Algumas borboletas-monarca não migram

Os monarcas são mais conhecidos por sua incrível migração de longa distância do extremo norte do Canadá até o inverno no México. Mas você sabia que essas borboletas monarcas da América do Norte são as únicas que migram?

Borboletas monarcas (Danaus plexippus) também vivem na América Central e do Sul, no Caribe, na Austrália e até em partes da Europa e Nova Guiné. Mas todos esses monarcas são sedentários, o que significa que permanecem no mesmo lugar e não migram.

Os cientistas levantaram a hipótese de que os monarcas migratórios norte-americanos eram descendentes de uma população sedentária e que esse grupo de borboletas desenvolveu a capacidade de migrar. Mas um estudo genético recente sugere que o oposto pode ser verdadeiro.

Pesquisadores da Universidade de Chicago mapearam o genoma monarca e acreditam que identificaram o gene responsável pelo comportamento migratório nas borboletas da América do Norte. Os cientistas compararam mais de 500 genes em borboletas-monarca migratórias e não-migratórias e descobriram apenas um gene que é consistentemente diferente nas duas populações de monarcas. Um gene conhecido como colágeno IV α-1, envolvido na formação e função dos músculos de vôo, é expresso em níveis bastante reduzidos nos monarcas migratórios. Essas borboletas consomem menos oxigênio e têm taxas metabólicas mais baixas durante os vôos, tornando-as mais eficientes. Eles estão melhor equipados para viagens de longa distância do que seus primos sedentários. Monarcas não-migratórios, de acordo com os pesquisadores, voam mais rápido e mais forte, o que é bom para voos de curto prazo, mas não para uma viagem de vários milhares de quilômetros.

A equipe da Universidade de Chicago também usou essa análise genética para observar a ancestralidade do monarca e concluiu que as espécies realmente se originaram com a população migratória na América do Norte. Eles acreditam que os monarcas se dispersaram pelos oceanos milhares de anos atrás, e cada nova população perdeu seu comportamento migratório independentemente.

_Fontes:

• _{Borboleta monarca, Danaus plexippus Linnaeus, por Andrei Sourakov, extensão IFAS da Universidade da Flórida. Acessado on-line em 8 de junho de 2015.}
• _{Segredos genéticos da borboleta monarca revelados, University of Chicago Medicine, 2 de outubro de 2014. Acessado on-line em 8 de junho de 2015.}

Voluntários - cidadãos comuns interessados ​​em borboletas - contribuíram com grande parte dos dados que ajudaram os cientistas a aprender como e quando as monarcas migram na América do Norte. Na década de 1940, o zoólogo Frederick Urquhart desenvolveu um método para marcar borboletas-monarca, afixando uma pequena etiqueta adesiva na asa. Urquhart esperava que, marcando as borboletas, ele tivesse uma maneira de rastrear suas viagens. Ele e sua esposa Nora marcaram milhares de borboletas, mas logo perceberam que precisariam de muito mais ajuda para marcar borboletas suficientes para fornecer dados úteis.

Em 1952, os Urquharts recrutaram seus primeiros cientistas cidadãos, voluntários que ajudaram a rotular e liberar milhares de borboletas-monarca. As pessoas que encontraram borboletas marcadas foram convidadas a enviar suas descobertas para Urquhart, com detalhes sobre quando e onde os monarcas foram encontrados. A cada ano, eles recrutavam mais voluntários, que por sua vez etiquetavam mais borboletas e, lentamente, Frederick Urquhart começou a mapear os caminhos migratórios que os monarcas seguiram no outono. Mas para onde estavam indo as borboletas?

Finalmente, em 1975, um homem chamado Ken Brugger ligou para os Urquharts do México para relatar os avistamentos mais importantes até o momento. Milhões de borboletas-monarca foram reunidas em uma floresta no centro do México. Várias décadas de dados coletados por voluntários levaram os Urquharts às áreas invernadas anteriormente desconhecidas das borboletas-monarcas.

Embora vários projetos de identificação continuem hoje, há também um novo projeto de ciência cidadã que visa ajudar os cientistas a aprender como e quando os monarcas retornam na primavera. Por meio do Journey North, um estudo baseado na Web, os voluntários relatam a localização e a data de seus primeiros avistamentos de monarcas nos meses de primavera e verão.

Você está interessado em se voluntariar para coletar dados sobre a migração monarca em sua área? Saiba mais: Voluntário com um projeto de ciência do cidadão monarca.

