بعض فراشات العاهل لا تهاجر

يشتهر الملوك بهجرتهم المذهلة لمسافات طويلة من أقصى شمال كندا إلى مناطق الشتاء في المكسيك. ولكن هل تعلم أن هذه الفراشات العظيمة لأمريكا الشمالية هي الوحيدة التي تهاجر؟

فراشات العاهل (Danaus plexippus) يعيشون أيضًا في أمريكا الوسطى والجنوبية وفي منطقة البحر الكاريبي وأستراليا وحتى في أجزاء من أوروبا وغينيا الجديدة. لكن كل هؤلاء الملوك مستقرين ، مما يعني أنهم يبقون في مكان واحد ولا يهاجرون.

افترض العلماء منذ فترة طويلة أن ملوك الهجرة في أمريكا الشمالية ينحدرون من سكان مستقرين ، وأن هذه المجموعة من الفراشات طورت القدرة على الهجرة. لكن دراسة جينية حديثة تشير إلى أن العكس قد يكون صحيحًا.

رسم الباحثون في جامعة شيكاغو خريطة الجينوم الملكي ، ويعتقدون أنهم حددوا الجين المسؤول عن سلوك الهجرة في فراشات أمريكا الشمالية. قارن العلماء أكثر من 500 جين في كل من فراشات الملك المهاجرة وغير المهاجرة ، واكتشفوا جينًا واحدًا فقط يختلف باستمرار في مجموعتي الملوك. يتم التعبير عن الجين المعروف باسم الكولاجين IV α-1 ، والذي يشارك في تكوين ووظيفة عضلات الطيران ، بمستويات منخفضة للغاية في الملوك المهاجرة. تستهلك هذه الفراشات كمية أقل من الأكسجين ولديها معدلات أيضية أقل أثناء الرحلات ، مما يجعلها منشورات أكثر كفاءة. إنهم مجهزون بشكل أفضل للسفر لمسافات طويلة من أبناء عمومتهم المستقرين. وفقا للباحثين ، يطير الملوك غير المهاجرون بشكل أسرع وأصعب ، وهو أمر جيد للرحلات القصيرة المدى ولكن ليس لرحلة عدة آلاف من الأميال.

استخدم فريق جامعة شيكاغو أيضًا هذا التحليل الجيني للنظر في أصل الملك ، وخلص إلى أن الأنواع نشأت بالفعل مع السكان المهاجرين في أمريكا الشمالية. يعتقدون أن الملوك قد تفرقوا عبر المحيطات منذ آلاف السنين ، وفقد كل سكان جدد سلوكهم المهاجر بشكل مستقل.

_مصادر:

• _{فراشة العاهل ، Danaus plexippus Linnaeus ، بقلم أندريه سوراكوف ، جامعة فلوريدا IFAS Extension. تم الوصول إليه عبر الإنترنت في 8 يونيو 2015.}
• _{كشف الأسرار الوراثية لفراشة الملك، جامعة شيكاغو للطب ، 2 أكتوبر 2014. تم الوصول إليه عبر الإنترنت في 8 يونيو 2015.}

ساهم المتطوعون - المواطنون العاديون المهتمون بالفراشات - بالكثير من البيانات التي ساعدت العلماء على تعلم كيف ومتى يهاجر الملوك في أمريكا الشمالية. في الأربعينيات من القرن العشرين ، طور عالم الحيوان فريدريك أوركوهارت طريقة لوضع علامات على فراشات العاهل من خلال وضع ملصق لاصق صغير على الجناح. كان Urquhart يأمل أنه من خلال وضع علامة على الفراشات ، سيكون لديه طريقة لتتبع رحلاتهم. قام هو وزوجته نورا بوضع علامة على آلاف الفراشات ، ولكن سرعان ما أدركا أنهما بحاجة إلى المزيد من المساعدة لوضع علامات كافية على الفراشات لتوفير بيانات مفيدة.

