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有些帝王蝶不会迁徙

帝王最为人所知的是他们难以置信的长距离迁徙，从遥远的北方到加拿大，迁徙到他们在墨西哥的越冬地。但是你知道吗，只有北美的帝王蝶才会迁徙？

帝王蝶（神经丛也生活在中美洲和南美洲、加勒比、澳大利亚，甚至欧洲和新几内亚的部分地区。但所有这些君主都是久坐的，这意味着他们呆在一个地方，不迁徙。

长期以来，科学家们一直假设北美候鸟是定居种群的后代，而这群蝴蝶发展出了迁徙的能力。但最近的一项基因研究表明，情况可能恰恰相反。

芝加哥大学的研究人员绘制了君主基因组图谱，并相信他们已经找到了北美蝴蝶迁徙行为的基因。科学家们比较了迁徙和非迁徙帝王蝶的500多个基因，发现只有一个基因在这两个帝王蝶种群中始终不同。一种被称为ⅳ型胶原α-1的基因，参与飞行肌肉的形成和功能，在候鸟体内的表达水平大大降低。这些蝴蝶在飞行过程中消耗更少的氧气，代谢率更低，因此飞行效率更高。他们比久坐的表亲更适合长途旅行。研究人员称，非迁徙的帝王飞行速度更快、难度更大，这有利于短期飞行，但不利于数千英里的旅行。

芝加哥大学的研究小组也利用这种遗传分析来观察君主的祖先，并得出结论，这种物种实际上起源于北美洲的迁徙人口。他们认为，数千年前，帝王分散在大洋彼岸，每一个新的种群都独立地丧失了迁徙行为。

资料来源：

• 帝王蝶，达那斯·林奈斯，安德烈·苏拉科夫佛罗里达大学ifas推广。2015年6.月8.日在线访问。
• 2014年10月2.日，芝加哥大学医学杂志揭秘了《蝴蝶王》的基因秘密。

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志愿者们收集了大部分关于帝王迁徙的资料

志愿者——对蝴蝶感兴趣的普通公民——贡献了大量数据，帮助科学家了解帝王如何以及何时迁徙到北美。20世纪40年代，动物学家弗雷德里克·厄克哈特（（弗雷德里克·厄克特）发明了一种给帝王蝶贴标签的方法，即在蝶翼上贴上一个小标签。厄克哈特希望通过给蝴蝶做标记，他能找到追踪它们旅行的方法。他和妻子诺拉标记了数千只蝴蝶，但很快意识到他们需要更多的帮助来标记足够多的蝴蝶以提供有用的数据。

1952年，乌尔库哈特夫妇招募了他们的第一批公民科学家，他们是志愿者，帮助标记和释放了数千只帝王蝶。发现带标签蝴蝶的人被要求将他们的发现送往厄克哈特，并详细说明在何时何地发现了这些蝴蝶。每年，他们招募了更多的志愿者，这些志愿者依次为更多的蝴蝶贴上标签，慢慢地，弗雷德里克·厄克哈特开始绘制秋天君主迁徙的路线图。但是蝴蝶要去哪里呢？

最后，在1975年，一个名叫肯·布鲁格尔的人从墨西哥打电话给乌尔库哈特一家，报告了迄今为止最重要的目击事件。数百万只帝王蝶聚集在墨西哥中部的一片森林里。志愿者们收集了几十年的数据后，乌尔库哈特一家来到了以前未知的帝王蝶越冬地。

虽然一些标记项目今天仍在继续，但还有一个新的公民科学项目，旨在帮助科学家了解君主如何以及何时在春天回归。通过一项基于网络的研究，志愿者们报告了他们在春季和夏季第一次见到帝王的地点和日期。

