Migración

Animales e insectos Admin Diciembre 21, 2016 0 74
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Monarch clúster, México 2012-13 temporada de invernada (Foto: Wendy Caldwell)

A diferencia de muchos otros insectos en los climas templados, las mariposas monarca no pueden sobrevivir un invierno largo y frío. Cada otoño, los monarcas de América del Norte vuelan hacia el sur para pasar el invierno en lugares de apareamiento. Los reyes son los únicos mariposas para hacer un largo, migración, de dos vías, volar hasta 3.000 millas en el otoño para llegar a su destino de invierno. Sorprendentemente, la masa de inercia de los mismos refugios de invierno, a menudo por los mismos árboles. Su migración es más del tipo que esperamos de los pájaros o las ballenas a los insectos. Sin embargo, a diferencia de las aves y ballenas, los individuos sólo hacen el viaje una vez. Es nietos de sus hijos que retornan al sur en el otoño siguiente.

Algunas otras especies de lepidópteros (mariposas y polillas) viajan largas distancias, pero son por lo general en una dirección, a menudo después de la comida. Este movimiento unidireccional correctamente se llama la emigración. En los países tropicales, las mariposas no migran hacia atrás y adelante como el cambio de las estaciones. Al comienzo de la estación seca, las plantas se marchitan y mariposas alimentos dejan de encontrar un clima más húmedo. Cuando llegan las lluvias, crecen las plantas de alimentos y vuelven las mariposas.

¿Cómo sabes cuándo dejar monarcas?

Las mariposas monarca tienen un ciclo de vida complicado, en el que los monarcas que surgen en diferentes momentos hacen cosas diferentes. Re que surgen en los meses de primavera y verano se transforman reproductiva dentro de unos pocos días. Re emergente en el otoño son de diapausa reproductiva, que es un estado de desarrollo en suspensión de los órganos reproductores. A pesar de estas mariposas parecen adultos de verano, no se aparean o poner huevos hasta la primavera siguiente. Reyes tiene que saber cuándo hay que volar hacia el sur, y aun cuando para iniciar el viaje de regreso al norte.

la migración de otoño

Cuando a finales del verano y principios de otoño soberana emergen de sus pupas, que son física y de comportamiento diferente de los que salen en el verano. El días más cortos, el aire más fresco, y senescencia tártago (envejecimiento) del final del verano desencadena cambios. En la parte norte de su área de distribución, esto ocurre alrededor de finales de agosto, cuando los monarcas comienzan a surgir en diapausa reproductiva. La diapausa es controlada por el sistema nervioso y las hormonas. Los factores ambientales que señalan el inicio de las condiciones desfavorables están implicados en la activación de esta respuesta fisiológica. Estos factores incluyen la duración del día, la temperatura, y la calidad de la planta huésped.

La duración del día: la disminución de la longitud del día es uno de los factores más importantes que causan monarcas emerjan en diapausa reproductiva. En una serie de experimentos, Liz Goehring (U de MN científico estudiante graduado) encontró que los monarcas constantes han sido criados en longitudes de día corto y largo plazo eran en su mayoría reproductiva, mientras que las de cría en la duración del día, disminuyendo eran más propensos a estar en diapausa . Por lo tanto, la conclusión de que tanto la longitud de la variación día que es un importante punto de partida, en lugar de días longitud absoluta.

temperatura: cambios de temperatura también contribuyen a la aparición de la diapausa en monarcas, aunque no tan fuerte como la disminución de la duración del día. Las temperaturas se enfrían en la caída de los estados del norte, pero también comienzan a fluctuar más. Aún podría ser bastante calor durante el día, pero las noches son mucho más fría de lo que son en verano. En la misma serie de experimentos antes mencionados, Liz Goehring encontró que la diapausa era dos veces más probable que ocurra en los monarcas han sido criados en un tratamiento de temperatura fluctuante en el que las temperaturas nocturnas fueron menores (21 ° C / 70 ° F) que las temperaturas diurnas (27 ° C / 80 ° F) que los criados a una temperatura constante (27 ° C / 80 ° F).

