Sommige monarchvlinders migreren niet

De vorsten staan ​​vooral bekend om hun ongelooflijke migratie over lange afstand van zo ver noordelijk als Canada naar hun overwinteringsgebieden in Mexico. Maar wist je dat deze Noord-Amerikaanse monarchvlinders de enigen zijn die migreren?

Monarch vlinders (Danaus plexippus) leven ook in Midden- en Zuid-Amerika, in het Caribisch gebied, in Australië en zelfs in delen van Europa en Nieuw-Guinea. Maar al deze vorsten zijn zittend, wat betekent dat ze op één plek blijven en niet migreren.

Wetenschappers veronderstellen al lang dat de Noord-Amerikaanse migrerende vorsten afstammen van een zittende bevolking en dat deze ene groep vlinders het vermogen heeft ontwikkeld om te migreren. Maar een recente genetische studie suggereert dat het tegendeel waar kan zijn.

Onderzoekers van de Universiteit van Chicago brachten het monarchgenoom in kaart en denken dat ze het gen hebben geïdentificeerd dat verantwoordelijk is voor het migratiegedrag van de Noord-Amerikaanse vlinders. De wetenschappers vergeleken meer dan 500 genen in zowel migrerende als niet-migrerende monarchvlinders en ontdekten slechts één gen dat consistent anders is in de twee populaties monarchen. Een gen dat bekend staat als collageen IV α-1, dat betrokken is bij de vorming en functie van vliegspieren, komt bij de migrerende monarchen tot een sterk verlaagd niveau tot expressie. Deze vlinders verbruiken minder zuurstof en hebben een lagere stofwisseling tijdens vluchten, waardoor ze efficiënter vliegen. Ze zijn beter uitgerust voor lange afstanden dan hun sedentaire neven. Niet-migrerende vorsten vliegen volgens de onderzoekers sneller en harder, wat goed is voor een korte vlucht, maar niet voor een reis van enkele duizenden mijlen.

Het team van de Universiteit van Chicago gebruikte deze genetische analyse ook om naar de afkomst van de vorst te kijken en concludeerde dat de soort eigenlijk afkomstig was van de trekbevolking in Noord-Amerika. Ze geloven dat de vorsten duizenden jaren geleden over de oceanen zijn verspreid en dat elke nieuwe bevolking zijn migratiegedrag onafhankelijk verloor.

_Bronnen:

• _{Monarchvlinder, Danaus plexippus Linnaeus, door Andrei Sourakov, University of Florida IFAS Extension. Online geraadpleegd op 8 juni 2015.}
• _{Genetische geheimen van de monarchvlinder onthuld, University of Chicago Medicine, 2 oktober 2014. Online geraadpleegd op 8 juni 2015.}

Vrijwilligers - gewone burgers met interesse in vlinders - hebben veel van de gegevens bijgedragen die wetenschappers hebben geholpen te leren hoe en wanneer vorsten in Noord-Amerika migreren. In de jaren veertig ontwikkelde zoöloog Frederick Urquhart een methode om monarchvlinders te labelen door een klein zelfklevend label op de vleugel te plakken. Urquhart hoopte dat hij, door de vlinders te markeren, een manier zou hebben om hun reizen te volgen. Hij en zijn vrouw Nora hebben duizenden vlinders getagd, maar beseften al snel dat ze veel meer hulp nodig zouden hebben om voldoende vlinders te taggen om bruikbare gegevens te verstrekken.

In 1952 riepen de Urquharts hun eerste burgerwetenschappers in, vrijwilligers die hielpen duizenden monarchvlinders te labelen en vrij te laten. Mensen die gelabelde vlinders vonden, werd gevraagd hun vondsten naar Urquhart te sturen, met details over wanneer en waar de vorsten werden gevonden. Elk jaar rekruteerden ze meer vrijwilligers, die op hun beurt meer vlinders tagden, en langzaam begon Frederick Urquhart de migratiepaden in kaart te brengen die de vorsten in de herfst volgden. Maar waar gingen de vlinders heen?

Uiteindelijk belde een man genaamd Ken Brugger in 1975 de Urquharts uit Mexico om de belangrijkste waarneming tot nu toe te melden. Miljoenen monarchvlinders werden verzameld in een bos in centraal Mexico. Enkele decennia aan door vrijwilligers verzamelde gegevens hadden de Urquharts naar de voorheen onbekende overwinteringsgronden van de monarchvlinders geleid.

Terwijl verschillende tagging-projecten vandaag doorgaan, is er ook een nieuw burgerwetenschappelijk project dat is bedoeld om wetenschappers te helpen leren hoe en wanneer de vorsten in de lente terugkeren. Via Journey North, een webgebaseerde studie, melden vrijwilligers de locatie en datum van hun eerste waarnemingen van monarchen in de lente- en zomermaanden.

Ben je geïnteresseerd in vrijwilligerswerk om gegevens te verzamelen over de monarchmigratie in jouw omgeving? Meer informatie: Vrijwilliger met een Monarch Citizen Science Project.