_Fontes:

• _{Dr. Fred Urquhart - In Memoriam, Monarch Watch, Universidade do Kansas. Acessado on-line em 8 de junho de 2015.}
• _{Marcando monarcas, Monarch Watch, Universidade do Kansas. Acessado on-line em 8 de junho de 2015.}
• _{As vias de migração das borboletas monarcas no leste da América do Norte reveladas por cientistas cidadãos, Elizabeth Howard e Andrew K. Davis, Jornal de Conservação de Insetos, 2008. (PDF) Acesso em 8 de junho de 2015.}
• _{Documentando os movimentos de primavera das borboletas-monarca com a Jornada Norte, uma ciência cidadã Programa, de Elizabeth Howard e Andrew K. Davis. Em Monarch Butterfly Biology & Conservation, por Karen Suzanne Oberhauser e Michelle J. Solensk.}

A descoberta de onde as borboletas monarcas foram a cada inverno levantou imediatamente uma nova questão: como uma borboleta encontra o caminho para uma floresta remota, a milhares de quilômetros de distância, se nunca esteve lá antes?

Em 2009, uma equipe de cientistas da Universidade de Massachusetts desvendou parte desse mistério quando mostrou como uma borboleta monarca usa suas antenas para seguir o sol. Por décadas, os cientistas acreditavam que os monarcas deveriam estar seguindo o sol para encontrar o caminho para o sul, e que as borboletas estavam ajustando sua direção enquanto o sol se movia através do céu de horizonte a horizonte.

Antenas de insetos eram há muito entendidas como servindo como receptores para sinais químicos e táteis. Mas os pesquisadores da UMass suspeitaram que eles também poderiam ter um papel na maneira como os monarcas processavam pistas de luz durante a migração. Os cientistas colocaram borboletas monarcas em um simulador de vôo e removeram as antenas de um grupo de borboletas. Enquanto as borboletas com antenas voavam para o sudoeste, como de costume, os monarcas sem antenas saíam descontroladamente do curso.

A equipe então investigou o relógio circadiano no cérebro do monarca - os ciclos moleculares que respondem a mudanças na luz do sol entre noite e dia - e descobriu que ainda estava funcionando normalmente, mesmo após a remoção das antenas. As antenas pareciam interpretar sinais de luz independentes do cérebro.

Para confirmar esta hipótese, os pesquisadores novamente dividiram os monarcas em dois grupos. Para o grupo controle, eles revestiram as antenas com esmalte transparente que ainda permitia a penetração da luz. Para o teste ou grupo de variáveis, eles usaram tinta de esmalte preto, impedindo efetivamente que os sinais de luz chegassem às antenas. Como previsto, os monarcas com antenas disfuncionais voaram em direções aleatórias, enquanto aqueles que ainda podiam detectar luz com suas antenas continuaram o curso.

Mas tinha que haver mais do que simplesmente seguir o sol, porque mesmo em dias extremamente nublados, os monarcas continuavam a voar para o sudoeste sem falhas. As borboletas-monarca também poderiam estar seguindo o campo magnético da Terra? Os pesquisadores da UMass decidiram investigar essa possibilidade e, em 2014, publicaram os resultados de seu estudo.

Desta vez, os cientistas colocaram borboletas monarcas em simuladores de vôo com campos magnéticos artificiais, para que pudessem controlar a inclinação. As borboletas voaram na direção sul usual, até os pesquisadores reverterem a inclinação magnética - então as borboletas deram uma volta e voaram para o norte.

Um último experimento confirmou que essa bússola magnética era dependente da luz. Os cientistas usaram filtros especiais para controlar os comprimentos de onda da luz no simulador de vôo. Quando os monarcas foram expostos à luz na faixa espectral ultravioleta A / azul (380 nm a 420 nm), eles permaneceram em seu curso sul. A luz na faixa de comprimento de onda acima de 420nm fazia os monarcas voar em círculos.

_Fonte:

• _{Relógios circadianos das antenas coordenam a orientação da bússola solar nas borboletas-monarca migratóriasChristine Merlin, Robert J. Gegear e Steven M. Reppert, Ciência 25 de setembro de 2009: vol. 325. Acessado on-line em 8 de junho de 2015.}
• _{Borboleta 'GPS' encontrada nas antenas, por Judith Burns, BBC News, 25 de setembro de 2009. Acessado on-line em 8 de junho de 2015.}
• _{Cientistas mostram que borboletas-monarca empregam bússola magnética durante a migração, por Jim Fessenden, UMass Medical Schools, 24 de junho de 2014. Acessado on-line em 8 de junho de 2015.}

Graças a décadas de marcação de registros e observações de pesquisadores e entusiastas monarcas, sabemos um pouco sobre como os monarcas gerenciam esse migração de longa queda.

