STUDIU De unde migrează fluturii: Indiciile pot fi găsite în polenul de pe corpurile lor, au constatat cercetătorii

Într-o dimineață caldă de vară în Ypres, Belgia, Sylvain Cuvelier, în vârstă de 66 de ani, pășește în grădina sa înflorită împreună cu nepoata sa de 14 ani, sperând să identifice și să numere toți fluturii care zboară. În alte zile, el îi ajută pe oamenii de știință prinzând în plasă mostre de fluturi. Apoi înregistrează locația fiecărei observații cu ajutorul GPS-ului, le înregistrează în baza sa de date Excel și, uneori, trimite probele colegilor săi universitari, care vor analiza granulele de polen agățate de corpul insectelor, scrie Smithsonian Magazine.

Aceste grăunțe de polen minuscule, colectate de cetățeni cercetători precum Cuvelier, îi ajută pe cercetători să studieze un proces care până acum a fost în mare parte insesizabil: modelele de migrație ale insectelor care se deplasează în jurul globului pe parcursul mai multor generații.

Folosind polenul, oamenii de știință au reușit să identifice locul în care fluturi individuali și-au început călătoriile și chiar să deducă evenimentele care au declanșat probabil migrația lor. Aceste cunoștințe ar putea ajuta conservatorii să înțeleagă mai bine unele dintre efectele schimbărilor climatice – nu numai asupra insectelor în sine, ci și asupra migrațiilor lor și a ecosistemelor în care trăiesc.

O mulțime de insecte își petrec întreaga viață într-un singur loc. Multe altele migrează, la fel ca multe păsări, pentru a evita vremea aspră, pentru a găsi hrană sau pentru a se reproduce. Unele estimări sugerează că trilioane de insecte migrează pe glob în fiecare an, însă oamenii de știință nu știu prea multe despre unde merg sau cum ajung acolo.

Urmărirea migrației insectelor nu este la fel de simplă ca urmărirea păsărilor sau a mamiferelor. În cazul păsărilor, „se poate atașa un inel la picior sau se poate utiliza urmărirea radio și este ușor de dovedit că se deplasează din punctul A în punctul B”, spune Tomasz Suchan, ecolog molecular la Academia Poloneză de Științe din Cracovia. Dar majoritatea insectelor sunt prea mici pentru ca aceste tehnici să aibă succes.

În America de Nord, cercetătorii au avut un oarecare succes în urmărirea fluturilor monarh, cunoscuți pentru migrația lor remarcabilă din sudul Canadei și nordul Statelor Unite către centrul Mexicului. La începutul anilor 1990, inițiativa științifică cetățenească Monarch Watch a început marcarea fluturilor în jurul Munților Stâncoși. Peste două milioane de monarhi au fost marcați, cu peste 19 000 de recuperări raportate în Mexic, unde monarhii se adună pentru a se odihni iarna. Acest lucru a ajutat biologii să le urmărească rutele de migrație.

Cu toate acestea, fluturii care nu formează astfel de grupări bine definite sunt mai greu de urmărit. De exemplu, fluturii doamnă pictată apar adesea în Europa toamna, uneori în mare abundență. „Apoi dispar și nu prea știm unde se duc”, spune Gerard Talavera, entomolog la Institutul Botanic din Barcelona.

Cu câțiva ani în urmă, Talavera și echipa sa și-au dat seama că ar putea urmări fluturii indirect, studiind polenul care se acumulează pe corpul lor. De fiecare dată când un fluture vizitează o floare pentru o înghițitură de nectar, acesta adună și boabe de polen. Dacă cercetătorii ar putea identifica plantele pe baza polenului lor, să confirme unde și când înfloresc plantele și să continue să le urmărească pe măsură ce fluturii ajung în diferite regiuni geografice, poate că ar putea urmări întreaga călătorie a fluturilor. „Metoda este ca și cum am pune un GPS pe ei”, spune Talavera. „Pentru că nu putem face asta, acesta este cel mai apropiat lucru pe care îl putem face”.

Oamenii de știință au reușit să testeze ideea în 2019, când doamnele pictate au cunoscut unul dintre sporadicele lor creșteri ale populației. În luna martie a acelui an, când roiuri de fluturi au apărut în Orientul Mijlociu și în Marea Mediterană, oamenii de știință au capturat cu plasa mostre de fluturi, apoi le-au conservat într-un amestec de alcool și le-au expediat în laboratorul lui Talavera.

Acolo, cercetătorii au izolat boabele de polen atașate de corpul fluturilor și au secvențiat o anumită porțiune din ADN-ul polenului care oferă o semnătură unică pentru fiecare specie de plantă, un proces cunoscut sub numele de metabarcoding. În tot acest timp, oamenii de știință cetățeni au continuat să colecteze eșantioane de fluturi în timp ce creșterea populației s-a răspândit treptat prin estul, nordul și vestul Europei în lunile următoare, ajungând în sudul Marocului la începutul lunii noiembrie.

