Beberapa Kupu-Kupu Monarch Jangan Bermigrasi

Para raja terkenal karena migrasi mereka yang luar biasa dan jarak jauh dari utara ke Kanada ke daerah musim dingin mereka di Meksiko. Tapi tahukah Anda bahwa kupu-kupu raja Amerika Utara ini adalah satu-satunya yang bermigrasi?

Kupu-kupu raja (Danaus plexippus) juga hidup di Amerika Tengah dan Selatan, di Karibia, di Australia, dan bahkan di beberapa bagian Eropa dan Papua. Tetapi semua raja ini menetap, artinya mereka tinggal di satu tempat dan tidak bermigrasi.

Para ilmuwan telah lama berhipotesis bahwa raja bermigrasi Amerika Utara adalah keturunan dari populasi yang menetap, dan bahwa kelompok kupu-kupu yang satu ini mengembangkan kemampuan untuk bermigrasi. Tetapi sebuah studi genetik baru-baru ini menunjukkan yang sebaliknya mungkin benar.

Para peneliti di University of Chicago memetakan genom raja, dan percaya mereka telah menunjuk gen yang bertanggung jawab atas perilaku migrasi di kupu-kupu Amerika Utara. Para ilmuwan membandingkan lebih dari 500 gen pada kupu-kupu raja bermigrasi dan tidak bermigrasi, dan menemukan hanya satu gen yang secara konsisten berbeda dalam dua populasi raja. Gen yang dikenal sebagai kolagen IV α-1, yang terlibat dalam pembentukan dan fungsi otot-otot terbang, diekspresikan pada tingkat yang sangat berkurang pada raja bermigrasi. Kupu-kupu ini mengonsumsi lebih sedikit oksigen dan memiliki tingkat metabolisme yang lebih rendah selama penerbangan, menjadikannya selebaran yang lebih efisien. Mereka lebih siap untuk perjalanan jarak jauh daripada sepupu mereka yang tidak banyak bergerak. Para raja yang tidak bermigrasi, menurut para peneliti, terbang lebih cepat dan lebih keras, yang bagus untuk penerbangan jangka pendek tetapi tidak untuk perjalanan beberapa ribu mil.

Tim Universitas Chicago juga menggunakan analisis genetik ini untuk melihat nenek moyang raja, dan menyimpulkan bahwa spesies tersebut sebenarnya berasal dari populasi migrasi di Amerika Utara. Mereka percaya para raja tersebar di lautan ribuan tahun yang lalu, dan setiap populasi baru kehilangan perilaku migrasi secara mandiri.

_Sumber:

• _{Monarch Butterfly, Danaus plexippus Linnaeus, oleh Andrei Sourakov, University of Florida Extension IFAS. Diakses online 8 Juni 2015.}
• _{Rahasia genetik dari kupu-kupu raja terungkap, Universitas Kedokteran Chicago, 2 Oktober 2014. Diakses online 8 Juni 2015.}

Relawan - warga negara biasa yang memiliki minat pada kupu-kupu - telah berkontribusi banyak data yang membantu para ilmuwan mempelajari bagaimana dan kapan raja bermigrasi di Amerika Utara. Pada tahun 1940-an, ahli zoologi Frederick Urquhart mengembangkan metode penandaan kupu-kupu raja dengan menempelkan label perekat kecil ke sayap. Urquhart berharap bahwa dengan menandai kupu-kupu, ia akan memiliki cara untuk melacak perjalanan mereka. Dia dan istrinya Nora menandai ribuan kupu-kupu, tetapi segera menyadari bahwa mereka akan membutuhkan lebih banyak bantuan untuk menandai cukup banyak kupu-kupu untuk memberikan data yang bermanfaat.

