Suunnistusta taivaan ja maan avulla (ja välillä), osa 1/2

Olet varmaankin kuullut monarkkiperhosista (Danaus plexippus)? Nämä suuret, oranssin ja mustankirjavat päiväperhoset muuttavat loppukesällä valtavissa parvissa eri puolilta Pohjois-Amerikkaa jopa 4500 kilometrin päähän talvehtimaan. Kuuluisin talvehtimispaikoista on Meksikossa sijaitseva Mariposa Monarcan biosfäärialue, jossa satojen miljoonien talvehtivien monarkkien aiheuttama “perhostykky” painaa puiden oksat luokille. Kevään koittaessa monarkkiperhoset suuntaavat takaisin kohti pohjoista. Kun kevätmuuttajat löytävät toukille ravinnoksi kelpaavia silkkiyrttejä (Asclepias), ne munivat ja kuolevat sitten pois. Pohjois-Amerikan valloitus jatkuu läpi kesän seuraavien sukupolvien voimin. Kukin naaras etsii tuoreita silkkiyrttejä, joille munia, kunnes loppukesän monarkit kuoriutuvat koteloistaan jopa Kanadassa asti. Niillä on edessään tuhansien kilometrien syysmuutto etelään, jonka ne lepattavat suurissa, kirjavissa parvissa. Monarkkien “Grand Tour” kestää kaikkineen kolmen-viiden sukupolven ajan. 

Monarkkiperhonen (Danaus plexippus) munii silkkiyrtille. Kuva ja (c) 2009 Derek Ramsey 
(Ram-Man) / GFDL 1.2 (http://www.gnu.org/licenses/old-licenses/fdl-1.2.html)

Miten monarkki suunnistaa? 

Monarkkiperhoset käyttävät suunnistuksessa kiintopisteenään aurinkoa. Monarkit eivät eksy suunnastaan harmaanakaan päivänä, kunhan taivasta näkyy pilvien lomasta pienikin pälvi. Auringonvalon osuminen ilmakehään luo taivaankannelle meille näkymättömän, mutta monille hyönteisille selkeästi erottuvan ja auringon sijainnin mukaan liikkuvan polarisaatiokuvion. Monarkkien verkkosilmän taivasta kohti osoittava reuna-alue (engl. dorsal rim area, DRE) on erikoistunut havaitsemaan tätä tasopolarisoitunutta UV-valoa. Monarkki pystyy siis lukemaan auringon sijainnin näkemällä kappaleen polarisaatiokuviota missä tahansa osassa taivaankantta. 

Monarkkiperhonen lennossa. Kuva: Dwight Sipler from Stow, MA, USA / CC BY 

(https://creativecommons.org/licenses/by/2.0), Wikimedia Commons

Maan pyörimisen takia auringon sijainti taivaalla muuttuu päivän mittaan. Monarkkien on otettava tämä huomioon välttyäkseen lentämästä kaarella auringon “perässä”. Monarkeilla on tuntosarvissaan biologinen kello, jonka avulla ne säätävät suuntimansa suhteessa auringon sijaintiin taivaankannella kullakin ajanhetkellä. Yksikin toimiva tuntosarvi riittää aikakompensaation onnistumiseen, mutta monarkit, joiden tuntosarvet on leikattu pois tai maalattu mustiksi, eivät pysty pitämään muuttosuuntaansa oikeana. 

Joutuvatko monarkit sitten täysin pilvisellä säällä makaamaan luppoa? Eivät välttämättä (ellei sää ole muutoinkin kauhea; silloin on parempi hakea suojaa), sillä niillä on pahan päivän varalta myös magneettikompassi! Tämäkin kompassi sijainnee tuntosarvissa ja vaatii valoa toimiakseen, joskin yksityiskohdat eivät ole vielä aivan selvät. Magneettikompassi auttaa monarkkeja aistimaan maan magneettikentän inklinaation, eli magneettikentän suunnan kulman suhteessa maanpinnan tasoon. Magneettisilla navoilla inklinaatio on 90 astetta ja se vähenee leveysasteiden mukaan, ollen päiväntasaajalla nolla. Inkilinaatiokulmaa havainnoimalla monarkit voivat siis päätellä, millä leveysasteella ne kulloinkin ovat, eli vieläkö on lennettävä etelämmäs vai kannattaisiko jo alkaa paikantaa talvehtimiskohdetta. 

Monarkkiperhosia puussa. Kuva: Elliott Lee / CC BY 
(https://creativecommons.org/licenses/by/3.0), Wikimedia Commons.

Saavuttuaan talvehtimisalueilleen Meksikon vuoristossa, monarkit tarttuvat puihin ja säästävät energiaa kevätmuuttoa varten. Mistä ne tietävät, että keväällä pitääkin lentää pohjoiseen eikä jatkaa etelään? Toisin sanoen, kuinka aurinkokompassi kalibroidaan uusiksi osoittamaan aivan päinvastaiseen suuntaan kuin syksyllä? Kylmyydellä näyttäisi olevan prosessissa keskeinen osa. Talvehtimisalueilta kerätyt monarkit, joita on säilytetty lämpimässä, jatkavat kevätpäivien pidettyä matkaansa etelään. Näin ne  eksyvät jonnekin Väli- tai jopa Etelä-Amerikan puolelle ilman mahdollisuutta jatkaa sukua. Monarkkitoukkien ravintokasvit, silkkiyrtit, vaativat samanlaisen kylmäkäsittelyn. Monarkkien muuttokäyttäytyminen onkin mahdollisesti koevolvoitunut yhdessä silkkiyrttien kasvurytmin kanssa. Jos ilmaston lämpenemisen myötä monarkkien talvehtimisalueiden lämpötilat eivät talvisin enää laske tarvittavan matalalle, suuri osa monarkkipopulaatiosta ei välttämättä enää pystykään palaamaan lisääntymisalueilleen Pohjois-Amerikassa. Vuosittainen monarkkien muuttospektaakkeli voi kokonaan kadota, ja nykyinen Kalliovuorten itäpuolinen populaatio pilkkoutua pienemmiksi, paikallisiksi populaatioiksi. Myös silkkiyrttien kasvurytmi voi muuttua, jolloin etelästä palaavien monarkkien toukille ei ehkä olisikaan tarjolla oikeassa kasvuvaiheessa olevia ravintokasveja. Yhdessä nämä muutokset voisivat olla kohtalokkaita molemmille lajeille. 

Lähde:

Reppert S. M. ja de Roode J. C. (2018): Demystifying Monarch Butterfly Migration. Current Biology 28, R1009–R1022.