_Bronnen:

• _{Dr. Fred Urquhart - In Memoriam, Monarch Watch, University of Kansas. Online geraadpleegd op 8 juni 2015.}
• _{Monarchen taggen, Monarch Watch, University of Kansas. Online geraadpleegd op 8 juni 2015.}
• _{De herfstmigratiebanen van monarchvlinders in het oosten van Noord-Amerika, onthuld door burgerwetenschappers, Elizabeth Howard en Andrew K. Davis, Journal of Insect Conservation, 2008. (PDF) Online toegankelijk op 8 juni 2015.}
• _{Het documenteren van de lentebewegingen van monarchvlinders met Journey North, a Citizen Science Program, door Elizabeth Howard en Andrew K. Davis. In Monarch Butterfly Biology & Conservation, door Karen Suzanne Oberhauser en Michelle J. Solensk.}

De ontdekking waar de monarchvlinders elke winter heen gingen, deed meteen een nieuwe vraag rijzen: hoe vindt een vlinder zijn weg naar een afgelegen bos, duizenden kilometers verderop, als hij er nooit is geweest voordat?

In 2009 ontrafelde een team van wetenschappers van de Universiteit van Massachusetts een deel van dit mysterie toen ze lieten zien hoe een monarchvlinder zijn antennes gebruikt om de zon te volgen. Decennia lang geloofden wetenschappers dat de vorsten de zon moeten volgen om hun weg naar het zuiden te vinden, en dat de vlinders hun richting aan het aanpassen waren terwijl de zon van de horizon naar de hemel bewoog horizon.

Van insectenantennes werd lang gedacht dat ze dienden receptoren voor chemische en tactiele signalen. Maar de UMass-onderzoekers vermoedden dat ze ook een rol zouden kunnen spelen in de manier waarop de monarchen tijdens het migreren lichte signalen verwerken. De wetenschappers plaatsten monarchvlinders in een vluchtsimulator en verwijderden de antennes van één groep vlinders. Terwijl de vlinders met antennes zoals gewoonlijk naar het zuidwesten vlogen, gingen de vorsten zonder antennes wild van koers.

Het team onderzocht vervolgens de circadiane klok in de hersenen van de vorst - de moleculaire cycli die reageren op veranderingen in zonlicht tussen dag en nacht - en ontdekte dat het nog steeds normaal functioneerde, zelfs na het verwijderen van de vlinder antennes. De antennes leken onafhankelijk van de hersenen lichtsignalen te interpreteren.

Om deze hypothese te bevestigen, verdeelden de onderzoekers monarchen opnieuw in twee groepen. Voor de controlegroep bedekten ze de antennes met helder glazuur dat nog steeds licht zou doorlaten. Voor de test of variabele groep gebruikten ze zwarte emailverf, waardoor de lichtsignalen effectief de antennes bereikten. Zoals voorspeld, vlogen de vorsten met disfunctionele antennes in willekeurige richtingen, terwijl degenen die nog licht konden detecteren met hun antennes de koers bleven volgen.

Maar er moest meer aan de hand zijn dan simpelweg de zon volgen, want zelfs op extreem bewolkte dagen bleven de vorsten zonder twijfel naar het zuidwesten vliegen. Kunnen monarchvlinders ook het magnetische veld van de aarde volgen? De UMass-onderzoekers besloten deze mogelijkheid te onderzoeken en publiceerden in 2014 de resultaten van hun onderzoek.

Deze keer plaatsten de wetenschappers monarchvlinders in vluchtsimulatoren met kunstmatige magnetische velden, zodat ze de helling konden regelen. De vlinders vlogen in hun gebruikelijke zuidelijke richting, totdat de onderzoekers de magnetische helling omkeerden - toen draaiden de vlinders hun gezicht en vlogen naar het noorden.

Een laatste experiment bevestigde dat dit magnetische kompas lichtafhankelijk was. De wetenschappers gebruikten speciale filters om de golflengten van licht in de vluchtsimulator te regelen. Toen de vorsten werden blootgesteld aan licht in het ultraviolette A / blauwe spectrale bereik (380 nm tot 420 nm), bleven ze op hun zuidelijke koers. Licht in het golflengtebereik boven 420 nm zorgde ervoor dat de vorsten in cirkels vlogen.

_Bron:

• _{Antennale circadiane klokken coördineren de oriëntatie van het zonnekompas in migrerende monarchvlinders, Christine Merlin, Robert J. Gegear en Steven M. Reppert, Wetenschap 25 september 2009: Vol. 325. Online geraadpleegd op 8 juni 2015.}
• _{Vlinder 'GPS' gevonden in antennes, door Judith Burns, BBC News, 25 september 2009. Online geraadpleegd op 8 juni 2015.}
• _{Wetenschappers tonen aan dat monarchvlinders tijdens de migratie een magnetisch kompas gebruiken, door Jim Fessenden, UMass Medical Schools, 24 juni 2014. Online geraadpleegd op 8 juni 2015.}

Dankzij decennia van het labelen van records en observaties door monarchonderzoekers en enthousiastelingen, weten we nogal wat over hoe monarchen zo'n lange val migratie.