في عام 1952 ، جند Urquharts أول علماء المواطنين والمتطوعين الذين ساعدوا في تسمية وإطلاق سراح الآلاف من فراشات الملك. وقد طلب من الأشخاص الذين وجدوا الفراشات الموسومة إرسال اكتشافاتهم إلى Urquhart ، مع تفاصيل عن متى وأين تم العثور على الملوك. في كل عام ، قاموا بتجنيد المزيد من المتطوعين ، الذين قاموا بدورهم بوضع علامات على المزيد من الفراشات ، وببطء ، بدأ فريدريك أوركهارت في رسم مسارات الهجرة التي اتبعها الملوك في الخريف. ولكن أين كانت الفراشات تتجه؟

وأخيرًا ، في عام 1975 ، اتصل رجل يدعى كين بروجر بجولة Urquharts من المكسيك للإبلاغ عن أهم رؤية حتى الآن. تم جمع الملايين من فراشات الملك في غابة في وسط المكسيك. أدت عدة عقود من البيانات التي جمعها المتطوعون إلى Urquharts إلى أسباب الشتاء غير المعروفة سابقًا لفراشات الملك.

بينما تستمر العديد من مشاريع وضع العلامات اليوم ، هناك أيضًا مشروع علمي جديد للمواطنين يهدف إلى مساعدة العلماء على تعلم كيف ومتى يعود الملوك في الربيع. من خلال Journey North ، وهي دراسة على شبكة الإنترنت ، أبلغ المتطوعون عن مكان وتاريخ مشاهداتهم الأولى للعاهل في فصلي الربيع والصيف.

هل أنت مهتم بالتطوع لجمع البيانات حول هجرة الملك في منطقتك؟ اكتشف المزيد: تطوع مع مشروع Monarch Citizen Science.

_مصادر:

• _{د. فريد أوركوهارت - في ذكرى، مونارك ووتش ، جامعة كنساس. تم الوصول إليه عبر الإنترنت في 8 يونيو 2015.}
• _{وسم الملوك، مونارك ووتش ، جامعة كنساس. تم الوصول إليه عبر الإنترنت في 8 يونيو 2015.}
• _{كشفت العلماء المواطنين عن مسارات طيران الخريف التي تقع في فراشات الملك في شرق أمريكا الشماليةوإليزابيث هوارد وأندرو ك. ديفيس ، مجلة الحفاظ على الحشرات ، 2008. (PDF) تم الوصول إليه عبر الإنترنت في 8 يونيو 2015.}
• _{توثيق حركات الربيع لفراشات العاهل مع رحلة الشمال ، علم المواطن البرنامج من تأليف إليزابيث هوارد وأندرو ك. ديفيس. في Monarch Butterfly Biology & Conservation ، بقلم كارين سوزان أوبرهاوزر وميشيل جيه. سولينسك.}

أثار اكتشاف مكان فراشات الملك كل شتاء على الفور سؤالًا جديدًا: كيف هل تجد الفراشة طريقها إلى غابة بعيدة ، على بعد آلاف الأميال ، إذا لم تكن هناك من قبل قبل؟

في عام 2009 ، اكتشف فريق من العلماء في جامعة ماساتشوستس جزءًا من هذا اللغز عندما أظهروا كيف تستخدم فراشة الملك هوائياتها لمتابعة الشمس. لعقود ، اعتقد العلماء أن الملوك يجب أن يتبعوا الشمس ليجدوا طريقهم جنوبًا ، و أن الفراشات تعدل اتجاهها بينما تتحرك الشمس عبر السماء من الأفق إلى الأفق.

لطالما كان يُفهم أن هوائيات الحشرات تعمل مستقبلات للإشارات الكيميائية واللمسية. لكن الباحثين في UMass يشتبهون في أنهم قد يلعبون دورًا في كيفية معالجة الملوك لإشارات الضوء عند الهجرة ، أيضًا. وضع العلماء فراشات الملك في جهاز محاكاة الطيران ، وأزالوا الهوائيات من مجموعة واحدة من الفراشات. بينما طارت الفراشات ذات الهوائيات جنوب غربًا ، كالمعتاد ، انحرف الملوك بدون هوائيات.

ثم تحقق الفريق في الساعة البيولوجية في دماغ الملك - الدورات الجزيئية التي تستجيب للتغيرات في ضوء الشمس بين الليل والنهار - ووجدت أنها لا تزال تعمل بشكل طبيعي ، حتى بعد إزالة الفراشة قرون استشعار. بدا أن الهوائي يفسر الإشارات الضوئية بشكل مستقل عن الدماغ.

