Niektorí motýle z Monarcha nemigrujú

Monarchovia sú najlepšie známi svojou neuveriteľnou migráciou na dlhé vzdialenosti z ďalekého severu ako Kanada do zimovísk v Mexiku. Vedeli ste však, že títo severoamerickí panovníci sú jediní, ktorí migrujú?

Monarch motýle (Danaus plexippus) tiež žijú v Strednej a Južnej Amerike, Karibiku, Austrálii a dokonca aj v častiach Európy a Novej Guiney. Ale všetci títo panovníci sú sedaví, čo znamená, že zostávajú na jednom mieste a nemigrujú.

Vedci už dlho predpokladali, že severoamerickí migrujúci panovníci pochádzajú zo sedavého obyvateľstva a že táto skupina motýľov si vyvinula schopnosť migrácie. Nedávna genetická štúdia však naznačuje, že opak môže byť pravdou.

Vedci z Chicagskej univerzity zmapovali genóm monarchy a veria, že určili gén zodpovedný za migračné správanie v severoamerických motýloch. Vedci porovnali viac ako 500 génov v migračných aj nemigračných monarchových motýloch a objavili iba jeden gén, ktorý sa v oboch populáciách panovníkov neustále líši. Gén známy ako kolagén IV a-1, ktorý sa podieľa na tvorbe a fungovaní letových svalov, je exprimovaný v migrujúcich monarchoch na značne znížených hladinách. Tieto motýle spotrebúvajú počas letu menej kyslíka a majú nižšie metabolické rýchlosti, vďaka čomu sú efektívnejšie letáky. Sú lepšie vybavené na cestovanie na veľké vzdialenosti ako ich sedaví bratranci. Nemigrujúci panovníci podľa vedcov lietajú rýchlejšie a ťažšie, čo je dobré pre krátkodobý let, ale nie pre cestu niekoľko tisíc kilometrov.

Tím University of Chicago tiež použil túto genetickú analýzu na preskúmanie predkov panovníka a dospel k záveru, že tento druh skutočne pochádza z migračnej populácie v Severnej Amerike. Veria, že panovníci sa pred tisíckami rokov rozptýlili po oceánoch a každá nová populácia stratila svoje migračné správanie nezávisle.

_zdroj:

• _{Monarch Butterfly, Danaus plexippus Linnaeus, autor: Andrei Sourakov, Florida IFAS Extension. Prístup online 8. júna 2015.}
• _{Odhalili sa genetické tajomstvá motýľa panovníka, University of Chicago Medicine, 2. októbra 2014. Prístup online 8. júna 2015.}

Dobrovoľníci - bežní občania so záujmom o motýle - prispeli mnohými údajmi, ktoré vedcom pomohli zistiť, ako a kedy migrujú monarchov v Severnej Amerike. V 40. rokoch 20. storočia vyvinul zoológ Frederick Urquhart metódu označovania motýľov monarcha pripevnením malej nálepky na krídlo. Urquhart dúfal, že vyznačením motýľov bude mať spôsob, ako sledovať ich cesty. On a jeho manželka Nora označili tisíce motýľov, ale čoskoro si uvedomili, že budú potrebovať omnoho viac pomoci pri označovaní dostatočného množstva motýľov, aby poskytli užitočné údaje.

V roku 1952 si Urquharts vybrali svojich prvých občianskych vedcov, dobrovoľníkov, ktorí pomohli označiť a prepustiť tisíce motýľov monarchy. Ľudia, ktorí našli motýľov s príveskom, boli požiadaní, aby poslali svoje nálezy Urquhartovi s podrobnosťami o tom, kedy a kde sa našli panovníci. Každý rok najali viac dobrovoľníkov, ktorí následne označili viac motýľov, a Frederick Urquhart pomaly začal mapovať migračné cesty, ktoré panovníci na jeseň nasledovali. Ale kam idú motýle?

Nakoniec v roku 1975 muž menom Ken Brugger zavolal Urquharts z Mexika, aby oznámil najdôležitejšie pozorovania, ktoré sa doteraz vyskytli. Milióny monarchovských motýľov sa zhromaždili v lese v strednom Mexiku. Niekoľko desaťročí údajov, ktoré zhromaždili dobrovoľníci, viedli Urquharts k predtým neznámym zimoviskám motýľov panovníkov.

Zatiaľ čo dnes pokračuje niekoľko projektov označovania, je tu aj nový občiansky vedecký projekt, ktorého cieľom je pomôcť vedcom naučiť sa, ako a kedy sa panovníci na jar vrátia. Prostredníctvom webovej štúdie Journey North dobrovoľníci hlásia miesto a dátum svojich prvých pozorovaní panovníkmi v jarných a letných mesiacoch.

Máte záujem o dobrovoľné zhromažďovanie údajov o migrácii monarchov vo vašej oblasti? Zistite viac: Dobrovoľník s občianskym projektom Monarch Citizen Science.