Anfitrión calidad de la planta: Otra señal de que los monarcas podían utilizar es la calidad de la planta huésped. Con la llegada del frío, las plantas comienzan a envejecer y sus hojas se vuelven amarillas y se secan. Liz Goehring manipuló la calidad de las plantas en maceta tropical de algodoncillo (Asclepias curassavica) cultivadas en un invernadero de modo que algunos eran jóvenes (de buena calidad) y algunos eran de edad (de mala calidad). Se encontró que los monarcas criadas en plantas viejas eran más propensas a surgir en diapausa que los criados en las plantas jóvenes. Sin embargo, en otro experimento en el que comparaba los esquejes cultivados y silvestres de efecto invernadero de algodoncillo común (A. syriaca), características de la planta huésped no tuvo ningún efecto. Esto puede haber sido debido a los recortes no pueden plantar con mayor precisión transmitir señales cortar plantas de calidad. También 'posible que un efecto de la planta huésped se expresa de forma diferente en curassavica A. y A. syriaca. Sin embargo, el primer experimento sugiere que la calidad de la planta huésped puede ser un importante punto de partida en el inicio de la diapausa en re.

1) Fresh algodoncillo común 2) algodoncillo senescentes.

Estas señales (disminución de la duración del día, las temperaturas fluctuantes, y la mala calidad de la planta huésped) actúan juntos para inducir la diapausa en monarcas. Sin embargo, puede ocurrir en diapausa estás expuesto a una sola señal. Al hacer uso de más de un punto de partida para evaluar el futuro la idoneidad del hábitat actual y el siguiente podría ser una mejor estrategia en ambientes impredecibles.

la migración de primavera

monarcas de América del Norte pasan el dormidero invernal de árboles en los sitios en México y el sur de California. Se agrupan juntos, cubriendo los troncos de árboles y ramas enteras. A medida que termina el invierno y los días se hacen más largos, los monarcas se vuelven más activas y comienzan un periodo de 3-5 semanas de intensa actividad de apareamiento. En México, empiezan a salir de sus perchas durante mediados de marzo, el norte y el este en vuelo en busca de plantas de algodoncillo en la que para poner sus huevos.

El tiempo de realización diapausa parece variar mucho entre los individuos dentro de una colonia de invernada. poblaciones de invernación se componen de monarcas de una zona geográfica amplia, sujeta a una amplia gama de condiciones ambientales. Como resultado, estos monarcas no son todos de la misma edad y no han experimentado las mismas condiciones ambientales. Curiosamente, monarca diapausa parece durar más en mujeres que en hombres.

Hay varios factores que pueden afectar a la progresión de la diapausa en monarcas y desencadenar el desarrollo de los órganos reproductivos. La tasa de desarrollo de la diapausa en los insectos a menudo es impulsada por la temperatura. Otros factores que pueden afectar el desarrollo de diapausa incluyen la duración del día, la humedad, la alimentación, el apareamiento, la disponibilidad de la planta huésped, y la estimulación del daño corporal. Una vez que se haya completado la diapausa, el insecto puede continuar a permanecer en estado latente hasta que las condiciones ambientales son adecuadas.

Disponibilidad de algodoncillo: Re inviernoen zonas forestales, que generalmente contienen pocos, si alguno, las plantas de algodoncillo. De manera óptima, los monarcas no deben iniciar el desarrollo de sus órganos reproductores, a menos que pronto no tendrán acceso a tártago, ya que las mujeres no pueden poner huevos en cualquier otro tipo de sistema. Liz Goehring (U de científico MN) ha llevado a cabo una serie de experimentos sobre el desarrollo reproductivo de los monarcas posteriores a la diapausa. Se ha encontrado que la mayoría de las mujeres no tienen acceso a tártago carecía de ovocitos maduros, mientras que la mayoría con acceso a tártago desarrollaron los huevos maduros dentro de 3-4 días. Por lo tanto, el acceso a tártago estimuló el desarrollo de diapausa post-reproductiva. Sin embargo, todas las hembras han desarrollado huevos maduros dentro de dos semanas para experimentar temperaturas más cálidas, lo que indica que no se requiere de algodoncillo para la finalización de la diapausa.

Monarcas en los sitios de invernación en México se vuelven muy activos como el invierno termina a finales de febrero y puede comenzar el apareamiento. (Foto: Wendy Caldwell)

acoplamiento: Las hembras deben aparearse antes de que puedan poner huevos fértiles, por lo que las mujeres pueden ser más propensos a completar la diapausa y convertirse en la madurez reproductiva después de que se acoplan. Esto se ha encontrado que es el caso en monarcas; postdiapause hembras han producido ovocitos maduros más rápido si se combina. Sin embargo, también no es necesaria para la ovogénesis en monarcas. Las hembras pueden completar diapausa y convertirse en la madurez reproductiva antes de haber acoplado.

