5代接力飞越4000公里的帝王蝶,愿风指引你的道路,终回故土

天下之大,心安之处才是家。

家是指引我们的方向,是祖辈叶落归根的那片安心之地。没有机会重返故土的祖辈,也会把家的烙印刻在后代心上,期待从未到过家园的后代有返回祖地的一天。

帝王蝶,北美最普通常见的蝴蝶,每年从南到北,要穿越4000公里的大陆,才能回到北方故土。一代帝王蝶的生命飞越不了那么长的路程,父辈们在返乡途中耗尽短暂的生命,把回家的重托交给子辈,子辈再传承给孙辈。往北再往北,每一代都离家近了一步,一直接力到第5代的后代终返家园,栖息在祖辈呆过的那棵大树上度过宝贵却短暂的夏天。

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帝王蝶从北到南的旅程

帝王蝶,明橙色的翅膀上有一道道黑色条纹勾画出的图案,还有一个名字叫黑脉金斑蝶。生命只有短短几周时间的蝴蝶,通常在本地生,本地长,走完生命周期也不离开家园半步。帝王蝶却是蝴蝶群里的异类,它像高飞的鸟儿一样,有远隔近万里的两处家园,每年要长途跋涉,到南方过冬,到北方过夏。

发现帝王蝶的迁徙之旅是个古老的故事,很久以前,大家就发现加拿大的帝王蝶过完夏天就会启程往南飞,它们要飞到哪里去?没人能回答,不过很多人都想知道答案。

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1951年,昆虫学家厄克特(Frederick Urquhart)组织团队,刮掉30万只帝王蝶翅膀上的小片鳞片,贴上一张带数字的标签。夏末初秋的8月,标签蝴蝶开始结队往南飞。研究团队在报纸上刊发广告,希望得到看见标签蝴蝶的目击者帮助。接下来的几个月里,团队陆续收到了南方传来的消息,帝王蝶飞越了美加国境线,来到美国。

蝴蝶一路上没有停留,径直向南,在美国越走越远,来到德克萨斯州,然后再一次穿越国境,从美国飞到了墨西哥。在墨西哥城以西的火山山脉间,帝王蝶失去了踪迹。

最后也是最重要的一块解密拼图缺失了,帝王蝶去了哪里?

20年过去了,拼图依然没有找到。昆虫学家在墨西哥当地的报纸上刊登广告,恳请大家帮助他们寻找缺失的一环。1973年,布鲁格(Ken Brugger)夫妇看到广告,开始在火山山脉间寻找失踪的帝王蝶。

2年后,布鲁格夫妇在高山上遭遇了冰雹,冰雹带来的不止是惊吓,还有惊喜,随着冰雹一起掉落了成千上万的帝王蝶,藏在树上的帝王蝶被冰雹砸出了身影。迁徙的蝴蝶躲进了海拔3000米的高山,栖息在冷杉和雪松上过冬。蝴蝶呆在凉爽平静的树上,以一种类似于冬眠的,叫做滞育的静止状态度过冬天。

从加拿大南边的安大略省到墨西哥的火山山脉,帝王蝶飞越了整整4000公里。虽然找到了最后一块拼图,但是持续20多年的观测研究还没有结束,还有帝王蝶另外一半的返程之旅。接下来的观测有了更先进便捷的工具,可以用GPS定位,用基因测序。后半程的观测发现了帝王蝶旅程中最震撼的一个秘密:接力飞行。[头条-法兰西is培根-未经授权请勿转载其他平台]

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帝王蝶从南到北的旅程

飞越4000公里,熬过一个冬天的帝王蝶,终于等到了春暖花开。3月,帝王蝶出发了,踏上了北上回家的旅程。相比南下,北上的路更为艰辛。

历经长途跋涉的秋天,忍饥挨饿的冬天,伤痕累累的帝王蝶已经走到了生命的末期。它们拼尽最后一点力气,从墨西哥飞到了美国的佛罗里达州,产下后代。第一代帝王蝶,从头年的8月到来年的3月,活了7个月。春天出生的第2代帝王蝶,生命远比父辈要短,只有6个星期的生命。它们继续往北飞,飞不动的时候停留下来养育第3代帝王蝶。春天到夏天出生的几代帝王蝶都只有几周的生命,破茧而出的蝴蝶,短暂的生命里只有一件事,就是接力往北飞,直到北方的加拿大家园。8月份,返回北方家园的第4代蝴蝶生产了第5代帝王蝶,这是最强悍的一代,体型饱满,颜色润泽,脂肪含量最高。质量最好的一代也是任务最重的一代,要在75天之内穿越4000公里,重返祖辈过冬的云杉树。

