Холод запускает северный перелёт у мигрирующих бабочек-монархов

Каждую осень миллионы бабочек-монархов из восточной части США начинают миграцию на юг, чтобы избежать холодов, преодолевая до 2000 миль до места зимовки в конкретной роще пихт в центральной Мексике. Новое исследование учёных из Медицинской школы Университета Массачусетса, опубликованное в Current Biology, показывает, что воздействие холода в микросреде места зимовки запускает их возвращение на север весной. Без этого воздействия бабочки продолжали бы лететь на юг.

Эти данные объясняют, почему монархи преодолевают такие расстояния, чтобы зимовать в относительно небольшом регионе площадью около 300 квадратных миль на покрытых инеем горных вершинах. По прибытии в ноябре они образуют плотные скопления в нескольких изолированных локациях высокогорных хвойных лесов. И скопления, и лесной покров создают микросреду, защищающую от экстремальных условий — температура остаётся достаточно низкой для снижения метаболических потребностей, но не вызывает замерзания, — что в итоге и запускает весенний перелёт на север.

Исследователи отмечают, что эти хрупкие создания могут быть подвержены влиянию глобальных климатических изменений и уязвимы для них. «Температура микросреды в местах зимовки — критический компонент для завершения миграционного цикла», — сказал Стивен М. Репперт, доктор медицины, профессор нейробиологии и старший автор исследования.

Хотя миграция укладывается в один календарный год, для завершения одного миграционного путешествия требуется не менее трёх поколений монархов. Бабочки, возвращающиеся в Мексику каждый год, никогда раньше не были в местах зимовки и не имеют сородичей, за которыми можно было бы следовать.

Предыдущие работы группы Репперта показали, что для навигации на юг монархи используют «солнечный компас» с учётом времени. Новое исследование демонстрирует, что те же системы отвечают за направление их на север весной.

Однако это не объясняло, что именно запускает смену направления весной. Чтобы выяснить это, Патрик Герра, постдок в лаборатории Репперта, собрал диких монархов в начале их осенней миграции и подверг их воздействию тех же температур и уровня освещённости, что и на местах зимовки в Мексике. Когда через 24 дня бабочек поместили в авиасимулятор, вместо продолжения пути на юг они направились на север.

Дальнейшие эксперименты подтвердили, что именно изменение температуры меняет направление полёта. Особи, подвергнутые холоду, ориентировались на север; монархи, защищённые от холода, продолжали ориентироваться на юг.

Эти открытия в сочетании с новыми генетическими и геномными инструментами для изучения монархов позволят получить новые данные о биологических процессах, лежащих в основе их замечательного миграционного путешествия.

«Чем больше мы узнаём, тем яснее становится, что миграция монархов — уникально хрупкий биологический процесс», — сказал Репперт. «Понимание того, как он работает, означает, что мы сможем лучше защитить эту знаковую систему от внешних угроз, таких как глобальное потепление».