Einige Monarchfalter wandern nicht

Die Monarchen sind bekannt für ihre unglaubliche Fernwanderung von Kanada bis zu ihren Überwinterungsgebieten in Mexiko. Aber wussten Sie, dass diese nordamerikanischen Monarchfalter die einzigen sind, die wandern?

Monarchenschmetterlinge (Danaus Plexippus) leben auch in Mittel- und Südamerika, in der Karibik, in Australien und sogar in Teilen Europas und Neuguineas. Aber alle diese Monarchen sind sesshaft, was bedeutet, dass sie an einem Ort bleiben und nicht migrieren.

Wissenschaftler haben lange angenommen, dass die nordamerikanischen Migrationsmonarchen von einer sesshaften Bevölkerung abstammen und dass diese eine Gruppe von Schmetterlingen die Fähigkeit zur Migration entwickelt hat. Eine kürzlich durchgeführte genetische Studie legt jedoch nahe, dass das Gegenteil der Fall sein könnte.

Forscher der Universität von Chicago kartierten das Monarchengenom und glauben, dass sie das Gen identifiziert haben, das für das Migrationsverhalten der nordamerikanischen Schmetterlinge verantwortlich ist. Die Wissenschaftler verglichen über 500 Gene sowohl bei wandernden als auch bei nicht wandernden Monarchenschmetterlingen und entdeckten nur ein Gen, das sich in den beiden Monarchenpopulationen durchweg unterscheidet. Ein als Kollagen IV α-1 bekanntes Gen, das an der Bildung und Funktion von Flugmuskeln beteiligt ist, wird in den wandernden Monarchen in stark reduzierten Mengen exprimiert. Diese Schmetterlinge verbrauchen weniger Sauerstoff und haben während des Fluges niedrigere Stoffwechselraten, was sie zu effizienteren Fliegern macht. Sie sind für Fernreisen besser gerüstet als ihre sesshaften Cousins. Nicht wandernde Monarchen fliegen laut den Forschern schneller und härter, was für Kurzzeitflüge gut ist, aber nicht für eine Reise von mehreren tausend Meilen.

Das Team der Universität von Chicago verwendete diese genetische Analyse auch, um die Abstammung des Monarchen zu untersuchen, und kam zu dem Schluss, dass die Art tatsächlich aus der Migrationspopulation in Nordamerika stammt. Sie glauben, dass die Monarchen vor Tausenden von Jahren über die Ozeane verstreut waren und jede neue Bevölkerung ihr Migrationsverhalten unabhängig verlor.

_Quellen:

• _{Monarchfalter, Danaus plexippus Linnaeus, von Andrei Sourakov, IFAS-Erweiterung der Universität von Florida. Online-Zugriff 8. Juni 2015.}
• _{Genetische Geheimnisse des Monarchenschmetterlings enthüllt, University of Chicago Medicine, 2. Oktober 2014. Online-Zugriff 8. Juni 2015.}

Freiwillige - normale Bürger mit Interesse an Schmetterlingen - haben einen Großteil der Daten beigesteuert, mit denen Wissenschaftler erfahren konnten, wie und wann Monarchen in Nordamerika migrieren. In den 1940er Jahren entwickelte der Zoologe Frederick Urquhart eine Methode zum Markieren von Monarchfalter, indem er ein kleines Klebeetikett am Flügel anbrachte. Urquhart hoffte, dass er durch Markieren der Schmetterlinge eine Möglichkeit haben würde, ihre Reisen zu verfolgen. Er und seine Frau Nora markierten Tausende von Schmetterlingen, erkannten jedoch bald, dass sie viel mehr Hilfe benötigen würden, um genügend Schmetterlinge zu markieren, um nützliche Daten bereitzustellen.

1952 engagierten die Urquharts ihre ersten Bürgerwissenschaftler, Freiwillige, die dazu beitrugen, Tausende von Monarchfalter zu kennzeichnen und freizulassen. Menschen, die markierte Schmetterlinge fanden, wurden gebeten, ihre Funde nach Urquhart zu schicken, mit Einzelheiten darüber, wann und wo die Monarchen gefunden wurden. Jedes Jahr rekrutierten sie mehr Freiwillige, die wiederum mehr Schmetterlinge markierten, und langsam begann Frederick Urquhart, die Migrationswege zu kartieren, denen die Monarchen im Herbst folgten. Aber wohin gingen die Schmetterlinge?

