Глобальне потепління може перетворити улюблену їжу метеликів-монархів на отруту

Дослідники LSU виявили новий взаємозв'язок між зміною клімату, метеликами-монархами та рослинами молочаїв. Виявляється, температура потепління впливає не тільки на монарха, Данаус плексип, безпосередньо, але також впливають на цього метелика, потенційно перетворюючи його улюблену рослинну їжу на отруту.

Брет Елдерд, доцент кафедри біологічних наук ЛДУ, та Метью Фалдин, доктор філософії. студент лабораторії Елдерда з Кеті, штат Техас, сьогодні опублікував свої висновки разом із співавтором Марком Хантером з Департаменту екології та еволюційної біології та Школи природних ресурсів та навколишнього середовища Університету Мічигану. Це дослідження опубліковано в Екологія, провідний журнал у цій галузі.

"Багато глобальних досліджень змін клімату зосереджені на одному виді та на тому, як на цей вид вплинуть зміни клімату", - сказав Елдерд. "Але ми знаємо, що насправді види взаємодіють, і вони часто тісно пов'язані між собою".

Однією з таких видів є взаємодія метелика монарха та рослини молочай, роду Asclepias. Монарх є обов’язковою годівницею на молочаях. Окремі особини завжди відкладають яйця на рослині молочаю, а личинки розвиваються лише на різних видах цієї конкретної рослини.

"Ми хотіли дослідити, як взаємодія видів, як взаємодія монарха та молочаю, змінюється із зміною клімату або опосередкованим впливом зміни клімату на метеликів-монархів через рослини, які вони їдять та відкладають яйця", - сказав Старійшина.

Фалдин та Елдерд виявили, що локальне потепління, пов'язане зі зміною клімату, може спричинити хімічні зміни в молочаї, які, в свою чергу, впливають на метеликів-монархів, коли вони та їх личинки харчуються певними видами цієї рослини, особливо немісцевими молочаями, Asclepias curassavica.

"Важливо зрозуміти, як зміни, опосередковані молочаями, впливають на метеликів-монархів", - сказав Фалдин.

Існує кілька різних видів молочаю, але всі вони мають спільну рису. Вони виробляють отруйні хімічні речовини в листковій тканині, які називаються карденолідами, що стримують більшість хребетних хижаків. Ці хімічні речовини відносяться до класу серцевих глікозидів, які перешкоджають дії натрієвих калієвих насосів у серці та інших тканинах і навіть можуть впливати на людину, якщо потрапити у велику кількість. Однак монархи до певного моменту перетворилися на толерантних до карденолідів. Відкладаючи яйця на рослини молочаїв, що містять токсичні для хижаків рівні карденолідів, монархи захищають своє потомство гусениць від з’їдання. Після висиджування та обстрілу листя молочаю гусениці заповнені карденолідами, що робить їх неприємним на смак для більшості хижаків, таких як птахи. Метелики-монархи також секвеструють цю сполуку в своїх крилах. Їх контрастні яскраво-оранжеві та чорні крила сигналізують "не їж мене" таким птахам, як блакитні сойки.

Але якщо рослина молочаю виробляє занадто багато цієї отруйної хімічної речовини, гусениці, які живляться тканиною листя рослини, ненавмисно можуть отруїтися.

"Для метеликів-монархів ситуація" Златовласка ". Занадто мало цих хімічних речовин у молочаї, і рослина не захистить гусениць монархів від поїдання", - сказав Старійшина. "Але занадто висока концентрація цих хімічних речовин також може завдати шкоди монархам, уповільнюючи розвиток гусениць і зменшуючи виживання".

Фокус полягає у тому, що монархи знаходять вид молочаю, який є в самий раз за кількістю карденолідів, які він виробляє. На півдні США цим ідеальним видом виявляється інвазивний молочай A. curassavica, відомий як "тропічний молочай", який зазвичай продається в садівничих магазинах.

"A. curassavica витривалий. Він тримається на своєму листі довше, ніж більшість інших видів, і цвіте протягом року, роблячи його привабливим для садівників і власників будинків ", - сказав Фальдин. Рослина часто продається власникам будинків із такою крилатою фразою, як" Прикрасьте свій двір, збережіть метеликів . "

І монархи люблять інвазів A. curassavica. Насправді за сучасних кліматичних умов дорослі монархи, які харчуються цим видом молочаїв, демонструють вищий рівень виживання та ваги. Це тому, що A. curassavica містить ідеальну кількість карденолідів - на межі занадто багато. Але умови навколишнього середовища, що підвищують рівень карденоліду в цій рослині, такі як теплі температури, можуть створити екологічну пастку для монархів.

Оскільки ця рослина відчуває підвищення температури, вона виробляє більше карденолідів, можливо, як захисний механізм.

Температурно залежне збільшення концентрації карденоліду в A. curassavica, які Елдерд і Фалдин спостерігали в полі протягом трьох днів після розміщення крихітних парникових споруд навколо цих рослин, штовхають монархів над точкою перекидання, отруюючи їх личинки, затримуючи ріст личинок і приводячи до метеликів із затримкою довжини переднього крила.

По суті, із зміною клімату занадто багато доброго стає поганим, зокрема, коли йдеться про тропічну рослину молочай. Рідний A. incarnata молочай, природно, виробляє менше токсичних хімічних речовин, ніж тропічний молочай, але теплі умови не різко змінюють ці рівні. В умовах глобального потепління монархи, що харчуються чужоземними молочаями, проживають набагато гірше з точки зору зростання та виживання, ніж монархи, що харчуються місцевими молочаями.

"Якщо я метелик-монарх і реагую на минулі умови навколишнього середовища, я відкладу яйця A. curassavica,"Старійшина сказав." Але в умовах глобального потепління я буду робити своїм нащадкам погану послугу, не знаючи про це ".

Умови потепління Елдерд і Фалдин застосовували до рослин молочаїв у польових імітаційних температурах, які, як прогнозується, мали місце в Батон-Руж, штат Ла., Протягом наступних 40 років або раніше. Якщо, наприклад, є хвиля спеки.

"Дедалі більше визнається, що взаємодію видів, особливо взаємодію між тісно пов'язаними видами, потрібно враховувати, намагаючись зрозуміти повний вплив змін клімату на екологічну динаміку", - написали автори.

На жаль, інвазивні рослини молочаїв є скрізь на півдні США. Фалдин сподівається підвищити обізнаність серед продавців рослин, садівників та власників будинків, що з огляду на глобальні зміни клімату, краще садити місцеві молочаї, а не всепроникні, нетутешні тропічні рослини молочаю. монархів.

Фалдин та Елдерд залучають студентів ЛДУ до подальших досліджень, наприклад, для оцінки умов, які можуть сприяти зміцненню місцевих рослин молочаю в районах, де їм доводиться конкурувати з інвазивними видами.