Jotkut Monarch-perhoset eivät siirry

Monarkit tunnetaan parhaiten uskomattomasta pitkän matkan muuttoliikkeestään niin kaukana pohjoisesta kuin Kanada niiden talvehtimisalueille Meksikossa. Mutta tiesitkö nämä Pohjois-Amerikan monark-perhoset ainoat, jotka muuttuvat?

Monark-perhoset (Danaus plexippus) asuu myös Keski- ja Etelä-Amerikassa, Karibialla, Australiassa ja jopa osissa Eurooppaa ja Uutta Guineaa. Mutta kaikki nämä hallitsijat ovat istuneita, mikä tarkoittaa, että he pysyvät yhdessä paikassa eivätkä muutu.

Tutkijat ovat jo pitkään olleet hypoteesissa siitä, että Pohjois-Amerikan muuttoliikkeiset monarkit ovat syntyneet istuvasta väestöstä ja että tämä yksi perhosryhmä kehitti kykynsä muuttaa. Mutta äskettäinen geenitutkimus ehdottaa päinvastaista.

Chicagon yliopiston tutkijat kartoittivat hallitsijagenomin ja uskovat olevansa löytäneet geenin, joka vastaa muuttoliiketoiminnasta Pohjois-Amerikan perhosissa. Tutkijat vertasivat yli 500 geeniä sekä muuttoliikkeissä että muuttumattomissa monark-perhosissa ja löysivät vain yhden geenin, joka on jatkuvasti erilainen monarkien kahdessa populaatiossa. Geeni, joka tunnetaan nimellä kollageeni IV α-1, joka osallistuu lentolihasten muodostumiseen ja toimintaan, ekspressoituu huomattavasti vähentyneillä tasoilla muuttoliikkeissä. Nämä perhoset kuluttavat vähemmän happea ja niiden metabolinen nopeus on alhaisempi lentojen aikana, mikä tekee niistä tehokkaampia lentäjiä. He ovat paremmin varustettuja pitkän matkan matkoihin kuin istuvat serkkunsa. Tutkijoiden mukaan muuttoliikehallinnot lentävät nopeammin ja kovemmin, mikä on hyvä lyhytaikaiselle lennolle, mutta ei usean tuhannen mailin matkalle.

Chicagon yliopiston joukkue käytti myös tätä geneettistä analyysiä tarkastellakseen monarkin esi-isiä, ja päätteli, että lajit ovat tosiasiallisesti lähtöisin Pohjois-Amerikan muuttajasta. He uskovat, että monarkit hajaantuivat valtamerelle tuhansia vuosia sitten, ja jokainen uusi väestö menetti muuttoliiketoimintansa itsenäisesti.

_Lähteet:

• _{Monarch Butterfly, Danaus plexippus Linnaeus, kirjoittanut Andrei Sourakov, Floridan yliopiston IFAS-laajennus. Käytetty verkossa 8. kesäkuuta 2015.}
• _{Monark-perhonen geneettiset salaisuudet paljastettiin, Chicagon yliopiston lääketieteen osasto, 2. lokakuuta 2014. Käytetty verkossa 8. kesäkuuta 2015.}

Vapaaehtoiset - perhosia kiinnostavat tavalliset kansalaiset - ovat antaneet suuren osan tiedoista, jotka auttoivat tutkijoita oppimaan, kuinka ja milloin monarkit muuttavat Pohjois-Amerikkaan. 1940-luvulla eläintieteilijä Frederick Urquhart kehitti menetelmän monark-perhosten merkitsemiseksi kiinnittämällä siipiin pieni tarraetiketti. Urquhart toivoi, että merkitsemällä perhosia hänellä olisi tapa seurata heidän matkojaan. Hän ja hänen vaimonsa Nora merkitsivat tuhansia perhosia, mutta huomasivat pian, että he tarvitsevat paljon enemmän apua tarpeeksi perhosten merkitsemiseen hyödyllisen tiedon tuottamiseksi.

