Миграция монарха — одно из величайших путешествий природы

Феномен

Каждую осень восточная Северная Америка становится свидетелем одной из самых драматичных миграций животных на Земле. Сотни миллионов монархов (Danaus plexippus) покидают летние места размножения в Канаде и северных штатах США и стекаются на юг и юго-запад, сходясь в точку назначения: кластер еловых лесов ойамеля на высоте 3 000–3 600 м в горах Сьерра-Мадре в Michoacán, Мексика. На примерно двенадцати зимовочных участках площадью в несколько сотен гектаров вся восточная популяция сбивается на деревьях так плотно, что ветви прогибаются под их весом.

Ни один монарх раньше не совершал этот путь. Ни один монарх не вернётся весной. Бабочки, достигшие Мексики, — четвёртое или пятое поколение года — потомки тех, кто покинул Мексику прошлой весной. И тем не менее они безошибочно находят те же лесные участки, что использовали предки, по маршруту, который ни одна живая бабочка никогда не пролетала.

Четырёхпоколенный цикл

Обычная продолжительность жизни взрослого монарха летом — две–шесть недель. Годовой цикл восточной популяции включает четыре или пять различных поколений:

Поколение 1 (март–апрель): Зимующие в Мексике монархи оживают по мере удлинения дня. Они спариваются и начинают движение на север, достигая южных штатов США (Texas, Oklahoma, Florida). Самки откладывают яйца на первый молочай года. Эти взрослые особи погибают в Мексике или вскоре после прибытия в США.

Поколения 2 и 3 (май–июль): Последовательные короткоживущие летние поколения размножаются на север вслед за появлением молочая. Каждое поколение живёт две–шесть недель. К середине лета монархи размножаются в южной Канаде.

Поколение 4 — мигрант (конец июля–октябрь): В последнем летнем поколении происходит перемена. Вместо полового созревания за недели эти взрослые особи входят в репродуктивную диапаузу — гонады остаются недоразвитыми, метаболизм замедляется, а продолжительность жизни увеличивается до семи–восьми месяцев. Именно они полетят в Мексику, перезимуют, спарятся весной и снова начнут северное движение. Это поколение иногда называют поколением Мафусаила за его исключительную долговечность по сравнению с летними взрослыми особями.

Механизмы навигации

Солнечный компас

Монархи удерживают постоянный курс с помощью солнечного компаса с поправкой на время, расположенного в усиках и мозге. Циркадные часы в усиках корректируют видимое движение солнца по небу, позволяя бабочке держать постоянный курс на юг-юго-запад независимо от времени суток. При удалении усиков бабочка теряет способность к ориентации. При постоянном освещении (нарушающем часы) она летит в случайных направлениях.

Компас калиброван: монархи из разных частей ареала размножения сходятся к одной точке назначения, что подразумевает: унаследованный курс — не фиксированный угол, а корректируется в зависимости от положения.

Магнитное восприятие

Несколько экспериментов показали, что монархи также воспринимают магнитное поле Земли. Воздействие смещённым полем вызывает предсказуемые изменения курса. Сенсорный механизм ещё не установлен — в брюшке найдены кристаллы магнетита, но неясно, являются ли они основным магнитным сенсором.

Поляризация небосвода

Монархи различают картину поляризованного света в небе — полезно для ориентации, когда солнце закрыто облаками или у горизонта. Это может расширять солнечный компас в сумеречные условия.

Ландшафт и инстинкт

В крупном масштабе миграция следует ландшафтным элементам: Скалистые горы направляют западных мигрантов к Калифорнии; Аппалачи и побережье формируют восточные маршруты. Локальные «воронки» — мысовые выступы, хребты, полуострова у озёр — могут концентрировать тысячи мигрантов. Эти ландшафтные ориентиры взаимодействуют с унаследованной направленностью, направляя бабочек к цели.

Зимовочные участки

Biosphere Reserve монарха в Michoacán, Мексика, охраняет основные зимовочные участки. Это еловые леса ойамеля (Abies religiosa) на большой высоте, где прохладные температуры удерживают монархов в полудремлющем состоянии, экономящем энергию зимой. Плотное скопление создаёт микроклиматическую стабильность — одна бабочка замёрзла бы в холодную ночь; миллионы вместе сохраняют достаточное тепло для выживания.

Резерват внесён в список UNESCO в 2008 году. До охраны рубки — легальные и нелегальные — сильно сократили старовозрастный еловый лес. С созданием резервата лесной покров частично восстановился, хотя нелегальные рубки остаются проблемой.

