Neki leptiri monarha ne migriraju

Monarhi su najpoznatiji po nevjerojatnoj migraciji na velike udaljenosti sa sjevernog područja od Kanade do njihovih zimovališta u Meksiku. Ali jeste li znali da su ti leptiri monarha iz Sjeverne Amerike jedini koji migriraju?

Leptiri monarha (Danaus plexippus) također žive u Srednjoj i Južnoj Americi, na Karibima, u Australiji, pa čak i u dijelovima Europe i Nove Gvineje. Ali svi su ti monarhi sjedeći, što znači da ostaju na jednom mjestu i ne migriraju.

Znanstvenici već dugo pretpostavljaju da su sjevernoamerički migratorni monarhi porijeklom iz sjedilačke populacije i da je ta jedna skupina leptira razvila sposobnost migracije. No nedavna genetička studija sugerira da je možda točno.

Istraživači sa Sveučilišta u Chicagu preslikali su genom monarha i vjeruju da su odredili gen odgovoran za migrantsko ponašanje u sjevernoameričkih leptira. Znanstvenici su usporedili preko 500 gena i migratornih i nemigrirajućih leptira monarha i otkrili samo jedan gen koji se dosljedno razlikuje u dvije populacije monarha. Gen poznat kao kolagen IV α-1, koji je uključen u formiranje i funkcioniranje mišića leta, eksprimiran je u znatno smanjenim razinama kod migratornih monarha. Ovi leptiri troše manje kisika i imaju nižu stopu metabolizma tijekom leta, što ih čini učinkovitijim letačima. Bolje su opremljeni za putovanja na duže relacije od svojih sjedećih rođaka. Ne-seoski monarhi, prema istraživačima, lete brže i teže, što je dobro za kratkoročni let, ali ne i za put od nekoliko tisuća milja.

Tim sa Sveučilišta u Chicagu također je koristio ovu genetsku analizu kako bi pogledao rođenje monarha i zaključio da vrsta zapravo potječe iz migrantske populacije u Sjevernoj Americi. Oni vjeruju da su se monarhi raspršili preko oceana prije više tisuća godina, a svako je novo stanovništvo neovisno izgubilo svoje migrantsko ponašanje.

_izvori:

• _{Leptir monarha, Danausov pleksipus Linnaeus, Andrei Sourakov, Sveučilište u Floridi IFAS ekstenzija. Pristupljeno online 8. lipnja 2015.}
• _{Otkrivene su genetske tajne leptira monarha, Medicina Sveučilišta u Chicagu, 2. listopada 2014. Pristupljeno online 8. lipnja 2015.}

Volonteri - obični građani koji su zainteresirani za leptire - pridonijeli su velikom dijelu podataka koji su pomogli znanstvenicima da nauče kako i kada monarhi migriraju u Sjevernu Ameriku. 1940-ih zoolog Frederick Urquhart razvio je metodu za označavanje leptira monarha pričvršćivanjem male ljepljive etikete na krilo. Urquhart se nadao da će obilježavanjem leptira naći načina da prate njihova putovanja. On i njegova supruga Nora označili su tisuće leptira, ali ubrzo su shvatili da će im trebati mnogo više pomoći kako bi označili dovoljno leptira kako bi pružili korisne podatke.

Godine 1952., Urquharts je angažirao svoje prve znanstvenike, volontere koji su pomogli obilježiti i otpustiti tisuće leptira monarha. Ljudi koji su pronašli označene leptire zamoljeni su da svoje nalaze pošalju u Urquhart, s detaljima o tome kada i gdje su monarhi pronađeni. Svake godine zapošljavali su sve više dobrovoljaca, koji su zauzvrat označavali više leptira, a polako je Frederick Urquhart počeo preslikavati migracijske staze koje su monarhi slijedili u jesen. Ali kamo su leptiri išli?

Napokon, 1975. godine, čovjek po imenu Ken Brugger nazvao je Urquharts iz Meksika da prijave najznačajnija dosadašnja viđenja. Milijuni leptira monarha okupili su se u šumi u središnjem Meksiku. Nekoliko desetljeća podataka koje su prikupili dobrovoljci doveli su Urquharts do prethodno nepoznatih zimovališta leptira monarha.

Iako se nekoliko projekata označavanja nastavlja i danas, postoji i novi građanski znanstveni projekt koji ima za cilj pomoći znanstvenicima da nauče kako i kada se monarhi vrate na proljeće. Kroz Journey North, internetsku studiju, volonteri izvještavaju o mjestu i datumu svojih prvih viđenja monarha u proljetnim i ljetnim mjesecima.

Zanimate li volontiranje za prikupljanje podataka o migraciji monarha u vašem području? Saznajte više: Volontiraj s projektom znanosti o građanima Monarha.