Schließlich rief 1975 ein Mann namens Ken Brugger die Urquharts aus Mexiko an, um über die bislang wichtigsten Sichtungen zu berichten. Millionen von Monarchfalter wurden in einem Wald in Zentralmexiko gesammelt. Mehrere Jahrzehnte von Daten, die von Freiwilligen gesammelt wurden, hatten die Urquharts zu den bisher unbekannten Überwinterungsgebieten der Monarchfalter geführt.

Während heute mehrere Tagging-Projekte fortgesetzt werden, gibt es auch ein neues Citizen Science-Projekt, das Wissenschaftlern helfen soll, zu lernen, wie und wann die Monarchen im Frühjahr zurückkehren. Über Journey North, eine webbasierte Studie, berichten Freiwillige über den Ort und das Datum ihrer ersten Monarchen-Sichtungen in den Frühlings- und Sommermonaten.

Sind Sie daran interessiert, freiwillig Daten über die Monarchenmigration in Ihrer Region zu sammeln? Erfahren Sie mehr: Volunteer With a Monarch Citizen Science Project.

_Quellen:

• _{Dr. Fred Urquhart - In Memoriam, Monarch Watch, Universität von Kansas. Online-Zugriff 8. Juni 2015.}
• _{Monarchen markieren, Monarch Watch, Universität von Kansas. Online-Zugriff 8. Juni 2015.}
• _{Die Herbstwanderwege von Monarchfalter im Osten Nordamerikas wurden von Bürgerwissenschaftlern aufgedeckt, Elizabeth Howard und Andrew K. Davis, Journal of Insect Conservation, 2008. (PDF) Online-Zugriff am 8. Juni 2015.}
• _{Dokumentation der Frühlingsbewegungen von Monarchfalter mit Journey North, einer Citizen Science Programm von Elizabeth Howard und Andrew K. Davis. In Monarch Butterfly Biology & Conservation von Karen Suzanne Oberhauser und Michelle J. Solensk.}

Die Entdeckung, wohin die Monarchfalter jeden Winter gingen, warf sofort eine neue Frage auf: Wie findet ein Schmetterling seinen Weg in einen abgelegenen Wald, der Tausende von Meilen entfernt ist, wenn er noch nie dort war? Vor?

2009 löste ein Team von Wissenschaftlern der University of Massachusetts einen Teil dieses Rätsels, als sie zeigten, wie ein Monarchfalter mit seinen Antennen der Sonne folgt. Jahrzehntelang glaubten Wissenschaftler, dass die Monarchen der Sonne folgen müssen, um ihren Weg nach Süden zu finden, und dass die Schmetterlinge ihre Richtung änderten, als sich die Sonne vom Horizont zum Himmel bewegte Horizont.

Insektenantennen waren seit langem als solche zu verstehen Rezeptoren für chemische und taktile Hinweise. Die UMass-Forscher vermuteten jedoch, dass sie auch bei der Migration eine Rolle bei der Verarbeitung von Lichtreizen durch die Monarchen spielen könnten. Die Wissenschaftler steckten Monarchfalter in einen Flugsimulator und entfernten die Antennen von einer Gruppe von Schmetterlingen. Während die Schmetterlinge mit Antennen wie üblich nach Südwesten flogen, gingen die Monarchen ohne Antennen wild vom Kurs ab.

Das Team untersuchte dann die zirkadiane Uhr im Gehirn des Monarchen - die molekularen Zyklen, die auf Veränderungen in reagieren Sonnenlicht zwischen Tag und Nacht - und stellte fest, dass es auch nach dem Entfernen des Schmetterlings noch normal funktionierte Antennen. Die Antennen schienen Lichtreize unabhängig vom Gehirn zu interpretieren.