Vuonna 1952 Urquharts värväsi ensimmäiset kansalaistutkijansa, vapaaehtoiset, jotka auttoivat merkitsemään ja vapauttamaan tuhansia monark-perhosia. Ihmisiä, jotka löysivät merkittyjä perhosia, pyydettiin lähettämään löytönsä Urquhartille yksityiskohtaisesti milloin ja missä monarkit löydettiin. Joka vuosi he rekrytoivat lisää vapaaehtoisia, jotka puolestaan ​​merkitsivät lisää perhosia, ja Frederick Urquhart alkoi hitaasti kartoittaa muuttoreittejä, joita monarkit seurasivat syksyllä. Mutta minne perhoset olivat menossa?

Lopuksi, vuonna 1975 mies, nimeltään Ken Brugger, kutsui Urquhartit Meksikosta ilmoittamaan tärkeimmän havainnon tähän mennessä. Miljoonat monark-perhosia kerättiin metsään Meksikon keskustassa. Useiden vuosikymmenien vapaaehtoisten keräämät tiedot olivat johtaneet Urquhartsit aiemmin tuntemattomille monark-perhosten talvialueille.

Vaikka useita merkintäprojekteja jatkuu tänään, on olemassa myös uusi kansalaistutkimusprojekti, jonka tarkoituksena on auttaa tutkijoita oppimaan, kuinka ja milloin monarkit palaavat keväällä. Verkkopohjaisen tutkimuksen Journey North kautta vapaaehtoiset ilmoittivat keväällä ja kesällä ensimmäisten monark-havaintojen sijainnin ja päivämäärän.

Oletko kiinnostunut vapaaehtoistyöstä keräämään tietoja alueesi hallitsijoiden muuttoliikkeestä? Lisätietoja: Vapaaehtoisena Monarch Citizen Science -projektilla.

_Lähteet:

• _{Dr. Fred Urquhart - In Memoriam, Monarch Watch, Kansasin yliopisto. Käytetty verkossa 8. kesäkuuta 2015.}
• _{Monarkien merkitseminen, Monarch Watch, Kansasin yliopisto. Käytetty verkossa 8. kesäkuuta 2015.}
• _{Pohjois-Amerikan itäosissa sijaitsevien monark-perhosten syksyllä tapahtuvat muuttoliikkeet ovat kansalaisten tutkijoiden paljastamia, Elizabeth Howard ja Andrew K. Davis, Lehti hyönteisten suojelusta, 2008. (PDF) Käytetty verkossa 8. kesäkuuta 2015.}
• _{Monark-perhosten kevätliikkeiden dokumentointi Journey North -sivustolla, Citizen Science Ohjelma, kirjoittaneet Elizabeth Howard ja Andrew K. Davis. Kirjassa Monarch Butterfly Biology & Conservation, kirjoittaneet Karen Suzanne Oberhauser ja Michelle J. Solensk.}

Löytäminen siitä, missä monark-perhoset menivät joka talvi, herätti heti uuden kysymyksen: miten löytääko perhonen tiensä syrjäiseen metsään, tuhansien mailien päässä, ellei sitä ole koskaan ollut siellä ennen?

Vuonna 2009 Massachusettsin yliopiston tutkijaryhmä avasi osan tästä mysteeristä, kun he osoittivat, kuinka monark-perhonen käyttää antennejaan seuraamaan aurinkoa. Vuosikymmenien ajan tiedemiehet uskoivat, että monarkien on seurattava aurinkoa löytääkseen tiensä etelään, ja että perhoset säätävät suuntaansa auringon siirtyessä taivaan poikki horisontista kohti horisontti.

Hyönteisten antennien oli kauan ymmärretty toimivan kemiallisten ja tuntokykyisten vihjeiden reseptorit. Mutta UMass-tutkijat epäilivät, että heillä voisi olla merkitys myös siinä, kuinka monarkit käsittelivät valopilkkuja muuton aikana. Tutkijat panivat monark-perhoset lentosimulaattoriin ja poistivat antennit yhdestä perhosryhmästä. Kun antennilla varustetut perhoset lentävät lounaaseen, kuten tavallisesti, monarkien sans-antennit menivät villisti tieltä.

Ryhmä tutki sitten vuorokausipäivää monarkin aivoissa - molekyylisyklit, jotka reagoivat muutoksiin auringonvaloa yön ja päivän välillä - ja havaitsi sen toimivan edelleen normaalisti, jopa perhonen poistamisen jälkeen antennit. Antennit näyttivät tulkitsevan aivoista riippumattomia valoviitteitä.

