Mõned monarhi liblikad ei rända

Monarhid on kõige paremini tuntud oma uskumatu pikamaa rände tõttu Kanada põhjaosast kuni Mehhiko talvitusaladeni. Kuid kas teadsite, et need Põhja-Ameerika monarhi liblikad on ainsad, kes rändavad?

Monarhi liblikad (Danaus plexippus) elavad ka Kesk- ja Lõuna-Ameerikas, Kariibi mere piirkonnas, Austraalias ning isegi Euroopa osades ja Uus-Guineas. Kuid kõik need monarhid on istuvad, mis tähendab, et nad jäävad ühte kohta ega rända.

Teadlased on pikka aega hüpoteesinud, et Põhja-Ameerika rändavad monarhid pärinesid istuvast elanikkonnast ja see üks liblikate rühm arendas välja rändevõime. Kuid hiljutine geeniuuring näitab, et võib olla vastupidine.

Chicago ülikooli teadlased kaardistasid monarhi genoomi ja usuvad, et nad on täpsustanud Põhja-Ameerika liblikate rändekäitumise eest vastutava geeni. Teadlased võrdlesid üle 500 geeni nii rändavatel kui ka mitterändavatel monarhiliblikas ja avastasid vaid ühe geeni, mis on monarhide kahes populatsioonis järjepidevalt erinev. Kollageeni IV α-1 nime all tuntud geen, mis osaleb lennulihaste moodustamises ja funktsioneerimises, ekspresseerub rändavates monarhides oluliselt madalamal tasemel. Need liblikad tarbivad vähem hapnikku ja nende lendude ajal on ainevahetuse kiirus madalam, muutes need lendlehtede efektiivsemaks. Nad on pikema läbisõidu jaoks paremini varustatud kui oma istuvad nõod. Mitterändavad monarhid lendavad teadlaste sõnul kiiremini ja raskemalt, mis sobib lühiajaliseks, kuid mitte mitme tuhande miili pikkuseks teekonnaks.

Chicago ülikooli meeskond kasutas seda geneetilist analüüsi ka monarhi põlvnemise uurimiseks ja jõudis järeldusele, et liik pärines tegelikult Põhja-Ameerika rändepopulatsioonist. Nad usuvad, et monarhid hajusid ookeanides tuhandeid aastaid tagasi ja iga uus elanikkond kaotas oma rändekäitumise iseseisvalt.

_Allikad:

• _{Monarch Butterfly, Danaus plexippus Linnaeus, autor Andrei Sourakov, Florida ülikooli IFAS-i laiendus. Veebis on juurdepääs 8. juunil 2015.}
• _{Monarhi liblika geneetilised saladused paljastatud, Chicago meditsiini ülikool, 2. oktoober 2014. Veebis on juurdepääs 8. juunil 2015.}

Vabatahtlikud - liblikate vastu huvi tundvad tavakodanikud - on andnud suure osa andmetest, mis aitasid teadlastel teada saada, kuidas ja millal monarhid Põhja-Ameerikasse rändavad. 1940-ndatel töötas zooloog Frederick Urquhart välja monarhi liblikate sildistamise meetodi, kinnitades tiibu väikese kleepuva sildi. Urquhart lootis, et liblikaid märgistades saab ta nende rännakuid jälgida. Tema ja ta naine Nora sildistasid tuhandeid liblikaid, kuid mõistsid peagi, et kasulike andmete saamiseks on liblikate märgistamiseks vaja palju rohkem abi.

1952. aastal värbasid urquhartsid oma esimesed kodanikeadlased - vabatahtlikud, kes aitasid märgistada ja vabastada tuhandeid monarhi liblikaid. Inimestel, kes leidsid sildistatud liblikad, paluti saata Urquhartile oma leiud koos üksikasjadega selle kohta, millal ja kus monarhid leiti. Igal aastal värbasid nad rohkem vabatahtlikke, kes omakorda sildistasid rohkem liblikaid ja aeglaselt hakkas Frederick Urquhart kaardistama rändeteid, mida monarhid sügisel jälgisid. Aga kuhu liblikad läksid?

Lõpuks, 1975. aastal, kutsus mees nimega Ken Brugger Mehhikost Urquhartsisse, et teatada seni kõige olulisemast vaatlusest. Miljonid monarhi liblikad kogunesid Mehhiko kesklinnas asuvasse metsa. Mitukümmend aastat vabatahtlike kogutud andmeid oli Urquharts viinud monarhi liblikate varem tundmatutele talvitusaladele.

Kuigi täna jätkavad mitmed sildistamisprojektid, on olemas ka uus kodanikuteaduse projekt, mille eesmärk on aidata teadlastel teada saada, kuidas ja millal monarhid kevadel naasevad. Veebipõhise uuringu Journey North kaudu teatasid vabatahtlikud oma esimeste monarhide vaatluste asukohast ja kuupäevast kevad- ja suvekuudel.

Kas olete huvitatud vabatahtlikust tegevusest, et koguda andmeid teie piirkonnas asuvate monarhide rände kohta? Lisateave: Vabatahtlik koos Monarch Citizen Science projektiga.