لتأكيد هذه الفرضية ، قسم الباحثون مرة أخرى الملوك إلى مجموعتين. بالنسبة للمجموعة الضابطة ، قاموا بطلاء الهوائيات بمينا شفاف سيظل يسمح للضوء بالاختراق. بالنسبة للاختبار أو المجموعة المتغيرة ، استخدموا طلاء المينا الأسود ، مما منع إشارات الضوء من الوصول إلى الهوائيات بشكل فعال. كما هو متوقع ، طار الملوك الذين لديهم هوائيات مختلة في اتجاهات عشوائية ، في حين بقي أولئك الذين لا يزالون قادرين على اكتشاف الضوء مع هوائياتهم على المسار.

ولكن يجب أن يكون هناك ما هو أكثر من مجرد متابعة الشمس ، لأنه حتى في الأيام الملبدة بالغيوم ، استمر الملوك في الطيران جنوب غربًا دون أن يفشلوا. هل يمكن أن تتبع الفراشات العظيمة المجال المغناطيسي للأرض؟ قرر باحثو UMass التحقيق في هذا الاحتمال ، وفي عام 2014 ، نشروا نتائج دراستهم.

هذه المرة ، وضع العلماء فراشات العاهل في محاكيات الطيران بمجالات مغناطيسية اصطناعية ، حتى يتمكنوا من التحكم في الميل. طارت الفراشات في اتجاهها المعتاد جنوبيًا ، حتى عكس الباحثون الميل المغناطيسي - ثم قامت الفراشات بالوجه والوجه شمالًا.

أكدت تجربة أخيرة أن هذه البوصلة المغناطيسية تعتمد على الضوء. استخدم العلماء مرشحات خاصة للتحكم في أطوال موجات الضوء في جهاز محاكاة الطيران. عندما تعرض الملوك للضوء في النطاق الطيفي للأشعة فوق البنفسجية أ / أزرق (380 نانومتر إلى 420 نانومتر) ، ظلوا على مسارهم الجنوبي. جعل الضوء في نطاق الطول الموجي فوق 420nm الملوك يطير في دوائر.

_مصدر:

• _{تعمل الساعات الإيقاعية للهوائي على تنسيق اتجاه بوصلة الشمس في فراشات العاهل المهاجرة، كريستين ميرلين ، روبرت ج. Gegear و Steven M. ريبيرت ، علم 25 سبتمبر 2009: المجلد. 325. تم الوصول إليه عبر الإنترنت في 8 يونيو 2015.}
• _{تم العثور على الفراشة "GPS" في الهوائياتبقلم جوديث بيرنز ، بي بي سي نيوز ، 25 سبتمبر / أيلول 2009. تم الوصول إليه عبر الإنترنت في 8 يونيو 2015.}
• _{يُظهر العلماء أن فراشات العاهل تستخدم بوصلة مغناطيسية أثناء الهجرة، بقلم جيم فيسيندين ، كليات الطب التابعة لـ UMass ، 24 يونيو 2014. تم الوصول إليه عبر الإنترنت في 8 يونيو 2015.}

بفضل عقود من وضع العلامات على السجلات والملاحظات من قبل الباحثين والمتحمسين للملكية ، نحن نعرف القليل جدًا عن كيفية إدارة الملوك لمثل هذا هجرة طويلة.

في مارس 2001 ، تم استعادة فراشة موسومة في المكسيك وأبلغت فريدريك أوركوهارت. فحص Urquhart قاعدة بياناته واكتشف أن هذا الملك الشجاع (العلامة # 40056) تم وضع علامة عليه في الأصل في جزيرة Grand Manan Island ، New Brunswick ، ​​كندا ، في أغسطس من عام 2000. طار هذا الشخص رقمًا قياسيًا 2750 ميلًا ، وكان أول فراشة تم وضع علامة عليها في هذه المنطقة من كندا والتي تم تأكيدها لإكمال الرحلة إلى المكسيك.

كيف يطير ملك مثل هذه المسافة المذهلة على هذه الأجنحة الرقيقة؟ الملوك المهاجرون هم خبراء في التحليق في الارتفاع ، مما يتيح لهم الرياح الخلفية السائدة والجبهات الباردة جنوبًا دفعهم لمئات الأميال. فبدلاً من إنفاق الطاقة ترفرف أجنحةهم ، يتجهون إلى التيارات الهوائية ، وتصحيح اتجاههم حسب الحاجة. أفاد طياري طائرة شراعية مشاركة السماء مع الملوك على ارتفاع يصل إلى 11000 قدم.

عندما تكون الظروف مثالية للارتفاع ، قد يبقى الملوك المهاجرون في الهواء لمدة تصل إلى 12 ساعة في اليوم ، تغطي مسافات تصل إلى 200-400 ميل.