Tämän hypoteesin vahvistamiseksi tutkijat jakoivat monarkit taas kahteen ryhmään. Kontrolliryhmää varten he päällystivät antennit kirkkaalla emalilla, joka edelleen päästää valon tunkeutumaan. Koe- tai muuttuvassa ryhmässä he käyttivät mustaa emalimaalia, estäen tehokkaasti valosignaalien pääsyn antenneihin. Kuten ennustettiin, toimintahäiriöisillä antenneilla varustetut hallitsijat lensivat satunnaisiin suuntiin, kun taas ne, jotka pystyivät vielä havaitsemaan valon antenneillaan, pitivät kurssin.

Mutta siihen oli täytynyt muutakin kuin vain seurata aurinkoa, koska jopa erittäin pilvisinä päivinä monarkit jatkoivat lentämistä lounaaseen ilman epäonnistumisia. Voisiko monark-perhosia seurata myös Maan magneettikentää? UMass-tutkijat päättivät tutkia tätä mahdollisuutta ja julkaisivat vuonna 2014 tutkimuksensa tulokset.

Tällä kertaa tutkijat asettivat monark-perhoset lentosimulaattoreihin, joissa on keinotekoiset magneettikentät, jotta he voisivat hallita kallistumaa. Perhoset lentävät tavanomaiseen eteläiseen suuntaan, kunnes tutkijat käänsivät magneettisen kallistuman päinvastaiseksi - sitten perhoset tekivät suunnilleen kasvonsa ja lentivät pohjoiseen.

Viimeinen kokeilu vahvisti, että tämä magneettinen kompassi oli riippuvainen valosta. Tutkijat käyttivät erityisiä suodattimia valon aallonpituuksien hallitsemiseksi lentosimulaattorissa. Kun hallitsijat altistettiin valolle ultravioletti A / sininen spektrialueella (380 nm - 420 nm), he pysyivät eteläsuunnassa. Valo yli 420 nm: n aallonpituusalueella sai monarkit lentämään ympyröinä.

_Lähde:

• _{Antennaaliset vuorokausipäivät, jotka koordinoivat aurinkokompassin suuntausta vaeltavissa monark-perhosissa, Christine Merlin, Robert J. Gegear ja Steven M. Reppert tiede 25. syyskuuta 2009: Voi. 325. Käytetty verkossa 8. kesäkuuta 2015.}
• _{Antenneista löytyy perhonen 'GPS', kirjoittanut Judith Burns, BBC News, 25. syyskuuta 2009. Käytetty verkossa 8. kesäkuuta 2015.}
• _{Tutkijat osoittavat, että monark-perhoset käyttävät magneettista kompassia muuton aikana, kirjoittanut Jim Fessenden, UMass Medical Schools, 24. kesäkuuta 2014. Käytetty verkossa 8. kesäkuuta 2015.}

Monarkien tutkijoiden ja harrastajien vuosikymmenien ajan merkitsemien levyjen ja havaintojen avulla tiedämme melko vähän siitä, kuinka monarkit hallitsevat tällaista pitkän syksyn muuttoliike.

Maaliskuussa 2001 merkitty perhonen todettiin Meksikossa ja ilmoitettiin Frederick Urquhartille. Urquhart tarkasti tietokantaansa ja löysi tämän runsas urosmonarkin (tunniste # 40056), joka alun perin merkittiin Grand Manan Islandilla, New Brunswick, Kanada, elokuussa 2000. Tämä henkilö lensi ennätykselliset 2750 mailia ja oli ensimmäinen Kanadan tällä alueella merkitty perhonen, jonka vahvistettiin suorittavan matkan Meksikoon.

Kuinka hallitsija lentää niin uskomattoman etäisyyden niin herkillä siipillä? Muuttavat hallitsijat ovat huippuosaamisen asiantuntijoita, antaen vallitsevan takatuolin ja eteläisen kylmän rintaman työntää niitä pitkin satoja mailia. Sen sijaan, että kuluttaisivat energiaa siipien leikkaamiseen, he rannikkoilevat ilmavirtauksissa korjaaen suuntaansa tarpeen mukaan. Purjelentokoneen lentäjät ovat ilmoittaneet jakavansa taivaan monarkien kanssa jopa 11 000 metrin korkeudessa.