_zdroj:

• _{Fred Urquhart - In Memoriam, Monarch Watch, University of Kansas. Prístup online 8. júna 2015.}
• _{Označovanie panovníkov, Monarch Watch, University of Kansas. Prístup online 8. júna 2015.}
• _{Občianski vedci odhalili pád migračných lúčov monarchských motýľov vo východnej Severnej Amerike, Elizabeth Howard a Andrew K. Davis, Journal of Insect Conservation, 2008. (PDF) Prístup online 8. júna 2015.}
• _{Dokumentovanie jarných pohybov motýľov monarchy s cestou Journey North, občianskou vedou Program: Elizabeth Howard a Andrew K. Davis. V Monarch Butterfly Biology & Conservation, Karen Suzanne Oberhauser a Michelle J. Solensk.}

Objav toho, kam šli monarchi motýle každú zimu, okamžite vyvolal novú otázku: ako nájde motýľ cestu do vzdialeného lesa vzdialeného tisíce kilometrov, ak tam nikdy nebol predtým?

V roku 2009 tím vedcov z University of Massachusetts rozpadol časť tohto tajomstva, keď ukázali, ako motýľ monarchy používa svoje antény na sledovanie slnka. Po celé desaťročia vedci verili, že panovníci musia nasledovať slnko, aby našli cestu na juh, a že motýle upravovali svoj smer, keď sa slnko pohybovalo po oblohe z obzoru na horizont.

Hmyzie antény už dlho slúžili ako antény receptory pre chemické a taktilné narážky. Vedci UMassu však mali podozrenie, že by mohli hrať úlohu v tom, ako monarchovia spracovávali pri migrácii aj narážky. Vedci umiestnili motýľov monarchy do leteckého simulátora a odstránili antény z jednej skupiny motýľov. Kým motýle s anténami leteli na juhozápad, ako zvyčajne, panovníci bez antény šli divoko mimo kurz.

Tím potom skúmal cirkadiánne hodiny v mozgu panovníka - molekulárne cykly, ktoré reagujú na zmeny v slnečné svetlo medzi nocou a dňom - ​​a zistilo sa, že stále funguje normálne, dokonca aj po odstránení motýľa tykadlá. Zdalo sa, že antény interpretujú svetelné signály nezávislé od mozgu.

Na potvrdenie tejto hypotézy vedci opäť rozdelili panovníkov do dvoch skupín. Pokiaľ ide o kontrolnú skupinu, potiahli antény čírym smaltom, ktorý by stále umožňoval prienik svetla. Pre testovú alebo variabilnú skupinu použili čiernu emailovú farbu, ktorá účinne blokovala svetelné signály v dosahu na antény. Ako sa predpokladalo, panovníci s dysfunkčnými anténami leteli náhodne, zatiaľ čo tí, ktorí stále dokázali detekovať svetlo pomocou svojich antén, zostali v kurze.

Muselo to však byť viac, než len nasledovať slnko, pretože aj v extrémne oblačných dňoch panovníci pokračovali v lete juhozápadne bez problémov. Mohli motýli monarcha sledovať magnetické pole Zeme? Vedci UMassu sa rozhodli túto možnosť preskúmať a v roku 2014 zverejnili výsledky svojej štúdie.

Tentoraz vedci umiestnili motýľov monarcha do leteckých simulátorov s umelými magnetickými poľami, aby mohli kontrolovať sklon. Motýle leteli obvyklým južným smerom, až kým vedci nezvrátili magnetický sklon - potom motýle urobili asi tvár a leteli na sever.

Jeden posledný experiment potvrdil, že tento magnetický kompas bol závislý od svetla. Vedci použili špeciálne filtre na kontrolu vlnových dĺžok svetla v leteckom simulátore. Keď boli panovníci vystavení svetlu v ultrafialovom / modrom spektrálnom rozsahu (380 nm až 420 nm), zostali na svojom južnom toku. Svetlo v rozsahu vlnových dĺžok nad 420 nm prinútilo panovníkov lietať v kruhoch.

_zdroj:

• _{Anténne cirkadiánne hodiny koordinujú orientáciu slnečného kompasu u migrujúcich motívov monarchy, Christine Merlin, Robert J. Gegear a Steven M. Reppert, veda 25. september 2009: zv. 325. Prístup online 8. júna 2015.}
• _{V anténach sa našiel motýľ „GPS“, Judith Burns, BBC News, 25. septembra 2009. Prístup online 8. júna 2015.}
• _{Vedci ukazujú, že motýle monarchy používajú počas migrácie magnetický kompas, Jim Fessenden, UMass Medical School, 24. júna 2014. Prístup online 8. júna 2015.}

Vďaka desaťročiam značkovania záznamov a pozorovaní výskumníkov a nadšencov monarchie vieme dosť o tom, ako monarchovia spravujú také dlhodobá migrácia.