La duración del día: Por qué la disminución de la duración del día es muy importante en monarcas para entrar en diapausa de señalización, se puede sospechar que el aumento de la duración del día podría ser importante en la presentación de informes para completar la diapausa. Sin embargo, Liz Goehring encontró ninguna evidencia para apoyar esta hipótesis. En su serie de experimentos, el aumento de la duración del día no tuvo efecto en el desarrollo ovárico de monarca después de la diapausa, aunque puede ser importante en el desencadenamiento de otros cambios relacionados con la finalización de la diapausa.

Condición corporal: condición corporal podría ser importante en la determinación de los monarcas cuando se haya completado la diapausa. Cuanto más largo sea un monarca permanece en diapausa, más energía que utiliza. Se podría pensar que los monarcas en mal estado estaría completa diapausa antes, cuando empiezan a agotar sus reservas de energía. Varios investigadores han encontrado que esto es cierto para los hombres. Encontraron que macho coincidente principios de la temporada (que se completó a principios diapausa) son más delgados y más desigual que los machos todavía posados ​​en el comienzo de la temporada (que todavía están en diapausa). Sin embargo, Liz Goehring encontró evidencia para apoyar la hipótesis opuesta a monarcas femeninos. Él recogió cientos de hembras en un sitio de invernada en México, y se encontró que las hembras más grandes tenían más probabilidades de haber iniciado el desarrollo de los ovarios, lo que sugiere que las hembras de mayor tamaño completo diapausa antes.

¿Cómo encontrar monarcas sitios de hibernación?

La orientación no es bien comprendido en los insectos. En monarcas, la orientación es particularmente misterioso. Al igual que millones de mariposas comienzan su viaje hacia el sur de todas partes del este y central de Norteamérica y terminan en un área muy pequeña en las montañas del centro de México? Sabemos que no aprenden la ruta de sus padres, ya que sólo alrededor de cada quinta generación de monarcas migran. Por lo tanto, es cierto que los monarcas confían en sus instintos en lugar de aprender a encontrar los sitios de hibernación. ¿Qué tipo de instintos podían contar? Otros animales utilizan señales celestes (el sol, la luna o las estrellas), el campo magnético de la Tierra, puntos de referencia (cordilleras o cuerpos de agua), la luz polarizada, la percepción de la energía infrarroja, o una combinación de estas señales. De estos, los dos primeros son considerados los más propensos a las ideas que los monarcas uso, y por lo tanto se han estudiado más.

Sun Compass: Demonarcas migran durante el día, el sol es la inspiración celestial más probable que sea útil al señalar el camino a los sitios de hibernación. Este mecanismo propuesto se llama una brújula solo. Re puede utilizar el ángulo del sol a lo largo del horizonte en combinación con un reloj interno del cuerpo (tal como un ritmo circadiano) para mantener una trayectoria de vuelo suroeste. La forma en que esto funcionaría se ilustra a continuación. Por ejemplo, si el reloj interno de un monarca lee 10:00, a continuación, el rey va a volar al oeste del sol para mantener una dirección del vuelo al sur. Cuando el reloj interno del mediodía ley monarca (12:00), los instintos del monarca dicen que vuele directamente al sol, mientras que durante el día instintos del monarca le dicen a volar hacia el este del sol.

Sin embargo, esto se debe combinar con el uso de otro tipo de señal. Si todos los monarcas del este y central de Norteamérica mantiene un vuelo de Southwest, que podrían no todos terminan en el mismo lugar. E 'se propuso que las cadenas montañosas son importantes puntos de referencia utilizados por los monarcas durante su migración. Por ejemplo, cuando los Reyes de Oriente se reúnen una cadena de montañas, sus instintos pueden diles que gire hacia el sur y siga la sierra. Esta especie de instinto serviría para canalizar monarca a lo largo de la mitad oriental de América del Norte para un área relativamente pequeña en las montañas del centro de México.

brújula: Los científicos han sugerido que los monarcaspueden usar una brújula para orientarse, posiblemente, además de una brújula solar o como un "back-up" Hoja de Ruta en los días nublados cuando no pueden ver el sol. estudios de aves migratorias han indicado que registrar el ángulo formado por el campo magnético de la Tierra y la superficie de la tierra. Estos ángulos apuntando al sur en el hemisferio norte y hacia el norte en el hemisferio sur.

