Każdego roku miliony motyli monarchy przelatują na odległość do 3000 mil z południowej Kanady i górnego biegu Stanów Zjednoczonych do zimowisk w górskich lasach poza miastem Meksyk.

„Wszyscy wiedzą o migracji monarchów” — mówi Andy Davis, ekolog zwierząt z University of Georgia. „Ale jedną z rzeczy, których wciąż nie rozumiemy zbyt dobrze, jest to, w jaki sposób są w stanie wykonać tak niesamowity lot, będąc tak małym zwierzęciem o ograniczonej energii”.

Co zdumiewające, według badań opublikowanych dzisiaj w czasopiśmie naukowym, część magii monarchy, obejmującej kontynenty, może być spowodowana rozmiarem jego maleńkich plamek na skrzydłach. PLOS Jeden.

Badając zdjęcia wzorów skrzydeł prawie 400 monarchów zebranych w różnych miejscach na ich ścieżce migracyjnej, Davis i jego współautorzy odkryli interesujący wzór – motyle, które podróżują aż do Meksyku, mają zwykle białe plamki na skrzydłach, które stanowią 3 proc. większe niż monarchów występujących w miejscach takich jak Georgia czy Minnesota. Jednocześnie zwierzęta meksykańskie mają o trzy procent mniej czarnego zabarwienia skrzydeł niż monarchy zebrane we wcześniejszych fazach wielopokoleniowej migracji. (Przeczytaj, jak motyle monarchy migrują 3000 mil.)

Oto dlaczego jest to interesujące.

Migrujący monarchowie wznoszą się na wysokości ok do 1200 stóp. Gdy światło słoneczne uderza w te skrzydła, ogrzewa je, ale nierównomiernie. Czarne obszary stają się gorętsze, podczas gdy białe obszary pozostają chłodniejsze. Naukowcy uważają, że kiedy te siły są naprzemienne, tak jak w przypadku białych plam monarchy na tle czarnych pasów na krawędziach skrzydeł, wydaje się, że tworzą się mikrowiry powietrza, które zmniejszają opór, czyniąc lot bardziej wydajnym.

Podobne właściwości zmniejszające opór odkryto w skórze rekina i ubarwieniu skrzydeł ptaków morskich. Wszystko to składa się na poważny potencjał dla przyszłości technologii ludzkich.

„Jeśli chcesz opracować drony, które latają przez dłuższy czas i wykorzystują energię słoneczną, jest to najlepsza rzecz, na którą możemy spojrzeć” – mówi współautor badania, Mostafa Hassanalian, profesor nadzwyczajny inżynierii mechanicznej w New Mexico Tech.

Jak motyl monarcha ma swoje plamki

W drugiej części badania oceniano różnice wielkości białych plam między monarchą a sześcioma jej najbliższymi kuzynami z rodzaju Danaus.

Kiedy współautorka badań, Christina Vu, wówczas uczennica Davisa, określiła ilościowo rozmiar wszystkich tych motyli, odkryła, że ​​monarchowie mieli zdecydowanie największe białe znaczenia. Następni byli południowi monarchowie (D. erippus), które są półwędrowne, a następnie pięć pozostałych gatunków – w tym monarcha jamajski (D. kleofil), żołnierz lub królowa tropikalna (D. erisimus thetys), królowa (D. gilippus Berenice) i prążkowana królowa (D.g. strzyga) — żaden z nich nie migruje.

Rzeczywiście, wydaje się, że rozmiar plamki – i, zdaniem naukowców, jej zdolność do zmniejszania oporu – może być powiązany z samą migracją.

„Myślę, że jesienna migracja jest już corocznym wydarzeniem selektywnym” — mówi Davis. „Dzięki temu do mety dotrą tylko najsprawniejsi. Te bez żadnych infekcji; lub choroba; lub z największymi, najsolidniejszymi skrzydłami”. (Zobacz niesamowite zdjęcia monarchów w National Geographic.)

„A w tym przypadku najlepsze wzorce punktowe” — mówi.

Efekt motyla

„Motyl może trzepotać skrzydłami w Pekinie, aw Nowym Jorku pada deszcz zamiast słońca” — żartuje postać grana przez Jeffa Goldbluma w oryginale Park Jurajski.

Z Hawana Do Donnie Darko, w wielu filmach widzowie zapoznali się z tak zwanym „efektem motyla” lub ogólną ideą, że małe zmiany mogą czasami mieć duże konsekwencje. I chociaż wiele odniesień błędnie interpretuje ideę pierwotnie przedstawioną przez profesora meteorologii z MIT Edwarda Lorenza w 1963 roku, kuszące jest użycie tej metafory jako sposobu na zrozumienie, w jaki sposób wzory skrzydeł monarchy mogą mieć jakiekolwiek konsekwencje.

W końcu mówimy o plamach wielkości gumki od ołówka na owadach, które ważą mniej więcej tyle, co ziarno kukurydzy.

„Jednak sama odległość, którą muszą pokonać, spędzają w powietrzu 10 godzin dziennie, łącznie przez 60 dni, aby dotrzeć do celu” — mówi Davis. (Przeczytaj, jak monarchowie radzą sobie lepiej, niż myśleliśmy).

Tak więc niewielka różnica – w tym przypadku wielkość plamki – „narasta codziennie. I to może być różnica między życiem a śmiercią podczas migracji”.

„Rewolucyjne” badania

Następnym krokiem byłoby sprawdzenie, czy tak niewielka różnica w zabarwieniu może mieć zauważalny wpływ na opór, powiedział w e-mailu Michaël Nicolaï, biolog z Uniwersytetu w Gandawie w Belgii.

Na przykład nowe badania wykazały zaledwie trzy procentową różnicę w ubarwieniu, podczas gdy badanie, które przeprowadził na ptakach morskich, wykazało 20-procentowy wzrost wydajności w przypadku ciemnych piór skrzydeł.

Nicolaï zgadza się, że nawet niewielkie różnice mogą być korzystne na tak dużych odległościach, jednak dopóki rzeczywiste pomiary eksperymentalne nie zostaną dostarczone, pozostanie „bardzo optymistyczny”, ale „nieprzekonany”.

Davis ma nadzieję, że jego badanie zainspiruje innych do zbadania tego pytania.

„Nikt w świecie motyli nie patrzy w ten sposób na swoje skrzydła” — mówi Davis. „Ludzie będą teraz patrzeć na każdy inny gatunek motyli, myśląc:„ O mój Boże, co teraz robi ten kolor podczas lotu? ”

„Myślę, że to będzie rewolucja”.