_Allikad:

• _{Dr Fred Urquhart - In Memoriam, Monarch Watch, Kansase ülikool. Veebis on juurdepääs 8. juunil 2015.}
• _{Monarhide sildistamine, Monarch Watch, Kansase ülikool. Veebis on juurdepääs 8. juunil 2015.}
• _{Kodanikeadlaste paljastatud monarhiliblikate sügisrände lendoravad Põhja-Ameerika idaosas, Elizabeth Howard ja Andrew K. Davis, Journal of Putukate kaitsmine, 2008. (PDF) Internetis kättesaadav 8. juuni 2015.}
• _{Monarhi liblikate kevadiste liikumiste dokumenteerimine ajakirja Citizen Science abil Programm, autorid Elizabeth Howard ja Andrew K. Davis. Filmis Monarch Butterfly Biology & Conservation, autorid Karen Suzanne Oberhauser ja Michelle J. Solensk.}

Avastus, kus monarhiliblikad igal talvel liikusid, tekitas kohe uue küsimuse: kuidas kas liblikas leiab tee tuhandete miilide kaugusel asuvasse kaugemasse metsa, kui seda pole seal kunagi olnud enne?

2009. aastal avas Massachusettsi ülikooli teadlaste meeskond osa sellest mõistatusest, kui nad näitasid, kuidas monarhiliblikas kasutab oma antenne päikese jälgimiseks. Aastakümneid uskusid teadlased, et monarhid peavad päikese poole jõudma, et leida oma tee lõuna poole, ja et liblikad kohandasid oma suunda, kui päike liikus üle taeva horisondist kuni silmapiir.

Putukaantenne oli juba ammu peetud toimima keemiliste ja kombatavate näpunäidete retseptorid. Kuid UMassi teadlased kahtlustasid, et neil võib olla oma osa ka selles, kuidas monarhid rännates kergeid näpunäiteid töötlevad. Teadlased panid monarhi liblikad lennusimulaatorisse ja eemaldasid antennid ühest liblikate grupist. Samal ajal kui antennidega liblikad lendasid edelasse, läksid monarhid sans-antennid nagu tavaliselt, muidugi metsikult.

Seejärel uuris meeskond ööpäevaringset kella monarhi ajus - molekulaartsüklit, mis reageerib muutustele päikesevalgus öö ja päeva vahel - ja leidis, et see töötab endiselt normaalselt, isegi pärast liblikate eemaldamist antennid. Näib, et antennid tõlgendavad ajudest sõltumatuid valgustatuseid.

Selle hüpoteesi kinnitamiseks jagasid teadlased monarhid jälle kahte rühma. Kontrollrühma jaoks katsid nad antennid läbipaistva emailiga, mis võimaldaks valgust ikkagi tungida. Testitava või muutuva rühma jaoks kasutasid nad musta emailiga värvi, blokeerides tõhusalt valgussignaalide jõudmist antennideni. Nagu ennustatud, lendasid düsfunktsionaalsete antennidega monarhid juhuslikes suundades, samal ajal kui need, kes oma antennidega veel valgust suutsid tuvastada, jäid kursile.

Kuid seal pidi olema midagi enamat kui lihtsalt päikese järgimine, sest isegi äärmiselt pilves päevadel jätkasid monarhid veetult edelasse. Kas monarhi liblikad võiksid jälgida ka Maa magnetvälja? UMassi teadlased otsustasid seda võimalust uurida ja 2014. aastal avaldasid nad oma uuringu tulemused.

Seekord panid teadlased monarhilised liblikad kunstlike magnetväljadega lennusimulaatoritesse, et nad saaksid kallet kontrollida. Liblikad lendasid oma tavapärases lõuna suunas, kuni teadlased pöörasid magnetilise kalde ümber - siis liblikad tegid umbes näo ja lendasid põhja poole.

Üks viimane katse kinnitas, et see magnetiline kompass sõltus valgusest. Teadlased kasutasid lennusimulaatoris valguse lainepikkuste juhtimiseks spetsiaalseid filtreid. Kui monarhid said ultraviolettkiirguse A / sinise spektri vahemikus (380 nm kuni 420 nm) valguse kätte, jäid nad lõuna poole. Valgus lainepikkuste vahemikus üle 420nm pani monarhid lendama ringides.

_Allikas:

• _{Antennaalsed ööpäevased kellad koordineerivad päikesekompassi orienteerumist ränd-monarhi liblikatel, Christine Merlin, Robert J Gegear ja Steven M. Reppert, Teadus 25. september 2009: Vol. 325. Veebis on juurdepääs 8. juunil 2015.}
• _{Antennidest leiti liblikas 'GPS', Judith Burns, BBC News, 25. september 2009. Veebis on juurdepääs 8. juunil 2015.}
• _{Teadlased näitavad, et monarhi liblikad kasutavad migratsiooni ajal magnetilist kompassi, autor Jim Fessenden, UMassi meditsiinikoolid, 24. juuni 2014. Veebis on juurdepääs 8. juunil 2015.}

Tänu monarhide uurijate ja entusiastide aastakümnete pikkustele kirjete sildistamisele ja tähelepanekutele teame üsna vähe, kuidas monarhid sellist juhtimist haldavad pika sügisel ränne.