James Kanz (1977) llevaron a cabo experimentos para comprobar la orientación de mariposas migratorias, celebrada en las cámaras de aire cilíndricas. Informó que los monarcas volaron desde las direcciones oeste al sur en días soleados, pero volaron en direcciones aleatorias en los días nublados. Se llegó a la conclusión de que los monarcas utilizan principalmente el sol para orientarse, y que la orientación magnética era poco probable, ya que los monarcas no parecen ser capaces de dirigir al no poder utilizar el sol. Sin embargo, Klaus Scmidt-Koenig (1985) informó pruebas contradictorias. Se registró el cojinete de fugas (la dirección en la que un monarca desaparece de la vista) de los monarcas migratorias silvestres, y encontró que incluso en los días nublados, la mayoría de los monarcas todavía voló en dirección suroeste. Los científicos han intentado más de las pruebas de orientación magnética, pero no han sido capaces de determinar si monarcas utilizan el campo magnético de la tierra para la orientación.

Sin embargo, los investigadores del Laboratorio de Reppert (2014) han demostrado que los monarcas migratorias, de hecho, poseen una brújula magnética que ayuda a guiar a los migrantes al sur de invernada lugares durante la migración de otoño. Sorprendentemente, el uso de la brújula magnética requiere luz UV de onda corta (brújula magnética experimentos anteriores han tenido en cuenta de la luz en este rango). se permite que la luz UV para entrar en el simulador de vuelo, mariposas migratorias orientales constantemente se han orientado hacia el sur. Sensible a la luz magnetosensors residen en las antenas de monarca adulto. Mientras que el consenso de los expertos es que la brújula solar es la brújula para la navegación principal del monarca, los autores sugieren monarcas migratorias utilizan la brújula magnética para aumentar su brújula solar.

genética: Después de la dispersión, la población del Pacífico Central y América del Sur, el Atlántico, y ha perdido la capacidad de migrar. Esto llevó a los investigadores para identificar regiones del gen en los monarcas de América del Norte, que parecen muy diferentes de las poblaciones sedentarias. Kronforst et al. (2014) identificaron 536 genes asociados significativamente con la migración. Un segmento genómico solo parecía ser divergente poblaciones no migran y era extremadamente diferente de la población de América del Norte. Un gen, colágeno IV alfa-1, mostró una alta divergencia entre migración y población no migrante. colágeno IV alfa-1 es un gen importante para la función muscular, y la divergencia de este gen implica la selección de los distintos músculos de vuelo entre las poblaciones de migración y no migratorios. Sorprendentemente, el colágeno IV alfa-1 se regula por disminución en la migración de monarcas, tal vez los prepara para un largo vuelo. Además, los monarcas que migran tuvieron tasas metabólicas bajas que los no migrantes, como resultado de la eficiencia de vuelo del músculo, reduciendo el gasto de energía en los músculos que migran monarcas. Esta evidencia ha llevado a los investigadores a concluir que los cambios en la función muscular concedidos monarcas que migran a la capacidad de volar más lejos y utilizar su energía de manera más eficiente. El Dr. Kronforst utiliza la analogía de un corredor de maratón contra un velocista, "Migración de mariposas son esencialmente atletas de resistencia, mientras que otros son velocistas."

¿Cómo los científicos estudian la migración?

El sorprendente fenómeno de la migración de la monarca ha fascinado a los científicos durante décadas. Muchos métodos han sido empleados en un intento de desentrañar el misterio de la migración de la monarca, incluyendo los programas de marcado, programas de control y métodos técnico-químicas. Muchos de estos programas han involucrado a los ciudadanos de Canadá, Estados Unidos y México en un esfuerzo cooperativo para aprender más acerca de este extraordinario viaje.

Monarch etiquetado (Foto: Wendy Caldwell)

etiquetado: Dr. Fred Urquhart Universidad de Toronto comenzó un programa de marcado en 1930. Después de miles de mariposas etiquetadas y varias décadas de trabajo, se encarama el invierno en las montañas del centro de México finalmente fueron descubiertos en 1975. A pesar de que los residentes locales sabían de las perchas para las generaciones, había informado a nadie de fuera de su área. Este esfuerzo de colaboración continúa hoy en día, ya que trata de averiguar más acerca de este fenómeno migratorio.

El Dr. Chip Taylor, Universidad de Kansas ha continuado el estudio de la migración de la monarca a través de un programa de marcado diferente llamado Monarch Watch. Iniciado en 1991, Monarch Watch es una red de colaboración de cientos de miles de estudiantes, profesores, voluntarios e investigadores dedicados al estudio de la mariposa monarca. Estos participantes que pongan en decenas de miles de monarcas cada año a través de Canadá y los Estados Unidos. A través de la recuperación de la etiqueta de monarcas, hemos aprendido mucho acerca de los caminos a tomar monarcas y la rapidez con que se mueven.