_مصادر:

• _{"فراشة العاهل، Danaus plexippus لام. (Lepidoptera: Danaidae) ، "بقلم توماس سي. Emmel and Andrei Sourakov ، جامعة فلوريدا. موسوعة علم الحشرات, 2^ثانيًا الطبعة ، حرره جون ل. كابينيرا.}
• _{مونارك تاج & الافراج، موقع متحف متحف فيرجينيا ليفينج. تم الوصول إليه عبر الإنترنت في 8 يونيو 2015.}
• _{أطول هجرة العاهل - رحلة قياسيةرحلة الشمال. تم الوصول إليه عبر الإنترنت في 8 يونيو 2015.}

قد يعتقد المرء أن مخلوقًا يطير عدة آلاف من الأميال سوف ينفق قدراً كبيراً من الطاقة فيه القيام بذلك ، وبالتالي الوصول إلى خط النهاية أخف بكثير مما كانت عليه عندما بدأت رحلتها ، حق؟ ليس كذلك بالنسبة لفراشة الملك. يزداد وزن الملوك في الواقع أثناء هجرتهم الطويلة جنوبًا ، ويصلون إلى المكسيك ليبدووا ممتلئين.

يجب أن يصل الملك إلى موطن الشتاء في المكسيك مع ما يكفي من الدهون في الجسم حتى يصل إلى فصل الشتاء. بمجرد الاستقرار في غابة الأويوميل ، سيظل الملك ساكنًا لمدة 4-5 أشهر. بخلاف رحلة نادرة وجيزة لشرب الماء أو رحيق صغير ، يقضي الملك فصل الشتاء في الملايين من الفراشات الأخرى ، ويستريح وينتظر الربيع.

فكيف تكتسب فراشة الملك الوزن خلال رحلة تزيد عن 2000 ميل؟ من خلال الحفاظ على الطاقة والتغذية قدر الإمكان على طول الطريق. فريق بحثي بقيادة لينكولن ب. درس Brower ، وهو خبير ملكي معروف عالميًا ، كيف يشجع الملوك أنفسهم على الهجرة والشتاء المفرط.

عند البالغين ، يشرب الملوك رحيق الأزهار ، الذي هو في الأساس سكر ، ويحوله إلى دهون ، مما يوفر طاقة لكل وزن أكثر من السكر. لكن تحميل الدهون لا يبدأ مع سن البلوغ. اليرقات العاهل تتغذى باستمرار، وتجميع مخازن صغيرة من الطاقة التي تبقى على قيد الحياة إلى حد كبير الجرو. لدى الفراشة الناشئة حديثًا بالفعل بعض مخازن الطاقة الأولية التي يمكن البناء عليها. يبني الملوك المهاجرون احتياطياتهم من الطاقة بشكل أسرع ، لأنهم في حالة توقف مؤقت للتكاثر ولا ينفقون الطاقة على التزاوج والتكاثر.

يتزايد الملوك المهاجرون قبل أن يبدأوا رحلتهم جنوبًا ، لكنهم يتوقفون أيضًا لإطعامهم على طول الطريق. خريف مصادر الرحيق مهمة للغاية لنجاحهم في الهجرة ، لكنهم ليسوا من الصعب إرضاءهم بشكل خاص حول مكان إطعامهم. في شرق الولايات المتحدة ، ستعمل أي مرج أو حقل مزهر كمحطة وقود لترحيل الملوك.

لاحظ براور وزملاؤه أن الحفاظ على نباتات الرحيق في تكساس وشمال المكسيك قد يكون حاسمًا في الحفاظ على هجرة الملك. تتجمع الفراشات في هذه المنطقة بأعداد كبيرة ، وتتغذى بحرارة لزيادة مخزونها من الدهون قبل إكمال المرحلة الأخيرة من الهجرة.

_مصادر:

• _{"فراشة العاهل، Danaus plexippus لام. (Lepidoptera: Danaidae) ، "بقلم توماس سي. Emmel and Andrei Sourakov ، جامعة فلوريدا. موسوعة علم الحشرات, 2^ثانيًا الطبعة ، حرره جون ل. كابينيرا.}
• _{تأجيج هجرة فراشة الملكلينكولن ب. براور ، ليندا س. فينك وبيتر والفورد علم الأحياء التكاملي والمقارن، المجلد. 46, 2006. تم الوصول إليه عبر الإنترنت في 8 يونيو 2015.}