Néhány uralkodó pillangó nem vándorol

Az uralkodók legismertebbek hihetetlen, nagy távolságú vándorlásukról Kanada északi részétől mexikói téli területeikig. De tudtad, hogy ezek az észak-amerikai uralkodó pillangók csak az emberek vándorolnak?

Uralkodó pillangók (Danaus plexippus) Közép- és Dél-Amerikában, a Karib-térségben, Ausztráliában, sőt Európa és Új-Guinea egyes részein is élnek. De ezek az uralkodók ülők, azaz egy helyen maradnak, és nem vándorolnak át.

A tudósok régóta feltételezték, hogy az észak-amerikai vándorló uralkodók ülő populációból származnak, és hogy ez a pillangók egy csoportja fejlesztette ki a vándorlás képességét. De egy nemrégiben elvégzett genetikai vizsgálat szerint az ellenkezője igaz.

A Chicagói Egyetem kutatói leképezték az uralkodó genomját, és úgy vélik, hogy pontosan meghatározták az észak-amerikai pillangók migrációs viselkedéséért felelős gént. A tudósok több mint 500 gént hasonlítottak össze mind a vándorló, mind a nem vándorló uralkodó lepkékben, és csak egy gént fedeztek fel, amely következetesen különbözik az uralkodók két populációjában. A α-1 kollagén néven ismert gén, amely részt vesz a repülési izmok kialakulásában és működésében, a vándorló uralkodókban jelentősen csökkentett mértékben expresszálódik. Ezek a pillangók kevesebb oxigént fogyasztanak és alacsonyabb anyagcsere-sebességgel járnak repülések során, így hatékonyabbak a repülők. Jobban felszereltek távolsági utazásokhoz, mint ülő unokatestvéreik. A nem vándorló uralkodók a kutatók szerint gyorsabban és nehezebben repülnek, ami jó rövid távú repüléshez, de több ezer mérföldes utazáshoz nem megfelelő.

A Chicagói Egyetem csapata ezt a genetikai elemzést is felhasználta az uralkodó őseinek áttekintésére, és arra a következtetésre jutott, hogy a faj valójában az Észak-Amerika vándorló populációjából származik. Úgy vélik, hogy az uralkodók évezredek óta szétszóródtak az óceánon, és minden új lakosság önállóan elvesztette migrációs viselkedését.

_Forrás:

• _{Monarch Butterfly, Danaus plexippus Linnaeus, készítette Andrei Sourakov, a floridai egyetem IFAS kiterjesztése. Online elérhetőség: 2015. június 8.}
• _{Felfedték az uralkodó pillangó genetikai titkait, Chicagói Egyetem, 2014. október 2. Online elérhetőség: 2015. június 8.}

Az önkéntesek - a pillangók iránt érdeklődő polgárok - nagy részben hozzájárultak ahhoz, hogy a tudósok megtanulják, hogyan és mikor vándorolnak Észak-Amerikába. Az 1940-es években Frederick Urquhart zoológus kifejlesztett egy uralkodó pillangók címkézési módszerét azáltal, hogy egy kis öntapadós címkét helyeztek a szárnyra. Urquhart azt remélte, hogy a pillangók megjelölésével módja lesz arra, hogy nyomon kövesse utazásaikat. Feleségével, Nora ezer pillangót címkézett, de hamarosan rájött, hogy sokkal több segítségre lenne szükségük ahhoz, hogy elegendő pillangót címkézzenek, hogy hasznos adatokat szolgáltassanak.

1952-ben az urquhartok felhívták első állampolgárságú tudósukat, önkénteseket, akik segítették monarchi pillangók ezreinek címkézését és kiadását. Azokat az embereket, akik címkézett pillangókkal találtak, arra kérték, hogy küldjék leletüket Urquhart-nak, részletesebben arról, hogy mikor és hol találhatóak az uralkodók. Minden évben újabb önkénteseket toboroztak, akik viszont több pillangót címkéztek, és Frederick Urquhart lassan elkezdte térképezni az uralkodók ősszel követett bevándorlási útvonalait. De hová mentek a pillangók?

