:

• _{"Monarch Butterfly, Danaus plexippus ΜΕΓΑΛΟ. (Λεπιδόπτερα: Danaidae), "του Thomas C. Emmel and Andrei Sourakov, Πανεπιστήμιο της Φλόριντα. Εγκυκλοπαίδεια Εντομολογίας, 2^αρ έκδοση, επιμέλεια John L. Capinera.}
• _{Ενεργοποίηση της μετανάστευσης πτώσης της πεταλούδας μονάρχης, Λίνκολν Π. Brower, Λίντα Σ. Fink και Peter Walford, Ολοκληρωμένη και Συγκριτική ΒιολογίαΤομ. 46, 2006. Πρόσβαση στο διαδίκτυο στις 8 Ιουνίου 2015.}