_izvori:

• _{Dr. Fred Urquhart - U Memoriamu, Monarch Watch, Sveučilište u Kansasu. Pristupljeno online 8. lipnja 2015.}
• _{Označavanje monarha, Monarch Watch, Sveučilište u Kansasu. Pristupljeno online 8. lipnja 2015.}
• _{Letne migracije leptira monarha u istočnoj Sjevernoj Americi otkrile su građane, Elizabeth Howard i Andrew K. Davis, časopis za zaštitu insekata, 2008. (PDF) Pristupljeno online 8. lipnja 2015.}
• _{Dokumentiranje proljećnih kretanja leptira monarha s Journey North, građanskom znanošću Program, Elizabeth Howard i Andrew K. Davis. U Monarch Butterfly Biology & Conservation, Karen Suzanne Oberhauser i Michelle J. Solensk.}

Otkriće kuda leptiri monarha idu svake zime odmah je postavilo novo pitanje: kako nađe li leptir put u zabačenu šumu, tisuću milja daleko, ako je nikad nije bilo prije?

2009. godine, tim znanstvenika sa Sveučilišta u Massachusettsu razotkrio je dio ove misterije kada su pokazali kako leptir monarh koristi svoje antene za praćenje sunca. Desetljećima su znanstvenici vjerovali da monarhi moraju pratiti sunce kako bi pronašli svoj put prema jugu i da su leptiri prilagodili svoj smjer dok se sunce kretalo nebom od horizonta do horizont.

Antene insekata odavno su razumljive da služe receptore za kemijske i taktilne znakove. Ali istraživači s UMass-a sumnjali su da bi mogli igrati ulogu u načinu na koji su monarhi obrađivali svjetlosne znakove i prilikom migracije. Znanstvenici su stavili leptire monarha u simulator leta i uklonili antene iz jedne grupe leptira. Dok su leptiri s antenama letjeli na jugozapad, kao i obično, monarhi bez antena divljački su krenuli s puta.

Tim je potom istraživao cirkadijanski sat u monarhovom mozgu - molekularni ciklusi koji reagiraju na promjene u sunčevu svjetlost između noći i dana - i otkrili su da normalno funkcionira, čak i nakon uklanjanja leptira antene. Čini se da antene tumače svjetlosne znakove neovisne o mozgu.

Kako bi potvrdili ovu hipotezu, istraživači su ponovno podijelili monarhe u dvije skupine. Za kontrolnu skupinu, premazali su antene bistrim emajlom koji će i dalje omogućiti prodiranje svjetlosti. Za testnu ili varijabilnu skupinu koristili su crnu emajlnu boju, učinkovito blokirajući svjetlosne signale da dođu do antena. Kao što je i predviđeno, monarhi s disfunkcionalnim antenama leteli su u nasumičnim smjerovima, dok su oni koji su još uvijek mogli otkriti svjetlost svojim antenama zadržali tečaj.

Ali moralo je biti i više od toga da jednostavno slijede sunce, jer su i u izuzetno oblačnim danima monarhi bez prestanka letjeli prema jugozapadu. Mogu li leptiri monarhija pratiti i Zemljino magnetsko polje? Istraživači s UMass-a odlučili su istražiti ovu mogućnost, a 2014. godine objavili su rezultate svoje studije.

Ovaj put su znanstvenici stavili leptire monarha u simulatore leta s umjetnim magnetskim poljem, kako bi mogli kontrolirati nagib. Leptiri su leteli u svom uobičajenom južnom smjeru, sve dok istraživači nisu preokrenuli magnetski nagib - leptiri su okrenuli lice i odletjeli prema sjeveru.

Jedan posljednji eksperiment potvrdio je da ovaj magnetski kompas ovisi o svjetlosti. Znanstvenici su koristili posebne filtre za kontrolu valnih duljina svjetlosti u simulatoru leta. Kad su monarhi bili izloženi svjetlu u ultraljubičastom A / plavom spektralnom rasponu (380 nm do 420 nm), ostali su na svom južnom toku. Svjetlost u rasponu valnih duljina iznad 420 nm natjerala je monarhe da lete u krugovima.

_Izvor:

• _{Antenalni cirkadijski satovi koordinatna orijentacija kompasa sunca u migratornim leptirima monarha, Christine Merlin, Robert J. Gegear, i Steven M. Reppert, Znanost 25. rujna 2009.: Vol. 325. Pristupljeno online 8. lipnja 2015.}
• _{Leptir 'GPS' pronađen u antenama, autorice Judith Burns, BBC News, 25. rujna 2009. Pristupljeno online 8. lipnja 2015.}
• _{Znanstvenici pokazuju da leptiri monarha koriste magnetski kompas tijekom migracije, napisao Jim Fessenden, Medicinske škole UMass, 24. lipnja 2014. Pristupljeno online 8. lipnja 2015.}

Zahvaljujući desetljećima označavanja zapisa i opažanja istraživača i entuzijasta monarha, znamo prilično malo o tome kako monarhi upravljaju takvim migracija dugog pada.