Programas de vigilancia: Otras organizaciones se formaron con el objetivo de control de la migración Monarch de una manera que no requiere la captura y mariposas de marcado. Viaje del Norte es una de estas organizaciones. E 'fue fundada en 1991 con dos objetivos en mente: mejorar la enseñanza de las ciencias y las matemáticas y el estudio de diferentes especies de animales migratorios. Viaje al norte con escolares de todos los estados de los EE.UU. y 7 provincias de Canadá. Estos estudiantes reportaron los primeros avistamientos de mariposas monarca cada primavera. A través de estas relaciones, somos capaces de saber cuándo y dónde monarcas viajan a medida que migran al norte en la primavera.

De Texas Monarch Watch es otra organización que recluta a los ciudadanos para recoger datos sobre migración de la monarca. El Dr. Bill Calvert, Texas Parques y Vida Silvestre, ha organizado este programa en un intento de comprender el movimiento de los monarcas a través de Texas durante su migración otoñal a México y al norte de su migración de primavera. Los voluntarios llaman en los informes de los avistamientos monarca, que proporciona información sobre dónde, cuándo y cuántas monarcas que han visto. Esta información nos ayuda a saber acerca de las principales rutas migratorias a través de Texas y avistamientos que comparan lo largo de varios años, con el tiempo, se puede aprender acerca de cómo el clima influye en la migración de la monarca.

Otros programas de monitoreo son el proyecto de monitoreo Monarch ejecutar a través del Centro de mayo de aves Observatorio del Cabo para la Investigación y Educación y el proyecto de migración Monarch occidental dirigido por Dan Hillburn el Departamento de Agricultura de Oregon.

isótopos estables: isótopos establesson versiones diferentes de átomos regulares tienen diferentes masas. Por ejemplo, el isótopo común de hidrógeno tiene un protón y un electrón. El isótopo de hidrógeno calleddeuterium también tiene un neutrón, y es casi dos veces más pesado que el isótopo común de hidrógeno. Los científicos pueden utilizar estas diferencias entre los átomos de un mismo elemento para identificar la "firma" de suelo fértil de la que un monarca fuente. Pueden hacer esto porque las diferentes partes del mundo tienen diferentes cantidades de los diferentes isótopos de un elemento en particular. La lluvia es la causa probable de la diferencia de los isótopos de hidrógeno, pero otros fenómenos meteorológicos y puede causar variaciones en la geología y otros isótopos de hidrógeno. Cuando las plantas absorben el agua, que obtienen un patrón de isótopos que refleja la de su región geográfica. Cuando las larvas de monarca comer las plantas de algodoncillo, que "heredan" este patrón de isótopos también. Los científicos pueden identificar en primer lugar el isótopo "firma" de diversas regiones geográficas, a continuación, determinar el patrón de isótopos de un monarca para determinar sobre su origen. (Para una descripción más detallada de cómo funciona, visite el "por qué" archivos de isótopos estables y la migración de la monarca.)

Leonard Wassenaar y Keith Hobson de Medio Ambiente de Canadá, Saskatoon, Canadá, llevaron a cabo un estudio de campo en la que se recogen las mariposas monarca de 13 sitios de invernada conocidos en México y se analizaron todos los monarcas para determinar su patrón de isótopos. Luego combinaron estos patrones isotópicos, con "firmas" que había identificado previamente. Ellos encontraron que aproximadamente la mitad de los 597 monarcas originalmente recogidos en el maíz y la soja de la correa de la región central.

genética: análisis genético se está convirtiendo en un método cada vez más popular para investigar las bases de genética molecular de la migración. Kronforst et al. 2014 secuenciación de genes utilizados para comparar los genomas de 101 Danao de todo el mundo. análisis genómico comparativo usando polimorfismos de nucleótido único (SNP) han puesto de manifiesto las variaciones en los genomas de Danao ha mostrado un monarca árbol evolutivo. Este árbol reveló que la población migratoria de América del Norte se situó en la base significa ser la especie más estrechamente relacionada con el ancestro común de todos los monarcas. Sus hallazgos sugieren que el monarca se inició en el sur de Estados Unidos y norte de México, por lo que la migración anual como los glaciares se retiraron. Estos análisis genético también permitió a los investigadores infieren los patrones de distribución de las poblaciones de monarca no migratorias. El análisis genético también se ha utilizado para identificar genes implicados en la migración (véase "¿Cómo Reyes encontrar los sitios de hibernación?).

referencias

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