Pada tahun 1952, Urquharts mendaftarkan ilmuwan warga negara pertama mereka, sukarelawan yang membantu memberi label dan melepaskan ribuan kupu-kupu raja. Orang-orang yang menemukan kupu-kupu yang diberi tag diminta untuk mengirim temuan mereka ke Urquhart, dengan perincian tentang kapan dan di mana para raja itu ditemukan. Setiap tahun, mereka merekrut lebih banyak sukarelawan, yang pada gilirannya menandai lebih banyak kupu-kupu, dan perlahan-lahan, Frederick Urquhart mulai memetakan jalur migrasi yang diikuti para raja di musim gugur. Tapi kemana perginya kupu-kupu itu?

Akhirnya, pada tahun 1975, seorang pria bernama Ken Brugger menelepon Urquharts dari Meksiko untuk melaporkan penampakan paling penting hingga saat ini. Jutaan kupu-kupu raja dikumpulkan di hutan di Meksiko tengah. Beberapa dekade data yang dikumpulkan oleh sukarelawan telah membawa Urquharts ke tempat musim dingin yang sebelumnya tidak diketahui dari kupu-kupu raja.

Sementara beberapa proyek penandaan berlanjut hari ini, ada juga proyek sains warga negara baru yang bertujuan membantu para ilmuwan mempelajari bagaimana dan kapan para raja kembali pada musim semi. Melalui Journey North, sebuah studi berbasis web, para relawan melaporkan lokasi dan tanggal penampakan raja pertama mereka di musim semi dan musim panas.

Apakah Anda tertarik untuk menjadi sukarelawan untuk mengumpulkan data tentang migrasi raja di daerah Anda? Cari tahu lebih lanjut: Relawan dengan Proyek Ilmu Pengetahuan Monarki Kerajaan.

_Sumber:

• _{Fred Urquhart - In Memoriam, Monarch Watch, Universitas Kansas. Diakses online 8 Juni 2015.}
• _{Menandai Monarchs, Monarch Watch, Universitas Kansas. Diakses online 8 Juni 2015.}
• _{Jalur terbang migrasi jatuh kupu-kupu raja di Amerika Utara bagian timur diungkapkan oleh ilmuwan warga, Elizabeth Howard dan Andrew K. Davis, Jurnal Konservasi Serangga, 2008. (PDF) Diakses online 8 Juni 2015.}
• _{Mendokumentasikan Gerakan Musim Semi Kupu-kupu Raja dengan Journey North, sebuah Ilmu Pengetahuan Warga Program, oleh Elizabeth Howard dan Andrew K. Davis. Dalam Monarch Butterfly Biology & Conservation, oleh Karen Suzanne Oberhauser dan Michelle J. Solensk.}

Penemuan kemana kupu-kupu raja pergi setiap musim dingin segera menimbulkan pertanyaan baru: bagaimana apakah seekor kupu-kupu menemukan jalannya ke hutan terpencil, ribuan mil jauhnya, jika tidak pernah ada di sana sebelum?

Pada tahun 2009, sebuah tim ilmuwan di University of Massachusetts mengungkap sebagian dari misteri ini ketika mereka menunjukkan bagaimana kupu-kupu raja menggunakan antenanya untuk mengikuti matahari. Selama beberapa dekade, para ilmuwan percaya para raja harus mengikuti matahari untuk menemukan jalan ke selatan, dan bahwa kupu-kupu itu menyesuaikan arah ketika matahari bergerak melintasi langit dari cakrawala ke cakrawala.

Antena serangga telah lama dipahami sebagai reseptor untuk isyarat kimia dan sentuhan. Tetapi para peneliti UMass menduga mereka mungkin memainkan peran dalam bagaimana para raja memproses isyarat cahaya ketika bermigrasi juga. Para ilmuwan menempatkan kupu-kupu raja dalam simulator penerbangan, dan mengeluarkan antena dari satu kelompok kupu-kupu. Sementara kupu-kupu dengan antena terbang ke barat daya, seperti biasa, antena tanpa raja berjalan liar.

Tim kemudian menyelidiki jam sirkadian di otak raja - siklus molekuler yang merespons perubahan sinar matahari antara malam dan siang - dan menemukan itu masih berfungsi normal, bahkan setelah pemindahan kupu-kupu antena. Antena itu tampaknya menafsirkan isyarat cahaya yang tidak tergantung pada otak.

