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墨西哥利用国际原子能机构数据研究蝴蝶迁徙

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Scientists studied the migration of six butterflies with isotopes

科学家们利用同位素研究了六种蝴蝶的迁徙情况:美国鼻蝶(Libytheana carinenta)、皇后蝶(Danaus gilippus)、无云硫蝶(Phoebis sennae)、莱莉亚皇后蝶(Asterocampa Leilia)、斑纹蝶(Euptoieta claudia)和南方狗脸蝶(Zerene cesonia)。(图/S. Bright、V. Charny、J. Gallagher和J. Green)

通过利用原子能机构数据库和稳定同位素方法,科学家们成功确定了包括蝴蝶在内的几种昆虫的迁移路径。在最近发表在《多样性》杂志上的一篇论文中,一组科学家介绍了六种蝴蝶从加拿大和美国迁移到墨西哥的研究结果。这是首个确定墨西哥境内几种蝴蝶物种的起源和迁移路径的研究。基于这些科学数据,有关当局可以制定战略,在这些昆虫的旅程中保护它们。

“了解蝴蝶在迁徙过程中的来源,有助于为保护其繁殖区的资源可能需要的保护战略提供信息。同样,了解蝴蝶在冬季的去处有助于保护它们在此期间的栖息地。”原子能机构同位素水文学实验室前负责人Leonard Wassenaar说,“如果不使用同位素方法,就无法建立蝴蝶年度生命周期中地理位置之间的联系。

”这项研究的基础是测量雨水中的氘——一种稀有的氢同位素,而雨水被动物和人类直接摄入。由于雨水及其中的氘成分在降雨地区是独一无二的,因此雨水氘含量可作为一个直接标记,科学家可通过测量毛发、翅膀、爪子、羽毛或骨骼中的氘含量来确定出生在不同地区的个体动物的来源。对于蝴蝶来说,氘含量是在翅膀中测量的,显示出昆虫出生的地区。

虽然几十年来同位素已被用来精确地确定一些昆虫,如帝王蝶(Danaus plexippus)的迁徙路径,但在墨西哥和其他国家,其他几十种蝴蝶、昆虫和其他迁徙动物的迁徙模式和路径仍有待确定。

蝴蝶迁徙模式:链式、跳跃式和泛混合式

研究显示,为了过冬,六种蝴蝶中有四种从美国北部或加拿大南部迁徙到墨西哥。这项研究还揭示了有关蝴蝶物种迁徙方式的更多信息。

长途迁徙蝴蝶:美国鼻蝶、斑纹蝶、皇后蝶和狗脸蝶。每张地图上颜色越深的区域,来自这些地区的蝴蝶在墨西哥的存在就越多。(图/西安大略大学)

研究发现,美洲鼻蝶(Libytheana carinenta)的迁徙路线最长,其迁徙为“链式迁徙”。这意味着,出生在次大陆北部的美国鼻蝶只有在出生在南部的鼻蝶已进一步向南迁徙之后,才在墨西哥定居过冬。

另一方面,人们观察到皇后蝶(Danaus gilippus)在次大陆进行了“跳跃式迁徙”。这意味着,出生在次大陆南部地区的皇后蝶个体会飞向更远的南方。然而,研究发现,它们在北方出生的同类在冬季比在南方出生的蝴蝶向南飞得更远,换句话说,它们比在南方出生的蝴蝶“跳”得更远。

第三种蝴蝶是南方狗脸蝶(Zerene cesonia),人们发现它们采取“泛混合式”迁徙,也就是说个体蝴蝶在迁徙途中相互混合并定居在一起,而不管它们来自哪个地区。

根据蝴蝶翅膀确定其出生地

为了研究这六种蝴蝶的迁徙路径,科学家们在一条几种迁徙蝴蝶经常出没的特定山谷公路上收集了一些被过往车辆撞死的蝴蝶样本。样本采集时间为2019年9月至11月。为了确定迁移路径,科学家们通过分析翅膀中的氘,并将其与原子能机构数据库中存在的雨水同位素数据进行比较,确定了它们的出生地。

“这类研究很重要,因为一方面,它有助于我们了解动物的进化模式,另一方面,从保护的角度看,它有助于我们预测哪些种群可能更容易受到迁徙路线上的事件影响,如气候事件、车辆碰撞和栖息地丧失的影响。”加拿大西安大略大学研究员、本项研究的共同作者Keith Hobson说。

 

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