又到了每年的這個時候，數百萬的遷徙者從墨西哥進入美國南部，受到熱烈歡迎。帝王蝶在墨西哥的跨火山山脈度過冬天后，即將開始它們標誌性遷徙的第二段旅程。
但未來幾代帝王蝶面對不斷變化的氣候，可能很難找到回家的路。
帝王蝶利用其大腦中部的太陽羅盤和觸角中的生物鐘進行導航。但是，直到現在，是什麼讓帝王蝶逆轉方向仍然是一個謎。新的研究表明，春季初期的寒冷觸發了這個轉換。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們今天世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
根據昨天發表在《當代生物學》雜誌上的研究，帝王蝶在秋季南飛後，在暴露於較低溫度後重新定向自己並開始向北飛。
馬薩諸塞大學的神經科學家 Steven Reppert 和 Patrick Guerra 捕獲了秋季遷徙的帝王蝶，並將它們置於不同的光照和溫度條件下。
24 天后，他們將蝴蝶釋放到一個飛行模擬器中。在秋季溫度條件下飼養的帝王蝶繼續向南飛。暴露於類似於墨西哥越冬地溫度（4 至 11 攝氏度之間）的帝王蝶重新定向自己向北飛。
Reppert 說：“需要多少天的低溫或實際溫度本身尚不清楚。我們只知道，如果我們模擬墨西哥山區 24 天的晝夜溫度，蝴蝶就會開始向北遷徙。”
“巨大的發現”
帝王蝶觀察專案（Monarch Watch）的創始人兼教育推廣和研究專案主任 Orley Taylor 稱這是一個“巨大的發現”。泰勒說，許多物種都表現出逆向遷徙，但研究人員不知道它們是如何做到的。
泰勒說：“在科學中，我們必須從訊號到行為。這是它的美妙之處之一，我們已經從訊號到行為。”
黑白橙相間的蝴蝶的遷徙在鱗翅目世界中是獨一無二的，因為它的往返旅程更像是鳥類進行的旅程——秋季從加拿大和美國北部到南加州和墨西哥的旅程。在那裡，帝王蝶在“適宜”的微氣候中過冬——溫度足夠低以降低它們的代謝需求，但又不會太冷以至於讓它們凍僵。
在春天，它們飛回美國南部，在那裡產卵，卵孵化成幼蟲，幼蟲成長為蛹。之後，新一代帝王蝶破蛹而出，繼續向北的旅程。
由於溫度是帝王蝶向北遷徙的關鍵觸發因素，氣候變化可能會成為其大規模遷徙的一大破壞者。
Reppert 說：“我們已經確定了一個潛在的脆弱領域。溫度似乎是它們轉向的關鍵。如果它們沒有這種低溫環境，它們似乎會繼續向南飛。”
蝴蝶棲息地因伐木而面臨風險
作者指出，逃離北美寒冷的帝王蝶最終會進入墨西哥微氣候中一個微妙的平衡點，那裡的溫度徘徊在冰點以上。
帝王蝶觀察者說，這些微氣候正受到墨西哥森林的伐木和退化的威脅。
泰勒說：“蝴蝶，它們中的許多，會尋找森林中最黑暗和最涼爽的地方，這可能使它們能夠逆轉羅盤並向北遷徙。”他多年來一直在觀察該物種的越冬空間從 7 公頃縮小到不足 4 公頃。
近年來，帝王蝶的數量一直在下降，原因有很多。
它們失去了大片棲息地，被農場和開發專案佔據，乾旱殺死了它們賴以生存的馬利筋，2002 年一場嚴重而突然的風暴殺死了墨西哥近 80% 的越冬帝王蝶種群。
明尼蘇達大學漁業、野生動物和保護生物學系的教授 Karen Oberhauser 說：“那是一次非常極端和不尋常的天氣事件。通常是旱季；那裡沒有大的風暴，但他們只是下了很多雨。隨後是低溫，因此降水和寒冷的並置殺死了所有的蝴蝶。顯然，預計在氣候變化情景下，這種風暴將更加常見。”
寒冷觸發因素的發現也引發了北方地區意外寒流可能擾亂整個南遷的可能性。
與秋季不同的模式
溫度觸發是出乎意料的。
帝王蝶從日照時間減少中獲得秋季開始遷徙的訊號。在研究帝王蝶滯育（一種阻止成年蝴蝶產卵和精子的激素變化）時，Oberhauser 發現，當它們同時暴露於日照時長和溫度的變化時，它們表現出最大的反應。
她說：“遷徙生物需要對一個地方的條件做出反應，這些條件將預測其他地方的條件。” 從進化角度來看，它們對每年都恆定的事物做出反應是最有意義的，她說。
她說：“因此，令我驚訝的是，它們對溫度做出反應，而不是對日照時長做出反應，日照時長顯然是一個固定的線索，並且不會逐年變化。”
Reppert 和 Guerra 透過保持帝王蝶被捕獲時的日照時長恆定，僅降低溫度來測試了一組帝王蝶。蝴蝶仍然向北飛。
Reppert 說：“日照時長的細微變化可能仍然有一些影響，但似乎遠不如溫度重要。” 他計劃透過使用分子和遺傳工具來揭示哪些蛋白質和溫度感覺機制在起作用，從而進行額外的研究。
帝王蝶本身就是堅強的生物。正如 Oberhauser 的研究表明，它們可以承受高達 40 攝氏度的溫度，甚至可以透過抓住植物來抵禦夏季風暴。面臨風險的是它們每年的跨國遷徙。
泰勒說：“失去這種遷徙將是一件憾事。”
經環境與能源出版有限責任公司 Climatewire 許可轉載。www.eenews.net, 202-628-6500