Daži monarhu tauriņi nemigrē

Monarhi ir vislabāk pazīstami ar neticamo tālsatiksmes migrāciju no Kanādas ziemeļiem līdz ziemošanas vietām Meksikā. Bet vai jūs zinājāt, ka šie Ziemeļamerikas monarhu tauriņi ir vienīgie, kas migrē?

Monarhs tauriņi (Danaus plexippus) dzīvo arī Centrālajā un Dienvidamerikā, Karību jūras reģionā, Austrālijā un pat Eiropas un Jaunās Gvinejas daļās. Bet visi šie monarhi ir mazkustīgi, kas nozīmē, ka viņi paliek vienā vietā un nemigrē.

Zinātnieki jau sen ir izvirzījuši hipotēzi, ka Ziemeļamerikas migrējošie monarhi ir cēlušies no mazkustīgas populācijas un ka šī viena tauriņu grupa attīstīja spēju migrēt. Bet nesenais ģenētiskais pētījums liek domāt par pretējo.

Čikāgas universitātes pētnieki kartēja monarha genomu un uzskata, ka viņi ir precīzi norādījuši gēnu, kas ir atbildīgs par migrācijas izturēšanos Ziemeļamerikas tauriņos. Zinātnieki salīdzināja vairāk nekā 500 gēnus gan migrējošos, gan nemigrējošos monarhu tauriņos un atklāja tikai vienu gēnu, kas konsekventi atšķiras divās monarhu populācijās. Gēns, kas pazīstams kā kolagēns IV α-1 un kurš ir iesaistīts lidojuma muskuļu veidošanā un funkcionēšanā, migrējošos monarhos tiek izteikts ievērojami samazinātā līmenī. Šie tauriņi patērē mazāk skābekļa un tiem ir zemāks metabolisma ātrums lidojumu laikā, padarot tos efektīvākus skrejlapas. Viņi ir labāk aprīkoti tālsatiksmes ceļojumiem nekā mazkustīgie brālēni. Nemigrējošie monarhi, pēc pētnieku domām, lido ātrāk un grūtāk, kas ir labs īslaicīgam lidojumam, bet ne vairāku tūkstošu jūdžu ceļojumam.

Čikāgas Universitātes komanda arī izmantoja šo ģenētisko analīzi, lai apskatītu monarha senču, un secināja, ka sugas faktiski ir cēlušās no migrējošās populācijas Ziemeļamerikā. Viņi uzskata, ka monarhi okeānos bija izklīduši pirms tūkstošiem gadu, un katrs jaunais iedzīvotājs patstāvīgi zaudēja savu migrācijas izturēšanos.

_Avoti:

• _{Monarhs tauriņš, Danaus plexippus Linnaeus, izveidojis Andrejs Sourakovs, Floridas Universitātes IFAS paplašinājums. Piekļuve tiešsaistē 2015. gada 8. jūnijā.}
• _{Atklāti monarha tauriņa ģenētiskie noslēpumi, Čikāgas Medicīnas Universitāte, 2014. gada 2. oktobris. Piekļuve tiešsaistē 2015. gada 8. jūnijā.}

Brīvprātīgie - parastie pilsoņi, kas interesējas par tauriņiem - ir snieguši lielu daļu datu, kas palīdzēja zinātniekiem uzzināt, kā un kad monarhi migrē Ziemeļamerikā. 1940. gados zoologs Frederiks Urkharts izstrādāja monarhu tauriņu marķēšanas metodi, spārnam piestiprinot nelielu līmlenti. Urquhart cerēja, ka, atzīmējot tauriņus, viņam būs veids, kā izsekot viņu ceļojumiem. Viņš un viņa sieva Nora iezīmēja tūkstošiem tauriņu, bet drīz vien saprata, ka, lai sniegtu noderīgus datus, viņiem būs nepieciešama daudz lielāka palīdzība, lai iezīmētu pietiekami daudz tauriņu.