Végül, 1975-ben, egy Ken Brugger nevű ember felhívta a mexikói Urquhartot, hogy jelentse a legfontosabb megfigyelést. Több millió uralkodó pillangó gyűlt össze egy erdőben Mexikó központjában. Az önkéntesek által gyűjtött több évtizedes adat az Urquhartokat az uralkodó lepkék korábban ismeretlen téli területeire vezette.

Miközben ma számos címkézési projekt folytatódik, létezik egy új polgári tudományos projekt is, amelynek célja, hogy segítse a tudósokat abban, hogy megtudják, hogyan és mikor térnek vissza az uralkodók tavasszal. A Journey North webes tanulmányon keresztül az önkéntesek beszámoltak az első uralkodó észlelésük helyéről és dátumáról a tavaszi és nyári hónapokban.

Érdekli az önkéntesség, hogy adatokat gyűjtsön a környéken levő uralkodók migrációjáról? Tudjon meg többet: Önkéntes egy Monarch Citizen Science Projekttel.

_Forrás:

• _{Dr. Fred Urquhart - In Memoriam, Monarch Watch, a Kansasi Egyetem. Online elérhetőség: 2015. június 8.}
• _{Az uralkodók címkézése, Monarch Watch, a Kansasi Egyetem. Online elérhetőség: 2015. június 8.}
• _{Az uralkodó lepkék őszi vándorlási útjait Észak-Amerika keleti részén a polgári tudósok fedezték fel, Elizabeth Howard és Andrew K. Davis, Journal of Rovarvédelem, 2008. (PDF) Online elérhetőség, 2015. június 8.}
• _{A Monarch Butterflies tavaszi mozgalmainak dokumentálása a Journey North, a Citizen Science segítségével Program: Elizabeth Howard és Andrew K. Davis. A Monarch Butterfly Biology & Conservation című műben, előadók: Karen Suzanne Oberhauser és Michelle J. Solensk.}

Az a felfedezés, hogy az uralkodó pillangók mentek minden télen, azonnal felvette a kérdést: hogyan talál egy pillangó utat egy távoli erdőbe, több ezer mérföldnyire, ha még soha nem volt ott előtt?

2009-ben a Massachusettsi Egyetemen dolgozó tudósok egy csoportja felfedte ennek a rejtélynek a részét, amikor megmutatták, hogy egy uralkodó pillangó hogyan használja antennáit a nap követésére. A tudósok évtizedek óta úgy gondolták, hogy az uralkodóknak követniük kell a napot, hogy dél felé forduljanak, és hogy a pillangók beállítják az irányt, miközben a nap az égen áthaladt a láthatáron a horizont.

A rovarantennákat már régóta megértették, hogy azok szolgáljanak receptorok kémiai és tapintható útmutatásokhoz. De az UMass kutatói azt gyanították, hogy szerepet játszhatnak abban, hogy az uralkodók miként dolgoztak át könnyű jelzéseket, amikor is vándoroltak. A tudósok az uralkodó pillangók repülési szimulátorba helyezték, és az antennákat eltávolították a lepkék egyik csoportjából. Amíg az antennákkal rendelkező pillangók délnyugatra repültek, a szokásos módon, az uralkodók sans-antennái vadul mentek a pályáról.

A csoport ezután megvizsgálta a cirkadián órát az uralkodó agyában - a molekuláris ciklusokat, amelyek reagálnak a betegség változására napfény éjjel és nappal között - és úgy találta, hogy továbbra is rendesen működik, még a pillangó eltávolítása után is antennák. Úgy tűnt, hogy az antennák az agytól függetlenül értelmezik a fényjelzéseket.