V marci 2001 bol motýľ s príveskom obnovený v Mexiku a bol nahlásený Frederickovi Urquhartovi. Urquhart skontroloval svoju databázu a objavil tohto vydatného mužského panovníka (značka # 40056), ktorý bol pôvodne označený na ostrove Grand Manan Island, New Brunswick, Kanada, v auguste 2000. Tento jednotlivec preletel rekordom 2 750 kilometrov a bol prvým motýľom označeným v tejto oblasti Kanady, ktorý potvrdil dokončenie cesty do Mexika.

Ako letí panovník takú neuveriteľnú vzdialenosť na také jemné krídla? Migrujúci monarchovia sú odborníkmi na prudký nárast, nechávajú prevládajúce vetra a južné chladné fronty ich tlačia stovky kilometrov. Namiesto toho, aby vynaložili energiu mávnutím krídlami, kráčajú po vzdušných prúdoch a podľa potreby upravujú svoj smer. Piloti lietadiel klzákov informovali o zdieľaní neba s panovníkmi vo výške až 11 000 stôp.

Ak sú podmienky na stúpanie ideálne, migrujúci monarchovia môžu zostať vo vzduchu až 12 hodín denne, pričom pokrývajú vzdialenosti až 200 - 400 míľ.

_zdroj:

• _{„Monarch Butterfly, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae), "Thomas C. Emmel a Andrei Sourakov, Florida University. Encyklopédia entomológie, 2^nd vydanie, editoval John L. Capinera.}
• _{Monarch Tag & Release, Webové stránky Virginia Living Museum. Prístup online 8. júna 2015.}
• _{Najdlhšia migrácia z Monarch - rekordný let, Journey North. Prístup online 8. júna 2015.}

Človek by si myslel, že stvorenie, ktoré letí niekoľko tisíc kilometrov, vynaloží na to veľa energie robia tak, a preto dorazia na cieľovú čiaru omnoho ľahšie ako na začiatku svojej cesty, správny? Nie tak pre motýľa panovníka. Monarchovia vlastne priberajú na váhe počas dlhej migrácie na juh a do Mexika prichádzajú dosť bacuľatejšie.

Monarcha musí prísť na zimovisko v Mexiku s dostatočným množstvom telesného tuku, aby ho prešiel cez zimu. Po usadení sa v oyumelskom lese zostane panovník v pokoji 4 - 5 mesiacov. Okrem vzácneho, krátkeho letu na pitie vody alebo malého nektáru, panovník trávi zimu zastrčenú miliónmi ďalších motýľov, odpočíva a čaká na jar.

Ako teda pribúda motýľ monarcha počas letu nad 2 000 míľ? Tým, že sa počas cesty šetrí energia a kŕmenie. Výskumný tím vedený Lincolnom P. Brower, svetovo uznávaný odborník na monarchiu, študoval, ako sa panovníci podnecujú k migrácii a prezimovaniu.

Monarchovia ako dospelí pijú kvetinový nektár, ktorý je v podstate cukrom, a prevádzajú ho na lipidy, čo poskytuje viac energie na hmotnosť ako cukor. Nakladanie lipidov však nezačína v dospelosti. Húsenice Monarch sa živia nepretržitea akumulujú malé zásoby energie, ktoré do značnej miery prežívajú po narodení. Novo vznikajúci motýľ už má niekoľko počiatočných zásob energie, na ktorých je možné stavať. Migrujúci monarchovia budujú svoje energetické rezervy ešte rýchlejšie, pretože sú v stave reprodukčnej diapauzy a nevynakladajú energiu na párenie a rozmnožovanie.

Migrujúci monarchovia sa hromadia skôr, ako sa vydajú na cestu na juh, ale na ceste sa tiež často kŕmia. Fall zdroje nektáru sú mimoriadne dôležité pre ich migračný úspech, ale nie sú zvlášť vyberaví, kde sa živia. Na východe USA bude akákoľvek rozkvitnutá lúka alebo pole fungovať ako čerpacia stanica pre migráciu monarchov.

Brower a jeho kolegovia poznamenali, že zachovanie rastlín nektáru v Texase a severnom Mexiku môže byť rozhodujúce pre udržanie migrácie monarchov. Motýle sa v tejto oblasti zhromažďujú vo veľkom počte a srdečne sa kŕmia, aby zvýšili zásoby lipidov pred dokončením poslednej etapy migrácie.

_zdroj:

• _{„Monarch Butterfly, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae), "Thomas C. Emmel a Andrei Sourakov, Florida University. Encyklopédia entomológie, 2^nd vydanie, editoval John L. Capinera.}
• _{Podnecuje pád migrácie motýľa monarchy, Lincoln P. Brower, Linda S. Fink a Peter Walford, Integratívna a porovnávacia biológia, Zv. 46, 2006. Prístup online 8. júna 2015.}