Um diese Hypothese zu bestätigen, teilten die Forscher die Monarchen erneut in zwei Gruppen ein. Für die Kontrollgruppe beschichteten sie die Antennen mit klarem Email, damit noch Licht eindringen kann. Für den Test oder die variable Gruppe verwendeten sie schwarze Emailfarbe, wodurch die Lichtsignale effektiv daran gehindert wurden, die Antennen zu erreichen. Wie vorhergesagt, flogen die Monarchen mit funktionsgestörten Antennen in zufällige Richtungen, während diejenigen, die mit ihren Antennen noch Licht erkennen konnten, den Kurs beibehielten.

Aber es musste mehr sein, als nur der Sonne zu folgen, denn selbst an extrem bewölkten Tagen flogen die Monarchen unweigerlich weiter nach Südwesten. Könnten Monarchfalter auch dem Erdmagnetfeld folgen? Die UMass-Forscher beschlossen, diese Möglichkeit zu untersuchen, und veröffentlichten 2014 die Ergebnisse ihrer Studie.

Diesmal setzten die Wissenschaftler Monarchfalter in Flugsimulatoren mit künstlichen Magnetfeldern ein, um die Neigung zu kontrollieren. Die Schmetterlinge flogen in ihre übliche südliche Richtung, bis die Forscher die magnetische Neigung umkehrten - dann machten die Schmetterlinge eine Kehrtwende und flogen nach Norden.

Ein letztes Experiment bestätigte, dass dieser Magnetkompass lichtabhängig war. Die Wissenschaftler verwendeten spezielle Filter, um die Wellenlängen des Lichts im Flugsimulator zu steuern. Wenn die Monarchen Licht im ultravioletten A / Blau-Spektralbereich (380 nm bis 420 nm) ausgesetzt wurden, blieben sie auf ihrem südlichen Kurs. Licht im Wellenlängenbereich über 420 nm ließ die Monarchen im Kreis fliegen.

_Quelle:

• _{Zirkadiane Antennenuhren koordinieren die Ausrichtung des Sonnenkompasses bei wandernden MonarchfalterChristine Merlin, Robert J. Gegear und Steven M. Reppert, Wissenschaft 25. September 2009: Vol. 325. Online-Zugriff 8. Juni 2015.}
• _{Schmetterling 'GPS' in Antennen gefunden, von Judith Burns, BBC News, 25. September 2009. Online-Zugriff 8. Juni 2015.}
• _{Wissenschaftler zeigen, dass Monarchfalter während der Migration einen Magnetkompass verwenden, von Jim Fessenden, UMass Medical Schools, 24. Juni 2014. Online-Zugriff 8. Juni 2015.}

Dank jahrzehntelanger Aufzeichnungen und Beobachtungen von Monarchenforschern und Enthusiasten wissen wir ziemlich viel darüber, wie Monarchen mit solchen Problemen umgehen lange Herbstmigration.

Im März 2001 wurde in Mexiko ein markierter Schmetterling geborgen und Frederick Urquhart gemeldet. Urquhart überprüfte seine Datenbank und entdeckte, dass dieser herzhafte männliche Monarch (Tag # 40056) ursprünglich im August 2000 auf Grand Manan Island, New Brunswick, Kanada, getaggt wurde. Diese Person flog einen Rekord von 2.750 Meilen und war der erste Schmetterling in diesem Gebiet Kanadas, der bestätigt wurde, die Reise nach Mexiko abzuschließen.

Wie fliegt ein Monarch auf so zarten Flügeln eine unglaubliche Distanz? Migrierende Monarchen sind Experten im Hochfliegen und lassen sich vom vorherrschenden Rückenwind und den Kaltfronten nach Süden über Hunderte von Kilometern treiben. Anstatt Energie zu verbrauchen, die mit den Flügeln schlägt, rollen sie auf den Luftströmungen herum und korrigieren ihre Richtung nach Bedarf. Segelflugzeugpiloten haben berichtet, dass sie den Himmel mit Monarchen in einer Höhe von bis zu 11.000 Fuß teilen.

Wenn die Bedingungen für den Flug ideal sind, können wandernde Monarchen bis zu 12 Stunden pro Tag in der Luft bleiben und Entfernungen von bis zu 200-400 Meilen zurücklegen.