В тёплую зиму монархи активизируются и слишком быстро расходуют жировые запасы; при необычно сильном холоде возможна массовая гибель. Зимовочные участки ежегодно мониторят: численность измеряют по площади покрытого леса (гектары), а не по подсчёту особей — индивидуальный учёт невозможен. Пик в конце 1990-х превышал 18 гектаров; в последние годы — всего 2 гектара, с частичным восстановлением до 4–7 гектаров после мер охраны.

Кризис молочая

Монархи размножаются исключительно на молочае (Asclepias spp.) — единственных растениях, которыми могут питаться их гусеницы. Взрослые монархи также накапливают карденолидные токсины из молочая в своих тканях, становясь несъедобными для большинства птиц (синяя сойка знаменито учится избегать монархов методом проб и ошибок).

Исчезновение молочая из сельскохозяйственного ландшафта Среднего Запада США широко считается главным драйвером сокращения монархов. Внедрение гербицидоустойчивых (Roundup-Ready) культур в 1990–2000-е годы позволило массовое применение глифосата на полях кукурузы и сои. Молочай — ранее обычный сорняк на краях полей и между рядами — был уничтожен в наиболее продуктивных сельскохозяйственных зонах миграционного коридора.

По осторожным оценкам, обыкновенный молочай (Asclepias syriaca) сократился более чем на миллиард растений в Среднем Западе США между 1995 и 2013 годами. Этот сельскохозяйственный молочай был огромным ресурсом для размножения, который не заменили одними только обочинами дорог и садами.

Западная популяция

Отдельная, меньшая западная популяция зимует на побережье Калифорнии, в основном в Pacific Grove и Pismo Beach на центральном побережье. Эти монархи размножаются к западу от Скалистых гор и преодолевают меньшее расстояние — обычно 1 000–1 500 км. Калифорнийская зимующая популяция сократилась ещё резче восточной: с более миллиона особей в 1980-е до менее 30 000 в некоторые последние зимы, хотя численность частично восстановилась.

Другие мигрирующие бабочки

Миграция монарха — самая известная, но не единственная. Другие заметные мигрирующие Lepidoptera:

• Красный адмирал (Vanessa atalanta): частично мигрирует в Европе; осеннее южное движение подтверждено радарным отслеживанием
• Крапивница (Vanessa cardui): совершает многопоколенную миграцию между тропической Африкой и северной Европой, покрывая до 15 000 км суммарно через поколения — недавно подтверждена как самая длинная миграция бабочек в мире
• Облачный серно-жёлтый (Phoebis sennae): заметная осенняя миграция вдоль восточного побережья США, хотя короче миграции монарха
• Common Jezebel (Delias nigrina): высотный мигрант в восточной Австралии

Ни одна из них не сочетает расстояние, направленность и размер популяции монарха.

Охрана

Монарх в настоящее время внесён в Красную книгу IUCN как находящийся под угрозой (оценка 2022 года), отражая резкое сокращение с 1990-х. Ключевые меры:

• Восстановление молочая: гражданские научные программы (Monarch Watch, Journey North) продвигают посадку молочая в садах и на охраняемых землях по всему ареалу размножения
• Biosphere Reserve монарха: продолжающаяся защита и восстановление елового леса в Мексике
• Сельскохозяйственные партнёрства: некоторые фермеры США задействовали края полей в программах охраны с коридорами молочая
• Сеть waystation: сертифицированные станции монарха — сады и общественные пространства с молочаем и нектарными растениями — насчитывают более 35 000 по всей Северной Америке

Монарх стал самым заметным символом охраны опылителей в Северной Америке и привлекает значительное общественное участие. Несколько штатов США назначили монарха государственным насекомым или государственной бабочкой.

Интересные факты

• Еловые леса ойамеля, используемые монархами, — те же леса, что использовали их предки по меньшей мере десятки тысяч лет; привязка к месту закодирована в геноме вида, а не усвоена поведением
• Монархи могут пролетать до 80–100 км в день во время осенней миграции, используя термические воздушные потоки для парения и планирования, минимизируя энергозатраты
• Оранжево-чёрный предупреждающий рисунок монарха имитируется бабочкой-вице-королём (Limenitis archippus), которую долго считали нетоксичной, но теперь известно, что она слегка несъедобна — отношение мимикрия Мюллера (взаимная выгода), а не бейтсовская (блеф)
• Во время зимовки скопившиеся монархи иногда внезапно взлетают в термическом событии — миллионы оранжевых крыльев на фоне мексиканских гор — одно из самых эффектных природных зрелищ в Америке