Untuk mengkonfirmasi hipotesis ini, para peneliti sekali lagi membagi raja menjadi dua kelompok. Untuk kelompok kontrol, mereka melapisi antena dengan enamel bening yang masih memungkinkan cahaya menembus. Untuk kelompok uji atau variabel, mereka menggunakan cat enamel hitam, yang secara efektif menghalangi sinyal cahaya dari mencapai antena. Seperti yang diperkirakan, para raja dengan antena disfungsional terbang ke arah acak, sementara mereka yang masih bisa mendeteksi cahaya dengan antena mereka tetap saja.

Tetapi harus ada lebih dari sekadar mengikuti matahari, karena bahkan pada hari-hari yang sangat mendung, para raja terus terbang ke barat daya tanpa gagal. Mungkinkah kupu-kupu raja juga mengikuti medan magnet Bumi? Para peneliti UMass memutuskan untuk menyelidiki kemungkinan ini, dan pada tahun 2014, mereka menerbitkan hasil penelitian mereka.

Kali ini, para ilmuwan menempatkan kupu-kupu raja dalam simulator penerbangan dengan medan magnet buatan, sehingga mereka bisa mengendalikan kecenderungannya. Kupu-kupu terbang ke arah selatan seperti biasanya, sampai para peneliti membalikkan kecenderungan magnetiknya - kemudian kupu-kupu itu melakukan gerakan wajah dan terbang ke utara.

Satu percobaan terakhir mengkonfirmasi bahwa kompas magnetik ini tergantung cahaya. Para ilmuwan menggunakan filter khusus untuk mengontrol panjang gelombang cahaya di simulator penerbangan. Ketika para raja terpapar cahaya dalam kisaran spektral ultra / biru (380nm hingga 420nm), mereka tetap berada di jalur selatan. Cahaya dalam kisaran panjang gelombang di atas 420nm membuat para raja terbang berputar-putar.

_Sumber:

• _{Jam Sirkuit Antena Mengoordinasikan Orientasi Kompas Matahari pada Kupu-kupu Raja Bermigrasi, Christine Merlin, Robert J. Gegear, Dan Steven M. Reppert, Ilmu 25 September 2009: Vol. 325. Diakses online 8 Juni 2015.}
• _{Kupu-kupu 'GPS' ditemukan di antena, oleh Judith Burns, BBC News, 25 September 2009. Diakses online 8 Juni 2015.}
• _{Para ilmuwan menunjukkan bahwa kupu-kupu raja menggunakan kompas magnetik selama migrasi, oleh Jim Fessenden, Sekolah Kedokteran UMass, 24 Juni 2014. Diakses online 8 Juni 2015.}

Berkat dekade penandaan catatan dan pengamatan oleh para peneliti dan penggemar raja, kami tahu sedikit tentang bagaimana raja mengelola sedemikian rupa. migrasi musim gugur yang panjang.

Pada bulan Maret 2001, seekor kupu-kupu yang ditandai telah ditemukan di Meksiko dan dilaporkan ke Frederick Urquhart. Urquhart memeriksa databasenya dan menemukan raja lelaki yang baik hati ini (tag # 40056) pada awalnya ditandai di Pulau Grand Manan, New Brunswick, Kanada, pada Agustus 2000. Individu ini terbang dengan rekor 2.750 mil, dan merupakan kupu-kupu pertama yang ditandai di wilayah Kanada ini yang dikonfirmasi untuk menyelesaikan perjalanan ke Meksiko.

Bagaimana seorang raja menerbangkan jarak yang begitu luar biasa pada sayap yang begitu halus? Raja yang bermigrasi adalah ahli dalam melonjak, membiarkan penarik yang ada dan front dingin selatan mendorong mereka sepanjang ratusan mil. Alih-alih mengeluarkan energi mengepakkan sayap mereka, mereka meluncur di arus udara, mengoreksi arah mereka sesuai kebutuhan. Pilot pesawat Glider melaporkan berbagi langit dengan para raja di ketinggian setinggi 11.000 kaki.