_Quellen:

• _{"Monarchfalter, Danaus Plexippus L. L. (Lepidoptera: Danaidae) "von Thomas C. Emmel und Andrei Sourakov, Universität von Florida. Enzyklopädie der Entomologie, 2^nd Ausgabe, herausgegeben von John L. Capinera.}
• _{Monarch Tag & Release, Virginia Living Museum Website. Online-Zugriff 8. Juni 2015.}
• _{Längste Monarchenwanderung - Der Rekordflug, Reise nach Norden. Online-Zugriff 8. Juni 2015.}

Man würde denken, dass eine Kreatur, die mehrere tausend Meilen fliegt, viel Energie verbrauchen würde dies tun und daher die Ziellinie wesentlich leichter erreichen als zu Beginn ihrer Reise, Recht? Nicht so beim Monarchenschmetterling. Monarchen nehmen während ihrer langen Wanderung nach Süden tatsächlich zu und kommen ziemlich prall in Mexiko an.

Ein Monarch muss mit genügend Körperfett im überwinternden Lebensraum Mexikos ankommen, um den Winter zu überstehen. Sobald sich der Monarch im Oyumel-Wald niedergelassen hat, bleibt er 4-5 Monate lang ruhig. Abgesehen von einem seltenen, kurzen Flug, um Wasser oder ein wenig Nektar zu trinken, verbringt der Monarch den Winter mit Millionen anderer Schmetterlinge, ruht sich aus und wartet auf den Frühling.

Wie nimmt ein Monarchfalter während eines Fluges von über 2.000 Meilen zu? Indem Sie unterwegs Energie sparen und so viel wie möglich füttern. Ein Forschungsteam unter der Leitung von Lincoln P. Brower, ein weltbekannter Monarch-Experte, hat untersucht, wie sich Monarchen für Migration und Überwinterung befeuern.

Als Erwachsene trinken Monarchen Blumennektar, der im Wesentlichen Zucker ist, und wandeln ihn in Lipid um, das mehr Energie pro Gewicht liefert als Zucker. Die Lipidbeladung beginnt jedoch nicht mit dem Erwachsenenalter. Monarch-Raupen ernähren sich ständigund sammeln kleine Energiespeicher, die die Verpuppung weitgehend überleben. Ein neu entstandener Schmetterling hat bereits einige anfängliche Energiespeicher, auf denen er aufbauen kann. Die Monarchen mit Migrationshintergrund bauen ihre Energiereserven noch schneller auf, da sie sich in einem Zustand reproduktiver Diapause befinden und keine Energie für Paarung und Zucht aufwenden.

Wandermonarchen sammeln sich, bevor sie ihre Reise nach Süden antreten, aber sie machen auch häufige Stopps, um sich auf dem Weg zu ernähren. Fallen Nektarquellen sind äußerst wichtig für ihren Migrationserfolg, aber sie sind nicht besonders wählerisch, wo sie füttern. In den östlichen USA fungiert jede blühende Wiese oder jedes blühende Feld als Tankstelle für wandernde Monarchen.

Brower und seine Kollegen haben festgestellt, dass die Erhaltung von Nektarpflanzen in Texas und Nordmexiko für die Aufrechterhaltung der Monarchenmigration von entscheidender Bedeutung sein kann. Die Schmetterlinge sammeln sich in dieser Region in großer Zahl und ernähren sich herzlich, um ihre Lipidspeicher zu erhöhen, bevor sie die letzte Etappe der Migration abschließen.

_Quellen:

• _{"Monarchfalter, Danaus Plexippus L. L. (Lepidoptera: Danaidae) "von Thomas C. Emmel und Andrei Sourakov, Universität von Florida. Enzyklopädie der Entomologie, 2^nd Ausgabe, herausgegeben von John L. Capinera.}
• _{Die Herbstwanderung des Monarchenschmetterlings befeuern, Lincoln P. Brower, Linda S. Fink und Peter Walford, Integrative und Vergleichende BiologieVol. 46, 2006. Online-Zugriff 8. Juni 2015.}