A hipotézis megerősítésére a kutatók ismét két csoportra osztották az uralkodókat. A kontrollcsoport számára az antennákat átlátszó zománccal borították be, amely továbbra is lehetővé tette a fény behatolását. A tesztcsoporthoz vagy a változó csoporthoz fekete zománcfestéket használtak, hatékonyan gátolva a fényjelek elérését az antennákon. Ahogy az előrejelzésre került, a diszfunkcionális antennákkal rendelkező uralkodók véletlenszerű irányban repültek, míg azok, akik még mindig képesek voltak érzékelni az antennáikkal a fényt, a pályán maradtak.

De nemcsak a nap követésén kellett lennie, mert még a rendkívül borús napokon is az uralkodók folyamatosan repültek délnyugatra, hiba nélkül. Az uralkodó lepkék is követhetik-e a Föld mágneses mezőjét? Az UMass kutatói úgy döntöttek, hogy megvizsgálják ezt a lehetőséget, és 2014-ben közzétették kutatásuk eredményeit.

A tudósok ezúttal az uralkodó pillangók mesterséges mágneses mezővel ellátott repülésszimulátorokba helyezték, hogy ellenőrizzék a dőlést. A pillangók a szokásos déli irányban repültek, amíg a kutatók megfordították a mágneses dőlést - akkor a pillangók körülbelül arcot tettek, és észak felé repültek.

Az utolsó kísérlet megerősítette, hogy ez a mágneses iránytű fényfüggő. A tudósok speciális szűrőket használtak a fény hullámhosszának szabályozására a repülésszimulátorban. Amikor az uralkodók fénynek vannak kitéve az ultraibolya A / kék spektrumtartományban (380–420 nm), akkor déli irányban maradtak. A 420 nm feletti hullámhossztartományban a fény körökben repülte az uralkodókat.

_Forrás:

• _{Az antenna körkörös órák koordinálják a napsugaras iránytűt a vándorló uralkodó pillangókban, Christine Merlin, Robert Robert Gegear és Steven M. Reppert, Tudomány 2009. szeptember 25.: Vol. 325. Online elérhetőség: 2015. június 8.}
• _{Az antennákban található "GPS" pillangó, Judith Burns, BBC News, 2009. szeptember 25. Online elérhetőség: 2015. június 8.}
• _{A tudósok kimutatták, hogy az uralkodó pillangók mágneses iránytűt alkalmaznak a migráció során, Jim Fessenden, UMass Medical Schools, 2014. június 24. Online elérhetőség: 2015. június 8.}

Az uralkodók kutatói és rajongói évtizedek óta tartó címkézéseinek és megfigyeléseinek köszönhetően elég sokat tudunk arról, hogy az uralkodók hogyan kezelik egy ilyen hosszú őszi migráció.

2001 márciusában egy megcímkézett pillangót visszanyertek Mexikóban, és jelentették Frederick Urquhartnak. Urquhart ellenőrizte az adatbázisát, és felfedezte, hogy ezt a kiadós férfi uralkodót (# 40056 jelölés) eredetileg a kanadai New Brunswick-i Grand Manan szigeten címkézték 2000. augusztusában. Ez az egyén rekord 2750 mérföldet repült, és ez volt az első pillangó, amelyet Kanada ezen a részén címkéztek, és amelyet megerősítettek a Mexikóba vezető utazás befejezésében.

Hogyan repül egy uralkodó ilyen hihetetlen távolságon ilyen finom szárnyakon? A vándorló uralkodók szakemberek a szárnyalásban, hagyva, hogy az uralkodó hátsó szél és a dél felé eső hideg frontok száz mérföldekig tovább tolják őket. Ahelyett, hogy energiát költenek a szárnyak lebegtetésére, a levegőáramokon haladnak, szükség szerint korrigálva irányukat. A vitorlázó repülőgép pilótái beszámoltak arról, hogy az égbolt megoszlik az uralkodókkal 11 000 láb magasságban.

Ha a körülmények ideálisak a szárnyaláshoz, a vándorló uralkodók napi 12 órán keresztül lehetnek a levegőben, akár 200-400 mérföld távolságban is.