U ožujku 2001. u Meksiku je oporavljen označeni leptir i prijavljen Fredericku Urquhartu. Urquhart je pregledao svoju bazu podataka i otkrio da je ovaj srdačni muški monarh (oznaka # 40056) izvorno označen na otoku Grand Manan, New Brunswick, Kanada, u kolovozu 2000. godine. Ovaj je pojedinac preletio rekordnih 2750 milja i bio je prvi leptir označen na ovom području Kanade za koji je potvrđeno da je završio putovanje u Meksiko.

Kako monarh leti tako nevjerojatnu udaljenost na tako osjetljivim krilima? Migranti monarhi su stručnjaci koji vrše snagu, puštajući ih da prevladavaju stražnji vjetrovi i hladne prednje strane juga guraju ih stotinama kilometara. Umjesto da troše energiju mašući krilima, oni se obale na zračnim strujama, ispravljajući svoj smjer prema potrebi. Piloti aviona koji su planuli prijavili su dijeljenje neba s monarhom na nadmorskoj visini od 11.000 stopa.

Kad su uvjeti idealni za poletanje, monarhi koji migriraju mogu ostati u zraku do 12 sati dnevno, prelazeći udaljenosti do 200-400 milja.

_izvori:

• _{"Leptir monarh, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ", od Thomasa C. Emmel i Andrei Sourakov, Sveučilište na Floridi. Enciklopedija entomologije, 2^{Sjeverna Dakota} izdanje, uredio John L. Capinera.}
• _{Oznaka i izdanje monarha, Web stranica Virginia Living Museum. Pristupljeno online 8. lipnja 2015.}
• _{Najduža migracija monarha - rekordni let, Putovanje Sjeverom. Pristupljeno online 8. lipnja 2015.}

Čovjek bi pomislio da bi stvorenje koje leti nekoliko tisuća kilometara dobro potrošilo mnogo energije radeći to, i stoga stići na cilj znatno lakši nego kada je krenuo, pravo? Nije tako za leptira monarha. Monarhi zapravo dobivaju na težini tijekom duge migracije na jug i stižu u Meksiko izgledajući prilično debelo.

Monarh mora stići u stanište za zimovanje u Meksiku s dovoljno tjelesne masnoće da bi mogao proći preko zime. Jednom kad se smjesti u oyumel šumu, monarh će ostati miran 4-5 mjeseci. Osim rijetkog, kratkog leta za piće vode ili malo nektara, monarh provodi zimu prožetu milijunima leptira, odmarajući se i čekajući proljeće.

Pa kako leptir monarh dobiva na težini tijekom leta preko 2.000 kilometara? Očuvanjem energije i hranjenjem što je više moguće uz put. Istraživački tim na čelu sa Lincolnom P. Brower, svjetski poznati stručnjak za monarh, proučavao je kako se monarhi opskrbljuju migracijama i prezimljavanjem.

Kao odrasli, monarhi piju cvjetni nektar, koji je u osnovi šećer, i pretvaraju ga u lipidni, što osigurava više energije po težini od šećera. Ali punjenje lipida ne počinje u odrasloj dobi. Gusjenice monarha stalno se hrane, i akumulirati male zalihe energije koje u velikoj mjeri prežive opstanak. Novopečeni leptir već ima neke zalihe inicijalne energije na kojima će graditi. Monarhi migranti još brže grade svoje rezerve energije jer su u stanju reproduktivne dijapauze i ne troše energiju na parenje i uzgoj.

Migracijski monarhi skupljaju se prije nego što započnu put na jug, ali također čine česta zaustavljanja kako bi se hranili putem. Pad izvori nektara iznimno su važni za njihov uspjeh u migraciji, ali nisu osobito izbirljivi gdje se hrane. U istočnom dijelu SAD-a, bilo koja livada ili polje u cvatu funkcionirat će kao benzinska stanica za migracije monarha.

Brower i njegovi kolege primijetili su da je očuvanje nektarskih biljaka u Teksasu i sjevernom Meksiku možda presudno za održavanje migracije monarha. Leptiri se u ovom području okupljaju u velikom broju, hraneći se srcem kako bi povećali zalihe lipida prije nego što završe zadnju etapu migracije.

_izvori:

• _{"Leptir monarh, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ", od Thomasa C. Emmel i Andrei Sourakov, Sveučilište na Floridi. Enciklopedija entomologije, 2^{Sjeverna Dakota} izdanje, uredio John L. Capinera.}
• _{Potiče jesenja migracija leptira monarha, Lincoln P. Brower, Linda S. Fink i Peter Walford, Integrativna i komparativna biologija, Vol. 46, 2006. Pristupljeno online 8. lipnja 2015.}