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5代完成一次轮回旅程,帝王蝶的一生都在路上,一天要飞50公里。一双薄薄的翅膀,一个细小的身躯,怎么会充满那么大的力量?事实是如果只靠翅膀的力量,帝王蝶翻越不过千山万水,它的秘密在于御风飞翔。

在我们头顶上,不同高度流动着不同方向的气流。当你乘坐热气球周游世界时,一旦热气球离开地面,你的方向只能交给空中的风决定。热气球的动力只控制它的上升下降,方向全凭气流决定。飞行员调节气球的高低位置,寻找合适的气流,带你飞向正确的方向。

帝王蝶跟热气球一样,翅膀的力量用来上升下降,找寻合适的气流,然后让风把它带回遥远的故乡。好风凭借力,送我上青云。身轻体软易吹倒的帝王蝶,比起御风滑翔的鸟儿更有优势,一阵风就能把它吹走很远。

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上图是帝王蝶迁徙的地图,迁徙的帝王蝶分东西两批,红色线条是东路,从加拿大到墨西哥。蓝色线条是西路,路途稍短,从美国到墨西哥。

帝王蝶的导航能力

川流不息的风能送帝王蝶回家,可问题是,回家的路太过遥远,4000公里的旅程,没有父辈的指引,新手帝王蝶怎样找到回家的路?

一个收集了50年的野外实测数据,历经多年积累的实验揭开了帝王蝶导航的真相。

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加拿大贵湖大学团队收集了位于加拿大东边安大略省的帝王蝶,分成两批,一批留在安大略,一批运到西边的卡尔加里。上图是2个地方的位置,从东到西间隔2500公里,有2个小时的时区差异。原来朝西南飞就能到墨西哥的帝王蝶,换到新出发地后,要朝东南飞才能到家。

团队把两批蝴蝶放到模拟飞行器中飞行,安大略的帝王蝶启程后,没有一丝犹豫,径直朝着西南飞,它们的方向正确。卡尔加里的帝王蝶启程后,也没有一丝犹豫,径直朝着西南飞,它们的方向是错误的。

卡尔加里蝴蝶在照射着自然光线,能看到太阳的飞行器里飞了4天,一直朝着西南飞,没有调整方向。卡尔加里和安大略有东西时区差异,同一时间看到太阳的角度各有不同,如果帝王蝶体内有太阳罗盘的话,可以根据太阳角度调节正确的飞行方向,把西南的方向改成东南。

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体内有导航器的鸟儿,比如椋鸟(Sturnus vulgaris)和信鸽(Columba livia),被运到新的地方,6个小时后就能感知到位置的变化,时区的差异,找到飞行的正确方向。很明显,帝王蝶没有这种调节方向的能力。

体内没有GPS定位器的帝王蝶,怎样回家?分析了50年的实测数据,团队总结:不像以前人们认为的那样,帝王蝶有导航能力,能像信鸽一样,根据太阳角度和时区差异变化而精确定位。实际上帝王蝶只能依靠2种简陋的定位工具回家,一种是指南针罗盘,另一种是地形变化。

南飞的帝王蝶大致知道南方的方向,它们上路时,遇到秋季主导的东北风,风把蝴蝶吹向西边的洛基山脉(Rocky Mountains)和马德雷山脉(the Sierra Madre Oriental)。帝王蝶只要沿着洛基山脉一路南下就行,高大的山脉指引着它正确的方向。如果帝王蝶沿着海边走,它也能沿着海岸线到达南方。没有导航定位器,但是送蝴蝶回家的风里携带着大山的气息,还有大海的湿度,帝王蝶能在山川河流的指引下,回到故土。

团队最后做了一个有趣的推论:没有地图定位的帝王蝶,到达墨西哥火山山脉时,也许是祖辈们积累在森林里的味道引领它们找到最终落脚的那棵云杉树。

5代接力飞越4000公里的帝王蝶,愿风指引你的道路,终回故土

5代接力,穿越4000公里,只凭简单的地形定位就能返回家园的帝王蝶,愿风指引你的道路,一路平安。

参考资料:

1:“Monarch butterfly orientation: missing pieces of a magnificent puzzle,” by Brower, L., Journal of Experimental Biology

2:“Neurobiology of Monarch Butterfly Migration”,by Steven M. Reppert, etc. Annual Review of Entomology, 2016

3:“Millions of Monarchs, Bunches of Beetles: How Bugs Find Strength in Numbers”,by Waldbaucer, Dr. Gilbert

4:“Virtual migration in tethered flying monarch butterflies reveals their orientation mechanisms”,by Mouritsen, H.,etc. National Academy of Sciences

5:“An experimental displacement and over 50 years of tag-recoveries show that monarch butterflies are not true navigators”, by Mouritsen, H. etc. National Academy of Science, 2013

附:今天开始更新回家的路系列文章,这是第1篇:御风的蝴蝶。

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