Ketika kondisi ideal untuk melonjak, raja yang bermigrasi mungkin tetap berada di udara hingga 12 jam per hari, menempuh jarak hingga 200-400 mil.

_Sumber:

• _{"Kupu-kupu raja, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae), "oleh Thomas C. Emmel dan Andrei Sourakov, Universitas Florida. Ensiklopedia Entomologi, 2^nd edisi, diedit oleh John L. Capinera.}
• _{Tag & Rilis Monarch, Situs web Virginia Living Museum. Diakses online 8 Juni 2015.}
• _{Migrasi Monarki Terpanjang - Penerbangan Rekor, Perjalanan Utara. Diakses online 8 Juni 2015.}

Orang akan berpikir bahwa makhluk yang terbang beberapa ribu mil akan mengeluarkan banyak energi melakukannya, dan karena itu tiba di garis finish jauh lebih ringan daripada ketika memulai perjalanannya, Baik? Tidak demikian untuk kupu-kupu raja. Raja sebenarnya menambah berat badan selama migrasi panjang mereka ke selatan, dan tiba di Meksiko tampak agak gemuk.

Seorang raja harus tiba di habitat musim dingin Meksiko dengan cukup lemak tubuh untuk membuatnya melalui musim dingin. Setelah menetap di hutan oyumel, raja akan tetap diam selama 4-5 bulan. Selain penerbangan singkat yang langka untuk minum air atau nektar kecil, raja menghabiskan musim dingin dengan jutaan kupu-kupu lainnya, beristirahat dan menunggu musim semi.

Jadi, bagaimana kupu-kupu raja mendapatkan berat badan selama penerbangan lebih dari 2.000 mil? Dengan menghemat energi dan memberi makan sebanyak mungkin di sepanjang jalan. Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Lincoln P. Brower, seorang ahli raja terkenal di dunia, telah mempelajari bagaimana para raja mengisi bahan bakar untuk migrasi dan musim dingin.

Sebagai orang dewasa, raja minum nektar bunga, yang pada dasarnya adalah gula, dan mengubahnya menjadi lipid, yang menyediakan lebih banyak energi per berat daripada gula. Tetapi pemuatan lipid tidak dimulai saat dewasa. Ulat raja makan secara konstan, dan mengumpulkan simpanan energi kecil yang sebagian besar bertahan hidup kepompong. Seekor kupu-kupu yang baru muncul telah memiliki beberapa simpanan energi awal untuk membangunnya. Para raja migran membangun cadangan energi mereka lebih cepat, karena mereka berada dalam keadaan diapause reproduksi dan tidak mengeluarkan energi untuk kawin dan berkembang biak.

Para raja yang bermigrasi banyak jumlahnya sebelum mereka memulai perjalanan ke selatan, tetapi mereka juga sering berhenti untuk memberi makan di sepanjang jalan. Jatuh sumber nektar sangat penting untuk keberhasilan migrasi mereka, tetapi mereka tidak terlalu pilih-pilih tempat mereka makan. Di A.S. timur, setiap padang rumput atau ladang yang sedang mekar akan berfungsi sebagai stasiun pengisian bahan bakar untuk migrasi raja.

Brower dan koleganya telah mencatat bahwa konservasi tanaman nektar di Texas dan Meksiko utara mungkin penting untuk mempertahankan migrasi raja. Kupu-kupu berkumpul di wilayah ini dalam jumlah besar, memberi makan dengan sungguh-sungguh untuk meningkatkan simpanan lemaknya sebelum menyelesaikan tahap akhir migrasi.

_Sumber:

• _{"Kupu-kupu raja, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae), "oleh Thomas C. Emmel dan Andrei Sourakov, Universitas Florida. Ensiklopedia Entomologi, 2^nd edisi, diedit oleh John L. Capinera.}
• _{Memicu migrasi jatuh kupu-kupu raja, Lincoln P. Brower, Linda S. Fink, dan Peter Walford, Biologi Integratif dan Komparatif, Vol. 46, 2006. Diakses online 8 Juni 2015.}