1952. gadā urquharts iesaistīja savus pirmos pilsoņu zinātniekus - brīvprātīgos, kuri palīdzēja marķēt un izlaist tūkstošiem monarhu tauriņu. Cilvēkiem, kuri atrada tauriņus ar marķējumu, tika lūgts nosūtīt savus atradumus Urquhart, norādot informāciju par to, kad un kur monarhi tika atrasti. Katru gadu viņi pieņēma vairāk brīvprātīgo, kuri savukārt iezīmēja vairāk tauriņu, un lēnām Frederiks Urkharts sāka kartēt tos migrācijas ceļus, kuriem monarhi devās rudenī. Bet kur gāja tauriņi?

Visbeidzot, 1975. gadā kāds vīrietis vārdā Kens Brūgers piezvanīja Urquhartsam no Meksikas, lai ziņotu par vissvarīgāko līdz šim novēroto. Miljonos monarhu tauriņu tika savākti mežā Meksikas centrā. Vairāku gadu desmitu brīvprātīgo apkopotie dati bija noveduši Urquharts uz iepriekš nezināmajām monarha tauriņu ziemošanas vietām.

Kaut arī šodien turpinās vairāki iezīmēšanas projekti, ir arī jauns pilsoņu zinātnes projekts, kura mērķis ir palīdzēt zinātniekiem uzzināt, kā un kad monarhi atgriežas pavasarī. Tīmekļa pētījumā Journey North brīvprātīgie paziņo savu pirmo monarhu novērojumu vietu un datumu pavasara un vasaras mēnešos.

Vai jūs interesē brīvprātīgais darbs, lai savāktu datus par monarhu migrāciju jūsu reģionā? Uzziniet vairāk: brīvprātīgais ar Monarch Citizen Science Project.

_Avoti:

• _{Dr Fred Urquhart - In Memoriam, Monarch Watch, Kanzasas universitāte. Piekļuve tiešsaistē 2015. gada 8. jūnijā.}
• _{Monarhu marķēšana, Monarch Watch, Kanzasas universitāte. Piekļuve tiešsaistē 2015. gada 8. jūnijā.}
• _{Pilsoņu zinātnieki atklājuši monarhu tauriņu krišanas migrācijas ceļus Ziemeļamerikas austrumos, Elizabete Hovarda un Endrjū K. Deiviss, insektu aizsardzības žurnāls, 2008. gads. (PDF) Piekļuve tiešsaistē 2015. gada 8. jūnijā.}
• _{Dokumentē monarhu tauriņu pavasara kustības ar žurnālu Journey North, kas ir Citizen Science Programma: Elizabete Hovarda un Endrjū K. Deiviss. Filmā Monarch Butterfly Biology & Conservation, Karen Suzanne Oberhauser un Michelle J. Soļenska.}

Atklājums, kur katru ziemu devās monarhu tauriņi, nekavējoties izvirzīja jaunu jautājumu: kā vai tauriņš atrod ceļu uz attālu mežu tūkstošiem jūdžu attālumā, ja tas tur nekad nav bijis pirms tam?

2009. gadā Masačūsetsas universitātes zinātnieku komanda atklāja daļu no šī noslēpuma, kad viņi parādīja, kā monarha tauriņš izmanto savas antenas, lai sekotu saulei. Gadu desmitiem ilgi zinātnieki uzskatīja, ka monarhiem ir jāseko saulei, lai atrastu ceļu uz dienvidiem, un ka tauriņi koriģēja virzienu, kad saule pārvietojās pa debesīm no horizonta uz horizonts.

Kukaiņu antenas jau sen tika saprastas kā kalpojošas ķīmisko un taustes norāžu receptori. Bet UMass pētniekiem bija aizdomas, ka viņiem varētu būt loma arī tam, kā monarhi apstrādā miglošanas ceļus. Zinātnieki ievietoja monarhu tauriņus lidojuma simulatorā un no vienas tauriņu grupas izņēma antenas. Kamēr tauriņi ar antenām lidoja uz dienvidrietumiem, kā parasti, monarhu sans antenas mežonīgi devās prom no kursa.

Pēc tam komanda izpētīja diennakts pulksteni monarha smadzenēs - molekulāros ciklus, kas reaģē uz izmaiņām saules gaisma starp nakti un dienu - un konstatēja, ka tā joprojām darbojas normāli, pat pēc tauriņa noņemšanas antenas. Likās, ka antenas interpretē gaismas norādes neatkarīgi no smadzenēm.

