لماذا تختفي فراشة العاهل الشرقي؟ هل هناك شيء يمكننا القيام به حيال ذلك؟

كشف فريق بحثي بقيادة سبارتان عن إجابة – على الأقل بالنسبة لأحدث انخفاض في عدد السكان – بمساعدة ضخمة من المتطوعين.

قاد علماء البيئة في جامعة ولاية ميشيغان شراكة بحثية دولية لعلماء محترفين ومتطوعين للكشف عن رؤى جديدة حول ما يدفع السكان المتضائل بالفعل من الفراشات الملكية الشرقية إلى الانخفاض.

بين عامي 2004 و 2018 ، كان لتغير المناخ في مناطق تكاثر الربيع والصيف للملك التأثير الأكبر على هذا التكاثر السكاني المتناقص. في الواقع ، كانت تأثيرات تغير المناخ أكثر أهمية بنحو سبع مرات من العوامل المساهمة الأخرى ، مثل فقدان الموائل. نشر الفريق تقريره اليوم (19 يوليو 2021) في المجلة بيئة الطبيعة وتطورها.

قال إيرين زيلسترا ، المؤلف الرئيسي للدراسة: “ما نقوم به هو تطوير نماذج لفهم سبب تراجع الملوك وما يحدث للتنوع البيولوجي بشكل عام”. Zylstra هو باحث ما بعد الدكتوراه في قسم علم الأحياء التكاملي والبيئة والتطور وبرنامج السلوك ، وكلاهما في كلية العلوم الطبيعية بجامعة MSU.

فراشة مونراش تجلس فوق حشيشة اللبن في مستنقع مزهر في حديقة بولاية ميشيغان. الائتمان: Jim Hudgins / USFWS

“الكثير منها ليس خبراً جيداً. قال زيلسترا: “لكن من خلال فهم أسباب تدهور نوع ما ، هناك أيضًا رسالة أمل: هناك شيء يمكننا القيام به حيال ذلك”. “لقد أجرينا هذه الدراسة ليس فقط لنقول ما الذي يسبب التغييرات في مجموعة الفراشات الملكية ، ولكن أيضًا لمعرفة كيف يمكننا تحسينها.”

إن فهم تدهور الملك وفعل ما في وسعنا لعكسه أمر مهم ليس فقط للحفاظ على التنوع البيولوجي ، ولكن أيضًا لأن الحشرات هي ملقحات غزيرة الإنتاج. يهاجر السكان الشرقيون من الملوك بين المكسيك والنصف الشرقي للولايات المتحدة وجنوب كندا كل عام – مع فترات توقف في الصيف في ميشيغان وولايات أمريكية أخرى. منذ منتصف التسعينيات ، على الرغم من ذلك ، كان هناك انخفاض كبير في عدد سكانها ، مع تقديرات أسوأ الحالات التي تشير إلى أن عدد السكان الحالي هو مجرد 20 ٪ مما كان عليه قبل بضعة عقود فقط.

شهد منتصف التسعينيات حتى منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين التدهور الأكثر دراماتيكية ، حيث تزامن ذلك مع فترة أصبحت فيها مبيدات الحشائش الغليفوسات تحظى بشعبية كبيرة في الصناعة الزراعية. قام المزارعون بزراعة المحاصيل التي تم تصميمها لتكون مقاومة للغليفوسات ، مما يسمح لهم بتطبيق المادة الكيميائية على نطاق واسع ، مما يقضي على نباتات الصقلاب التي تعد المضيف الوحيد ومصدر الغذاء ليرقات الفراشات الملكية.

كانت النظرية السائدة خلال تلك الفترة هي أن فقدان الصقلاب من المناطق الزراعية كان مسؤولاً عن الانخفاضات الحادة. منذ ذلك الحين ، استمرت أعداد الملوك في الانخفاض. على الرغم من أن فقدان الحشيش الناتج عن الغليفوسات ظل أحد التفسيرات المحتملة ، ظهرت نظريات أخرى بمرور الوقت. اليوم ، ينقسم الباحثون حول سبب التقزم الذي يصيب سكان الملك.

يقدر بعض الخبراء أن حجم سكان الملك الشرقي قد انخفض بأكثر من 80 ٪ منذ التسعينيات. الائتمان: ليز ويست

منذ حوالي عقد من الزمان ، توصلت ليزلي ريس من جامعة جورج تاون وإليز زيبكين ، وهي الآن أستاذة مشاركة في علم الأحياء التكاملي في جامعة ولاية ميشيغان ، إلى إدراك. كان الباحثون والمتطوعون يجمعون قدرًا متزايدًا من البيانات التي يمكن أن تساعد في تحديد أكثر دقة لما يقود إلى انخفاض عدد السكان الملكيين.

قال Zipkin ، كبير مؤلفي الدراسة الجديدة ومدير برنامج البيئة والتطور والسلوك: “لدى الناس فرضيات مختلفة”. “لذلك حاولنا أن نأتي كفريق غير متحيز ، وخذ الوقت الكافي وقم بتجميع كل هذه القطع معًا لتحليل مساهمات الضغوطات المختلفة.”