Analizând polenul colectat de la 264 de fluturi din zece țări diferite în șapte luni, cercetătorii au identificat 398 de plante diferite pe care le-ar putea folosi pentru a urmări mișcările fluturilor de-a lungul anului. Pe baza acestora, ei au descoperit că roiurile de fluturi observate în Rusia, Scandinavia și țările baltice erau probabil urmașii fluturilor proveniți din valul din Arabia și Orientul Mijlociu. Aceasta pare să se fi răspândit în Europa de Est, apoi în Scandinavia și apoi în Europa de Vest, ducând la o explozie demografică vizibilă în Regatul Unit, Franța și Spania. De acolo, este posibil ca fluturii să fi migrat spre sudul Marocului, continuând probabil spre Africa tropicală pentru a-și încheia ciclul anual.

Înregistrarea polenului a sugerat chiar un motiv pentru care doamnele pictate au devenit brusc atât de abundente în 2019. Fluturii colectați din estul Mediteranei, chiar la începutul creșterii populației, transportau polen de la specii de plante care se găsesc în principal în tufișurile semiaride, pajiștile și mlaștinile sărate din nordul Arabiei și Orientul Mijlociu. Examinând imaginile din satelit, cercetătorii au observat că, din decembrie 2018 până în aprilie 2019, aceste plante au cunoscut o creștere puternică în urma unei perioade de precipitații neobișnuit de abundente. Cercetătorii presupun că această explozie de creștere ar fi putut oferi condiții ideale pentru ca fluturii să se hrănească și să se reproducă, declanșând explozia populației și lăsând un efect de undă care a afectat mai multe generații.

Talavera și echipa sa au folosit semnăturile polenului pentru a urmări și alte mișcări ale fluturilor. În 2013, de exemplu, fluturi de tip „painted lady” au fost găsiți odihnindu-se pe coasta Americii de Sud, în Guiana Franceză. În mod normal, doamnele pictate nu trăiesc în America de Sud și era un mister de unde veneau. Un deceniu mai târziu, echipa lui Talavera a prelevat probe de polen de pe corpurile de fluturi încă conservate și a descoperit că Guiera senegalensis, o plantă comună care se găsește doar în Africa subsahariană, era de departe cel mai frecvent tip de polen atașat acestor fluturi.

Analizând studiile de coastă, tiparele vântului, polenul și condițiile de mediu, cercetătorii au confirmat că fluturii au traversat probabil Atlanticul în opt zile de zbor continuu din Africa. Această descoperire a marcat primul caz verificat de traversare a Atlanticului de către o insectă.

„Utilizarea metabarcodării polenului pentru a urmări de unde provine fiecare generație de fluturi și cum progresează pe parcursul ciclului este extrem de nouă”, spune Christine Merlin, biolog la Universitatea Texas A&M și coautor al unui articol despre neurobiologia migrației fluturilor în Annual Review of Entomology. Deoarece identifică specii de plante individuale, această metodă promite o mai mare precizie decât metoda standard, analiza semnăturii izotopice, care urmărește variațiile regionale ale compoziției chimice a insectelor.

În timp ce doamnele pictate servesc drept sistem model pentru înțelegerea migrației insectelor, cercetătorii spun că sunt încrezători că această metodă ar putea fi potrivită pentru urmărirea altor polenizatori migratori care vizitează în mod activ florile pentru a colecta nectar, inclusiv alți fluturi, muște siroide, viespi, gândaci și molii.

Urmărirea rutelor de migrație ale insectelor ar putea fi din ce în ce mai importantă în contextul schimbărilor climatice, deoarece aceste insecte pot transporta nu doar polen, ci și boli fungice. Se știe că aproximativ 1.000 de ciuperci afectează insectele, iar peste 19.000 pot afecta culturile. Astfel, insectele migratoare ar putea răspândi aceste boli fungice pe continente, punând în pericol ecosistemele și economiile regiunilor în care ajung. Talavera, Suchan și colegii lor speră că utilizarea semnăturilor polenului pentru a cartografia modelele de migrație în schimbare ar putea ajuta la prezicerea locurilor în care ar putea apărea focare de boli fungice.

Cuvelier, între timp, speră să continue să numere fluturi împreună cu nepoata sa. Ecologiștii vor avea nevoie din ce în ce mai mult de „date mari” pentru a înțelege fenomenele la scară largă, spune el. Fără asemenea eforturi, spune el, „este imposibil pentru cercetători să adune astfel de baze de date”.

În plus, adaugă el, tinerii au mai multe de învățat din știința cetățenească decât doar cum să prindă un fluture. „Ei învață despre natură”, spune el, «iar acest lucru stimulează curiozitatea față de lume».