Lai apstiprinātu šo hipotēzi, pētnieki atkal sadalīja monarhus divās grupās. Kontroles grupai viņi antenas pārklāja ar skaidru emalju, kas joprojām ļautu iekļūt gaismai. Pārbaudāmajai vai mainīgajai grupai viņi izmantoja melnu emaljas krāsu, efektīvi bloķējot gaismas signālu nonākšanu pie antenām. Kā jau tika prognozēts, monarhi ar disfunkcionālām antenām lidoja nejaušos virzienos, savukārt tie, kas ar savām antenām joprojām varēja noteikt gaismu, turpināja gaitu.

Bet tam vajadzēja būt kas vairāk nekā vienkārši sekošana saulei, jo pat ārkārtīgi apmācies dienās monarhi bez neveiksmēm turpināja lidot uz dienvidrietumiem. Vai monarhu tauriņi varētu sekot arī Zemes magnētiskajam laukam? UMass pētnieki nolēma izpētīt šo iespēju, un 2014. gadā viņi publicēja sava pētījuma rezultātus.

Šoreiz zinātnieki monarhu tauriņus ievietoja lidojuma simulatoros ar mākslīgiem magnētiskajiem laukiem, lai viņi varētu kontrolēt slīpumu. Tauriņi lidoja parastajā dienvidu virzienā, līdz pētnieki mainīja magnētisko slīpumu - tad tauriņi veica apmēram seju un lidoja uz ziemeļiem.

Pēdējais eksperiments apstiprināja, ka šis magnētiskais kompass ir atkarīgs no gaismas. Zinātnieki izmantoja īpašus filtrus, lai kontrolētu gaismas viļņu garumu lidojuma simulatorā. Kad monarhi tika pakļauti gaismai ultravioletā / zilā spektra diapazonā (no 380 nm līdz 420 nm), viņi palika savā dienvidu virzienā. Gaisma viļņu garumā virs 420 nm lika monarhiem lidot riņķī.

_Avots:

• _{Antenālie diennakts pulksteņi koordinē saules kompasu orientāciju migrējošos monarhu tauriņos, Kristīne Merilina, Roberts Dž. Gegear, un Stīvens M. Reppert, Zinātne 2009. gada 25. septembris: Sēj. 325. Piekļuve tiešsaistē 2015. gada 8. jūnijā.}
• _{Antenās atrasts tauriņš 'GPS', Judith Burns, BBC News, 2009. gada 25. septembris. Piekļuve tiešsaistē 2015. gada 8. jūnijā.}
• _{Zinātnieki rāda, ka monarhu tauriņi migrācijas laikā izmanto magnētisko kompasu, Jim Fessenden, UMass medicīnas skolas, 2014. gada 24. jūnijs. Piekļuve tiešsaistē 2015. gada 8. jūnijā.}

Pateicoties gadu desmitiem ilgajiem iezīmēšanas ierakstiem un monarhu pētnieku un entuziastu novērojumiem, mēs diezgan daudz zinām par to, kā monarhi pārvalda šādu ilga rudens migrācija.

2001. gada martā Meksikā tika atgūts tauriņš ar marķējumu, un par to tika paziņots Frederikam Urquhartam. Urquhart pārbaudīja savu datu bāzi un atklāja, ka šis sirsnīgais vīriešu monarhs (tags # 40056) sākotnēji tika iezīmēts Grand Manan salā, Ņūbransvikā, Kanādā, 2000. gada augustā. Šis indivīds lidoja rekordlielas 2750 jūdzes un bija pirmais tauriņš, kurš tika atzīmēts šajā Kanādas apgabalā un tika apstiprināts par brauciena pabeigšanu uz Meksiku.

Kā monarhs lido tik neticami tālu pa tik smalkiem spārniem? Migrējošie monarhi ir planējošie eksperti, ļaujot valdošajam vēja vēja un dienvidu puses frontam stumt tos simtiem jūdžu garumā. Tā vietā, lai tērētu enerģiju, spārnojot spārnus, viņi virzās uz gaisa straumēm, pēc vajadzības koriģējot virzienu. Planiera lidmašīnu piloti ir ziņojuši, ka dalās debesīs ar monarhiem 11 000 pēdu augstumā.