Kun olosuhteet ovat ihanteelliset nousevalle nousevalle, muuttaneet hallitsijat voivat pysyä ilmassa jopa 12 tuntia päivässä, ja etäisyys voi olla jopa 200-400 mailia.

_Lähteet:

• _{"Monarch Butterfly, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ", kirjoittanut Thomas C. Emmel ja Andrei Sourakov, Floridan yliopisto. Entomologian tietosanakirja, 2^ND painos, toimittanut John L. Capinera.}
• _{Monarch Tag & Release, Virginia Living Museum -sivusto. Käytetty verkossa 8. kesäkuuta 2015.}
• _{Pisin monarhien muuttoliike - ennätyslento, Pohjoinen-matka. Käytetty verkossa 8. kesäkuuta 2015.}

Voitaisiin ajatella, että useita tuhansia mailia lentävä olento käyttäisi paljon energiaa sisään tekemällä niin, ja saapuvat siksi maaliin huomattavasti kevyemmällä kuin matkan alkaessa, oikea? Ei niin monark-perhoselle. Monarkit tosiasiallisesti lisäävät painoa pitkällä etelään suuntautuvan muuton aikana ja saapuvat Meksikoon näyttäen melko pullealta.

Monarkin on saaputtava Meksikon talvehtimispaikkaan, jossa on tarpeeksi rasvaa rasvan saamiseksi talven läpi. Kun hallitsija on asettunut oyumel-metsään, se pysyy lepotilassa 4-5 kuukautta. Muu kuin harvinainen, lyhyt lento juomaan vettä tai vähän nektaria, hallitsija viettää talven miljoonien muiden perhosten kanssa lepääen ja odottaen keväästä.

Joten miten monark-perhonen painonnousu ylittää 2000 mailia? Säästämällä energiaa ja syöttämällä niin paljon kuin mahdollista matkan varrella. Lincoln P.: n johtama tutkimusryhmä Brower, maailmankuulu monarkkien asiantuntija, on tutkinut, kuinka monarkit polttavat itsensä muuttoliikkeisiin ja talvitiloihin.

Aikuisina hallitsijat juovat kukkanektaria, joka on pääosin sokeria, ja muuntavat sen lipidiksi, joka tuottaa enemmän energiaa painoa kohti kuin sokeri. Mutta lipidien lataaminen ei alkaa aikuisuudesta. Monark-toukka ruokkii jatkuvasti, ja kerää pieniä energiavarastoja, jotka selviävät suuresti nukkumisesta. Äskettäin ilmestyneessä perhosessa on jo joitain alkuperäisiä energiavarastoja, joihin rakentaa. Maahanmuuttajahallitsijat rakentavat energiavarantoaan entistä nopeammin, koska he ovat lisääntymistilassa ja eivät kuluta energiaa paritteluun ja lisääntymiseen.

Muuttavat hallitsijat irtoavat ennen matkaa etelään, mutta he myös pysähtyvät usein ruokkimaan matkan varrella. fall nektarilähteet ovat erittäin tärkeitä muuttoliiketoiminnalleen, mutta he eivät ole erityisen nirsojen suhteen ruokintaan. Yhdysvaltain itäisessä maassa kukintainen niitty tai pelto toimii polttoaineasemana muuttovalloille.

Brower ja hänen kollegansa ovat todenneet, että Texasissa ja Pohjois-Meksikossa sijaitsevien nektarikasvien säilyttäminen voi olla välttämätöntä hallitsijoiden muuttoliikkeen ylläpitämiseksi. Perhosia kerääntyy tällä alueella suuria määriä ja ruokitaan sydämellisesti lipidivarastojen lisäämiseksi ennen muuton viimeisen osuuden suorittamista.

_Lähteet:

• _{"Monarch Butterfly, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ", kirjoittanut Thomas C. Emmel ja Andrei Sourakov, Floridan yliopisto. Entomologian tietosanakirja, 2^ND painos, toimittanut John L. Capinera.}
• _{Polttaa monark-perhonen syksyllä tapahtuvaa muuttoa, Lincoln P. Selain, Linda S. Fink ja Peter Walford, Integroiva ja vertaileva biologia, Voi. 46, 2006. Käytetty verkossa 8. kesäkuuta 2015.}