您是否有兴趣自愿收集您所在地区君主迁徙的数据？了解更多：参加君主公民科学项目志愿者。

资料来源：

• 弗雷德·厄克哈特博士，在纪念馆，君主表，勘萨斯大学。2015年6.月8.日在线访问。
• 标记君主，君主表，勘萨斯大学。2015年6.月8.日在线访问。
• 公民科学家伊丽莎白·霍华德（（伊丽莎白·霍华德）和安德鲁·霍华德（安德鲁·戴维斯《昆虫保护杂志》，2008年。（（pdf）于2015年6.月8.日在线访问。
• 伊丽莎白·霍华德（（伊丽莎白·霍华德）和安德鲁·柯林斯（安德鲁k戴维斯。在帝王蝶生物学和；保护，由卡伦·苏珊娜·奥伯豪斯和米歇尔·J索伦斯克。

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君主使用太阳罗盘和磁罗盘导航

每年冬天，帝王蝶去哪里的发现立刻提出了一个新的问题：如果一只蝴蝶以前从未去过几千英里外的偏远森林，它是如何找到自己的路的？

在2009，麻州大学的一组科学家揭开了这个神秘的部分，当他们展示了一只帝王蝴蝶如何使用它的触角跟随太阳。几十年来，科学家们一直认为，帝王必须跟随太阳才能找到自己的南方之路，而当太阳从一个地平线移动到另一个地平线时，蝴蝶正在调整自己的方向。

昆虫触角长期以来被认为是化学和触觉线索的受体。但是麻省理工大学的研究人员怀疑，它们也可能在帝王迁徙时如何处理光线线索方面发挥作用。科学家们将帝王蝶放在飞行模拟器中，并从一组蝴蝶身上取下天线。当有触角的蝴蝶像往常一样向西南飞去时，没有触角的帝王们却疯狂地偏离了航线。

研究小组随后调查了帝王大脑中的生物钟，即对白天和黑夜之间的阳光变化做出反应的分子周期，发现即使去掉了蝴蝶的触角，这种生物钟仍能正常工作。这些触角似乎独立于大脑来解释光信号。

为了证实这一假设，研究人员再次将君主分为两组。对于对照组，他们在触角上涂上透明的珐琅质，这样光线仍然可以穿透。对于测试组或可变组，他们使用黑色搪瓷漆，有效地阻止光信号到达天线。正如所预测的那样，触角功能失调的帝王朝着随机方向飞行，而那些仍能用触角探测到光线的帝王则继续飞行。

但这不仅仅是跟随太阳飞行，因为即使在极端阴天，君主也会继续向西南飞行。帝王蝶也会跟随地球磁场吗？麻省大学的研究人员决定调查这种可能性，并于2014年公布了研究结果。

这一次，科学家们把帝王蝶放在带有人工磁场的飞行模拟器中，这样它们就可以控制倾斜。这些蝴蝶通常向南飞行，直到研究人员扭转了磁场的倾斜方向——然后蝴蝶做了一个转向，向北飞行。

最后一个实验证实了这个磁罗盘依赖于光。科学家们在飞行模拟器中使用特殊的滤光片来控制光的波长。当君主们暴露在紫外a/蓝色光谱范围（380nm至420nm）的光线下时，他们仍保持偏南方向。波长在420nm以上的光线使帝王们绕圈子飞行。

资料来源：

• 在迁徙的帝王蝶中，触角生物钟协调太阳罗盘的方向。gegear和史蒂文m《科学》杂志2009年9月25日，第325卷，2015年6.月8.日在线访问。
• 在天线中发现蝴蝶“全球定位系统“朱迪思·伯恩斯著，英国广播公司新闻，2009年9月25日。2015年6.月8.日在线访问。
• 2014年6.月24日，麻省大学医学院吉姆·费森登（（吉姆·费森登）在《帝王蝶迁徙过程中使用磁罗盘》一书中，科学家们展示了帝王蝶在迁徙过程中使用的磁罗盘。该书于2015年6.月8.日在线访问。