In maart 2001 werd een gelabelde vlinder teruggevonden in Mexico en gerapporteerd aan Frederick Urquhart. Urquhart controleerde zijn database en ontdekte dat deze hartelijke mannelijke monarch (tag # 40056) in augustus 2000 oorspronkelijk was getagd op Grand Manan Island, New Brunswick, Canada. Deze persoon vloog een record van 2.750 mijl en was de eerste vlinder in dit gebied van Canada waarvan werd bevestigd dat hij de reis naar Mexico voltooide.

Hoe vliegt een monarch zo'n ongelooflijke afstand op zulke delicate vleugels? Migrerende monarchen zijn experts in het stijgen en laten de heersende wind mee en de zuidelijke koude fronten hen honderden kilometers voortstuwen. In plaats van energie te verbruiken die met hun vleugels fladdert, lopen ze langs de luchtstromen en corrigeren ze hun richting indien nodig. Zweefvliegtuigpiloten hebben gemeld dat ze de hemel delen met vorsten op een hoogte van wel 11.000 voet.

Wanneer de omstandigheden ideaal zijn om te stijgen, kunnen migrerende vorsten tot 12 uur per dag in de lucht blijven en afstanden tot 200-400 mijl overbruggen.

_Bronnen:

• _{"Monarchvlinder, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ', door Thomas C. Emmel en Andrei Sourakov, University of Florida. Encyclopedie van entomologie, 2^nd editie, onder redactie van John L. Capinera.}
• _{Monarch Tag & Release, Virginia Living Museum website. Online geraadpleegd op 8 juni 2015.}
• _{Langste monarchmigratie - de recordvlucht, Reis naar het noorden. Online geraadpleegd op 8 juni 2015.}

Je zou denken dat een wezen dat duizenden kilometers vliegt, veel energie zou verbruiken dit te doen, en daardoor aanzienlijk lichter aankomen bij de finish dan toen het zijn reis begon, Rechtsaf? Niet zo voor de monarchvlinder. Monarchen worden zwaarder tijdens hun lange migratie naar het zuiden en komen in Mexico nogal mollig aan.

Een vorst moet met voldoende lichaamsvet in de overwinterende habitat van Mexico aankomen om de winter door te komen. Eenmaal gevestigd in het oyumelbos, zal de vorst 4-5 maanden rustig blijven. Afgezien van een zeldzame, korte vlucht om water of een beetje nectar te drinken, brengt de vorst de winter door met miljoenen andere vlinders, rustend en wachtend op de lente.

Dus hoe komt een monarchvlinder aan tijdens een vlucht van meer dan 2.000 mijl? Door energie te besparen en onderweg zoveel mogelijk te voeden. Een onderzoeksteam onder leiding van Lincoln P. Brower, een wereldberoemde monarchexpert, heeft onderzocht hoe monarchen zichzelf voeden voor migratie en overwintering.

Als volwassenen drinken monarchen bloemennectar, dat is in wezen suiker, en zetten het om in lipiden, wat meer energie per gewicht oplevert dan suiker. Maar het laden van lipiden begint niet met de volwassenheid. Monarch-rupsen voeden zich constanten accumuleren kleine energievoorraden die de verpopping grotendeels overleven. Een pas opgekomen vlinder heeft al een aantal eerste energievoorraden om op te bouwen. De migrerende vorsten bouwen hun energiereserves nog sneller op, omdat ze in een reproductieve diapauze verkeren en geen energie steken in het paren en fokken.

Migrerende monarchen verzamelen zich voordat ze aan hun reis naar het zuiden beginnen, maar ze stoppen ook regelmatig om onderweg te eten. Vallen nectar bronnen zijn uiterst belangrijk voor hun migratiesucces, maar ze zijn niet bepaald kieskeurig over waar ze zich voeden. In het oosten van de VS zal elke bloeiende weide of veld fungeren als tankstation voor migrerende vorsten.

Brower en zijn collega's hebben opgemerkt dat het behoud van nectarplanten in Texas en Noord-Mexico cruciaal kan zijn om de monarchmigratie in stand te houden. De vlinders verzamelen zich in deze regio in grote aantallen en voeden zich hartelijk om hun vetreserves te vergroten voordat ze het laatste deel van de migratie hebben voltooid.

_Bronnen:

• _{"Monarchvlinder, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae) ', door Thomas C. Emmel en Andrei Sourakov, University of Florida. Encyclopedie van entomologie, 2^nd editie, onder redactie van John L. Capinera.}
• _{De herfstmigratie van de monarchvlinder voeden, Lincoln P. Brower, Linda S. Fink en Peter Walford, Integratieve en vergelijkende biologieVol. 46, 2006. Online geraadpleegd op 8 juni 2015.}