Kad apstākļi ir ideāli planējoši, migrējošie monarhi var uzturēties gaisā līdz 12 stundām dienā, veicot attālumu līdz 200-400 jūdzēm.

_Avoti:

• _{"Monarhs tauriņš, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ", autors Tomass Č. Emmels un Andrejs Sourakovi, Floridas Universitāte. Entomoloģijas enciklopēdija, 2^nd izdevums, edited by John L. Kapinera.}
• _{Monarhs Tag & Release, Virdžīnijas Dzīvā muzeja vietne. Piekļuve tiešsaistē 2015. gada 8. jūnijā.}
• _{Garākā monarhu migrācija - rekords, Ceļojums uz ziemeļiem. Piekļuve tiešsaistē 2015. gada 8. jūnijā.}

Varētu domāt, ka radība, kas lido vairāku tūkstošu jūdžu attālumā, tērēs daudz enerģijas to darot, un tāpēc finiša taisnē nonāk ievērojami vieglāks nekā tad, kad tas sāka savu braucienu, pa labi? Nevis monarhu tauriņam. Monarhi patiesībā iegūst svaru ilgas migrācijas laikā uz dienvidiem un ierodas Meksikā diezgan mīlīgi.

Monarhs jāierodas uz Meksikas ziemošanas biotopu ar pietiekamu ķermeņa tauku daudzumu, lai tas būtu ziemā. Kad monarhs ir apmeties oumelu mežā, tas paliks mierīgs 4-5 mēnešus. Izņemot retu, īsu lidojumu, lai dzert ūdeni vai nedaudz nektāra, monarhs ziemu pavada, pavadot miljoniem citu tauriņu, atpūšoties un gaidot pavasari.

Tātad, kā monarhs tauriņš iegūst svaru lidojuma laikā, kas pārsniedz 2000 jūdzes? Taupot enerģiju un ceļot pēc iespējas vairāk. Pētnieku grupa, kuru vadīja Linkolns P. Pārlūks, pasaulē atzīts monarhu eksperts, ir izpētījis, kā monarhi sevi veicina migrācijai un ziemošanai.

Būdami pieauguši, monarhi dzer ziedu nektāru, kas būtībā ir cukurs, un pārveido to lipīdā, kas nodrošina vairāk enerģijas uz svaru nekā cukurs. Bet lipīdu slodze nesākas ar pieauguša cilvēka vecumu. Monarhu kāpuri barojas pastāvīgi, un uzkrāj mazus enerģijas krājumus, kas lielā mērā pārdzīvo zīlēšanu. Jaunizveidotajam tauriņam jau ir daži sākotnējie enerģijas krājumi, uz kuriem balstīties. Migrējošie monarhi vēl vairāk palielina savas enerģijas rezerves, jo atrodas reproduktīvā diapazona stāvoklī un netērē enerģiju pārošanai un vaislai.

Migrējošie monarhi pirms došanās ceļā uz dienvidiem iekrīt lielos vilcienos, bet arī bieži apstājas, lai pa ceļam pabarotu. Kritums nektāra avoti ir ārkārtīgi svarīgi viņu migrācijas panākumiem, taču viņi nav īpaši izvēlīgi par to, kur viņi barojas. ASV austrumu daļā jebkura pļava vai ziedošs lauks darbosies kā degvielas uzpildes stacija migrējošajiem monarhiem.

Pārlūks un viņa kolēģi ir atzīmējuši, ka nektāraugu saglabāšanai Teksasā un Meksikas ziemeļdaļā var būt izšķiroša nozīme monarhu migrācijas uzturēšanā. Tauriņi šajā reģionā pulcējas daudz, sirsnīgi barojoties, lai palielinātu lipīdu krājumus pirms migrācijas pēdējās kārtas pabeigšanas.

_Avoti:

• _{"Monarhs tauriņš, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ", autors Tomass Č. Emmels un Andrejs Sourakovi, Floridas Universitāte. Entomoloģijas enciklopēdija, 2^nd izdevums, edited by John L. Kapinera.}
• _{Kurināmā monarha tauriņa migrācijas kritums, Linkolns P. Pārlūks, Linda S. Finks un Pīters Valfords, Integrējošā un salīdzinošā bioloģija, Sēj. 46, 2006. Piekļuve tiešsaistē 2015. gada 8. jūnijā.}