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迁徙中的帝王通过翱翔，每天可以飞行400英里

多亏了几十年来帝王研究者和爱好者的标记记录和观察，我们对帝王如何管理如此漫长的秋季迁徙有了相当多的了解。

2001年3.月，在墨西哥发现了一只带标签的蝴蝶，并向弗雷德里克·厄克哈特报告。厄克哈特检查了他的数据库，发现这只热情的雄性帝王（标签#40056）最初于2000年8.月在加拿大新不伦瑞克省的大马南岛上被标记。这只个体飞行了创纪录的2750英里，是加拿大这一地区被标记的第一只被确认完成墨西哥之旅的蝴蝶。

一个君主怎么能用这么精致的翅膀飞这么远？迁徙的帝王擅长飞翔，让盛行的顺风和向南的冷锋将他们推上数百英里。它们不是靠拍打翅膀来消耗能量，而是依靠气流滑行，根据需要调整方向。据报道，滑翔机飞行员在11000英尺的高空与君主共享天空。

当条件适合翱翔时，迁徙的帝王可能每天在空中停留12小时，飞行距离可达200-400英里。

资料来源：

• 帝王蝶(鳞翅目：达奈德科），托马斯C埃米尔和安德烈·苏拉科夫佛罗里达大学。昆虫学百科全书，第二版，约翰L卡皮内拉。
• 君王牌；弗吉尼亚生活博物馆网站发布。2015年6.月8.日在线访问。
• 最长的帝王迁徙——创纪录的向北飞行。2015年6.月8.日在线访问。

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帝王蝶在迁徙时会增加身体脂肪

有人会认为，一种飞行几千英里的生物在飞行过程中会消耗大量的能量，因此到达终点线时比开始飞行时要轻得多，对吗？对帝王蝶来说不是这样。事实上，帝王们在长期向南迁徙的过程中体重增加，到达墨西哥时看起来相当丰满。

帝王到达墨西哥的越冬栖息地时，必须有足够的身体脂肪才能过冬。一旦在奥尤梅尔森林定居，君主将在4-5个月内保持沉默。除了一次难得的短暂飞行来喝水或喝一点花蜜之外，帝王在冬天与数百万只其他蝴蝶一起，休息并等待春天的到来。

那么，一只帝王蝶如何在2000英里的飞行中增加体重呢？通过节约能源和一路上尽可能多地进食。林肯P世界著名的君主专家布劳尔研究了君主如何为迁徙和越冬提供燃料。

成年后，帝王喝花蜜，花蜜本质上是糖，并将其转化为脂质，比糖提供更多的能量。但脂质负荷并不是从成年开始的。帝王毛虫不停地进食，并积累少量的能量，这些能量在化蛹期基本上得以保存。一只新出现的蝴蝶已经有了一些最初的能量储备。迁徙的帝王建立能量储备的速度更快，因为它们处于生殖滞育状态，不会把能量花在交配和繁殖上。

迁徙的帝王在开始向南迁徙之前身体会变得臃肿，但他们也会在途中经常停下来觅食。秋季花蜜的来源对它们的迁徙成功极为重要，但它们并不特别挑剔在哪里觅食。在美国东部，任何盛开的草地或田野都将成为迁徙帝王的加油站。

布劳尔和他的同事们注意到，保护德克萨斯州和墨西哥北部的花蜜植物可能是维持帝王迁徙的关键。蝴蝶大量聚集在这一地区，在完成迁徙的最后一段之前尽情地进食以增加它们的脂质储存。

资料来源：

• 帝王蝶(鳞翅目：达奈德科），托马斯C埃米尔和安德烈·苏拉科夫佛罗里达大学。昆虫学百科全书，第二版，约翰L卡皮内拉。
• 促使帝王蝶秋季迁徙的是林肯P布劳尔，琳达s、 芬克和彼得·沃尔福德《整合与比较生物学》，2006年第46卷。2015年6.月8.日在线访问。