2001. aasta märtsis toodi Mehhikos üles märgistatud liblikas ja teatati sellest Frederick Urquhartile. Urquhart kontrollis oma andmebaasi ja avastas, et see südamlik meessoost monarh (silt # 40056) on algselt sildistatud Grand Manani saarel Kanadas New Brunswickis 2000. aasta augustis. See isik lendas rekordiliselt 2750 miili ja see oli esimene Kanada sellel alal sildistatud liblikas, kes kinnitas Mehhikosse jõudnud reisi lõpuni.

Kuidas lendab monarh nii õrnade tiibadega nii uskumatut kaugust? Rändavad monarhid on hüppeliselt eksperdid, lastes valitsevatel tagatuultel ja lõunapoolsetel külmadel rindel neid sadu miile edasi lükata. Selle asemel, et kulutada energiat oma tiibade lehvitamiseks, kalduvad nad õhuvooludesse, korrigeerides vastavalt oma suunda. Purilennuki piloodid on teatanud, et taevas on monarhidega jagatud 11000 jala kõrgusel.

Kui tingimused on ideaalsed hüppeliselt, võivad rändavad monarhid viibida õhus kuni 12 tundi päevas, läbides vahemaad kuni 200-400 miili.

_Allikad:

• _{"Monarch Butterfly, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ", autor: Thomas C. Emmel ja Andrei Sourakov, Florida ülikool. Entomoloogia entsüklopeedia, 2^nd väljaanne, toimetanud John L. Capinera.}
• _{Monarch Tag & Release, Virginia elava muuseumi veebisait. Veebis on juurdepääs 8. juunil 2015.}
• _{Pikim monarhide ränne - rekordlennud, Teekond põhja poole. Veebis on juurdepääs 8. juunil 2015.}

Võib arvata, et mitu tuhat miili lendav olend kulutab selles palju energiat tehes seda ja jõudes seetõttu finišisse märksa kergemini kui teekonna alguses, eks? Mitte nii monarhi liblika jaoks. Monarhid võidavad tegelikult oma pika rände ajal lõunasse kaalu ja jõuavad Mehhikosse üsna kopsaka väljanägemisega.

Monarh peab Mehhiko talvituspaika jõudma piisavalt keharasvaga, et see talve läbi saaks. Olles asunud oyumel metsa, jääb monarh vaikseks 4-5 kuuks. Muud kui haruldane lühike lend veega või vähese nektari joomiseks veedab monarh talve koos miljonite teiste liblikatega, puhates ja kevadet oodates.

Kuidas saab monarhi liblikas kaalu üle 2000 miili pikkuse lennu ajal? Säästes energiat ja toites nii palju kui võimalik kogu tee vältel. Lincoln P. juhitud uurimisrühm Ülemaailmselt tuntud monarhiekspert Brower on uurinud, kuidas monarhid õhutavad end rändeks ja talvitumiseks.

Täiskasvanutena joovad monarhid lillenektarit, mis on põhiliselt suhkur, ja muudavad selle lipiidiks, mis annab kaalu kohta rohkem energiat kui suhkur. Kuid lipiidide laadimine ei alga täiskasvanueast. Monarhide röövikud toituvad pidevaltja koguneda väikestesse energiavarudesse, mis suures osas üle elavad. Äsja ilmunud liblikal on juba mõned esialgsed energiavarud, millele ehitada. Rändavad monarhid suurendavad oma energiavarusid veelgi kiiremini, kuna nad on paljunemisvõimelises seisundis ega kuluta energiat paaritumisele ja aretusele.

Rändavad monarhid kogunevad enne lõunapoolse teekonna alustamist suurema hulga alla, kuid teevad sageli ka peatusi, et tee ääres toituda. Sügis nektari allikad on rände edukuse jaoks äärmiselt olulised, kuid nad ei ole eriti valivad, kus nad toituvad. USA idaosas toimib mis tahes õitsev heinamaa või põld põldude monarhide tanklana.

Brower ja tema kolleegid on märkinud, et nektaritaimede säilitamine Texases ja Mehhiko põhjaosas võib olla monarhi rände säilitamiseks ülioluline. Liblikaid koguneb sellesse piirkonda palju, toitudes südamest, et suurendada nende lipiidivarusid enne rände viimase etapi lõpuleviimist.

_Allikad:

• _{"Monarch Butterfly, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ", autor: Thomas C. Emmel ja Andrei Sourakov, Florida ülikool. Entomoloogia entsüklopeedia, 2^nd väljaanne, toimetanud John L. Capinera.}
• _{Kütusena monarhi liblika sügisrände kütust, Lincoln P. Brauser, Linda S. Fink ja Peter Walford, Integreeriv ja võrdlev bioloogia, Vol. 46, 2006. Veebis on juurdepääs 8. juunil 2015.}