Em março de 2001, uma borboleta etiquetada foi recuperada no México e reportada a Frederick Urquhart. Urquhart verificou seu banco de dados e descobriu que este monarca masculino saudável (tag # 40056) foi originalmente identificado em Grand Manan Island, New Brunswick, Canadá, em agosto de 2000. Esse indivíduo voou um recorde de 2.750 milhas e foi a primeira borboleta marcada nesta área do Canadá que foi confirmada para concluir a viagem ao México.

Como um monarca voa uma distância tão incrível em asas tão delicadas? Os monarcas migrantes são especialistas na subida, permitindo que os ventos de cauda predominantes e as frentes frias do sul os empurram por centenas de quilômetros. Em vez de gastar energia batendo em suas asas, eles pousam nas correntes de ar, corrigindo sua direção conforme necessário. Pilotos de planadores relataram compartilhar os céus com monarcas a uma altitude de 11.000 pés.

Quando as condições são ideais para a subida, os monarcas em migração podem permanecer no ar por até 12 horas por dia, cobrindo distâncias de 200 a 400 milhas.

_Fontes:

• _{"Borboleta monarca, Danaus plexippus EU. (Lepidoptera: Danaidae), "de Thomas C. Emmel e Andrei Sourakov, Universidade da Flórida. Enciclopédia de Entomologia, 2^nd edição, editada por John L. Capinera.}
• _{Tag e liberação do monarca, Site do Virginia Living Museum. Acessado on-line em 8 de junho de 2015.}
• _{Maior migração monarca - o vôo recorde, Viagem para o norte. Acessado on-line em 8 de junho de 2015.}

Alguém poderia pensar que uma criatura que voa vários milhares de quilômetros gastaria uma boa quantidade de energia em fazê-lo e, portanto, chegar à linha de chegada consideravelmente mais leve do que quando começou sua jornada, direita? Não é assim para a borboleta monarca. Os monarcas, na verdade, ganham peso durante sua longa migração para o sul e chegam ao México parecendo bastante gordos.

Um monarca deve chegar ao habitat de inverno do México com gordura corporal suficiente para sobreviver ao inverno. Uma vez estabelecido na floresta de oyumel, o monarca permanecerá inativo por 4-5 meses. Além de um vôo raro e breve para beber água ou um pouco de néctar, o monarca passa o inverno escondido com milhões de outras borboletas, descansando e esperando a primavera.

Então, como uma borboleta monarca ganha peso durante um voo de mais de 3.000 milhas? Conservando energia e alimentando o máximo possível ao longo do caminho. Uma equipe de pesquisa liderada por Lincoln P. Brower, um especialista em monarca de renome mundial, estudou como os monarcas se alimentam da migração e do inverno.

Quando adultos, os monarcas bebem o néctar das flores, que é essencialmente açúcar, e os convertem em lipídios, que fornecem mais energia por peso que o açúcar. Mas a carga lipídica não começa na idade adulta. Lagartas-monarca se alimentam constantementee acumulam pequenas reservas de energia que sobrevivem amplamente à pupação. Uma borboleta recém-emergida já possui alguns estoques iniciais de energia sobre os quais construir. Os monarcas migrantes constroem suas reservas de energia ainda mais rapidamente, pois estão em um estado de pausa reprodutiva e não gastam energia em acasalamento e reprodução.

Os monarcas migratórios crescem antes de começar sua jornada para o sul, mas também fazem paradas frequentes para se alimentar ao longo do caminho. Outono fontes de néctar são extremamente importantes para o sucesso da migração, mas não são particularmente exigentes quanto ao local onde se alimentam. No leste dos EUA, qualquer prado ou campo em flor funcionará como um posto de abastecimento para os monarcas em migração.

Brower e seus colegas observaram que a conservação de plantas de néctar no Texas e no norte do México pode ser crucial para sustentar a migração monarca. As borboletas se reúnem nessa região em grande número, alimentando-se com entusiasmo para aumentar seus estoques lipídicos antes de concluir a etapa final da migração.

_Fontes:

• _{"Borboleta monarca, Danaus plexippus EU. (Lepidoptera: Danaidae), "de Thomas C. Emmel e Andrei Sourakov, Universidade da Flórida. Enciclopédia de Entomologia, 2^nd edição, editada por John L. Capinera.}
• _{Abastecendo a migração de outono da borboleta monarcaLincoln P. Linda S. Brower Fink e Peter Walford, Biologia Integrativa e Comparada, Vol. 46, 2006. Acessado on-line em 8 de junho de 2015.}