_Forrás:

• _{"Monarch Butterfly, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ", készítette: Thomas C. Emmel és Andrei Sourakov, Floridai Egyetem. Entomológia enciklopédia, 2^nd kiadás, szerkesztette L. John Capinera.}
• _{Monarch Tag & Release, A Virginia Living Museum weboldala. Online elérhetőség: 2015. június 8.}
• _{Leghosszabb uralkodó vándorlás - a rekordlejárat, Észak utazás. Online elérhetőség: 2015. június 8.}

Azt gondolhatnánk, hogy egy lény, amely több ezer mérföldre repül, sok energiát költene be ezt megtenve, és ezért lényegesen könnyebben érkezik meg a célba, mint amikor az útja megkezdődött, jobb? Nem az uralkodó pillangó esetében. Az uralkodók ténylegesen súlyt vesznek fel hosszú déli vándorlásuk során, és meglehetősen kövérnek érkeznek Mexikóba.

Az uralkodónak elég testzsírral kell megérkeznie a mexikói telelőhelyhez, hogy a télen át tudjon jutni. Miután betelepült az oyumel erdőbe, az uralkodó nyugodt marad 4-5 hónapig. Kivéve egy ritka, rövid repülést, hogy vizet vagy egy kis nektárt igyon, és az uralkodó a tél több millió pillangóval behúzva tölti magát, pihenve és tavaszt várva.

Tehát hogyan növekszik egy uralkodó pillangó tömege 2000 mérföldnél hosszabb repülés közben? Az energia megtakarításával és a lehető legnagyobb mértékben táplálkozással. Kutatócsoport, Lincoln P. vezetésével Brower, a világhírű uralkodószakértő, megvizsgálta, hogy az uralkodók miként táplálják magukat a vándorláshoz és az áttelelő telekhez.

Felnőttként az uralkodók virág-nektárt fogyasztanak, amely alapvetően cukor, és lipidré alakítják, amely tömegenként több energiát szolgáltat, mint a cukor. De a lipid betöltése nem a felnőttkorban kezdődik. Az uralkodó hernyók folyamatosan táplálkoznak, és felhalmoznak olyan kis energiatárolókat, amelyek nagyrészt túlélik a szaporodást. Az újonnan megjelenő pillangónak már van néhány kezdeti energiatárolója, amelyre építhet. A bevándorló uralkodók még gyorsabban építik fel energiatartalékaikat, mivel reprodukciós tartományban vannak, és nem költenek energiát a párzásra és a tenyésztésre.

A vándorló uralkodók nagyjából fel vannak töltve, mielőtt elindulnak délre, de gyakran megállnak, hogy táplálkozzanak az út mentén. Esik nektárforrások rendkívül fontosak migrációs sikerük szempontjából, de nem igazán válogatnak abban, hogy hol táplálkoznak. Az Egyesült Államok keleti részén a virágzó rétek vagy mezők töltőállomásként szolgálnak a vándorló uralkodók számára.

Brower és kollégái megjegyezték, hogy a nektár növények megőrzése Texasban és Mexikó északi részén döntő jelentőségű lehet az uralkodó vándorlásának fenntartása szempontjából. A pillangók nagy számban gyűlnek ebbe a régióba, és szívből táplálkoznak, hogy megnöveljék lipidkészleteiket, mielőtt befejezik a migráció utolsó szakaszát.

_Forrás:

• _{"Monarch Butterfly, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ", készítette: Thomas C. Emmel és Andrei Sourakov, Floridai Egyetem. Entomológia enciklopédia, 2^nd kiadás, szerkesztette L. John Capinera.}
• _{Az uralkodó pillangó őszi vándorlásának ösztönzése, Lincoln P. Böngésző, S. Linda Fink és Peter Walford, Integráló és összehasonlító biológia, Vol. 46, 2006. Online elérhetőség: 2015. június 8.}