جزء مما يجعل من الصعب فهم التراجع هو دورة الحياة المعقدة للملكة الشرقية. يقضي هؤلاء الملوك فصول الشتاء ، من نوفمبر إلى فبراير ، في وسط المكسيك. عندما يبدأ الطقس دافئًا ، يتجهون شمالًا إلى جنوب شرق الولايات المتحدة ، وخاصة شرق تكساس.

بمجرد الوصول إلى هناك ، يتكاثر البالغون ويضعون البيض ثم يموتون. إنه الجيل التالي الذي يواصل الهجرة ، بدءًا من شهر مايو تقريبًا ، ويطير إلى الغرب الأوسط وأجزاء من كندا ، حيث ينتجون جيلين إلى ثلاثة أجيال أخرى. تغلق الفراشات التي تطورت في أواخر أغسطس أنظمتها التناسلية وتنفق طاقتها في الهجرة جنوبا إلى المكسيك ، حيث تبدأ الدورة من جديد.

بدعم من National Science Foundation ، قام الفريق بتحليل البيانات من أكثر من 18000 دراسة استقصائية للملوك في مواقع مختلفة عبر الغرب الأوسط للولايات المتحدة ووسط المكسيك وجنوب كندا بين عامي 1994 و 2018. تم إجراء معظم هذه الاستطلاعات من قبل متطوعين محليين ساعدوا في إحصاء البالغين. الفراشات.

قال زيبكين: “لم يتم جمع كل هذه البيانات تقريبًا بواسطة علماء محترفين ، وهذا أمر رائع حقًا”. لا توجد مجموعة من العلماء يمكنها جمع كل البيانات التي نحتاجها. لكن هؤلاء المتطوعين يخرجون كل عام ويسجلون البيانات بطريقة منظمة للغاية. هذه هي الطريقة الوحيدة لإجراء هذا التحليل “.

قال زيلسترا: “إن مستوى الخبرة بين المتطوعين مذهل حقًا”.

قاد Zylstra الجهد لتطوير نموذج يعتمد على هذه الملاحظات واستخلاص استنتاجات ذات مغزى. على وجه الخصوص ، كان الفريق مهتمًا بما قالته البيانات حول النظريات الثلاث الرائدة وراء انخفاض عدد سكان الملك الشرقي: فقدان موائل الصقلاب ، والوفيات أثناء هجرة الخريف وإعادة التوطين على أسس الشتاء ، وتأثير تغير المناخ الضار على نجاح تربية الملك.

“أعتقد أن الجميع على حق جزئيًا. كل هذه الأشياء تلعب دورًا ما. مع الملوك ، كل شيء دقيق ، وكل شيء صعب “، قال زيلسترا. “ولكن في السنوات الأخيرة ، حيث ظلت تطبيقات الغليفوسات أكثر استقرارًا ، على الرغم من أنها لا تزال مرتفعة للغاية ، هناك أدلة قوية على أن التغيرات السكانية مدفوعة بالمناخ في مناطق التكاثر في الربيع والصيف.”

أوضح زيلسترا أن كل من هذه الفرضيات يمكن أن تسهم في فقدان الفراشات على نطاق أصغر. ولكن عند النظر إلى المشكلة بشكل شامل – عبر سنوات عديدة وبلدان متعددة – يوضح أن تغير المناخ كان القوة التخريبية المهيمنة منذ عام 2004. لسوء الحظ ، لا توجد بيانات كافية في المناطق الزراعية لتحديد ما حدث بشكل قاطع بين منتصف التسعينيات. وفي منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، كانت فترة الانخفاض الأكثر وضوحًا.

للحصول على الصورة الكاملة للانخفاض السكاني ، كان الفريق بحاجة إلى فهم ديناميكيات العديد من الأجيال في العديد من المواقع. ومن هنا تأتي الحاجة إلى الآلاف والآلاف من الاستطلاعات. لقد حصد الجهد الهائل المتمثل في جمع هذه البيانات وفهمها مكافأتين كبيرتين.

أولاً ، من خلال إثبات قدرة النموذج على استنباط ديناميكيات السكان لشيء معقد مثل الملك الشرقي ، فإن الفريق متفائل بأنه يستطيع تكييف النموذج لفهم ما يدفع التغيرات السكانية في الأنواع الأخرى أيضًا.

ثانيًا ، يجب أن يساعد هذا الفهم في تحديد المكان الذي يمكن أن تقدم فيه جهود الحفظ أكبر فائدة لأعداد الملك الشرقي.

قال زيلسترا: “تعطينا هذه الدراسة معلومات حول مكان إنفاق دولاراتنا المحدودة على الترميم”.

وقالت إنه على الرغم من أننا لا نستطيع ببساطة إيقاف تغير المناخ ، إلا أنه يمكننا ، على سبيل المثال ، التركيز على استعادة الصقلاب في المناطق التي تظل أكثر ملاءمة لتكاثر الملكات على الرغم من ارتفاع درجات الحرارة وتغيير أنماط هطول الأمطار. وأضافت أن أي شيء يمكننا القيام به للحد من تغير المناخ سيؤدي أيضًا إلى تحسين النظرة المستقبلية لكل من الملوك والبشرية.

وعلى الرغم من أن كبح تغير المناخ يمثل دفعة كبيرة ، إلا أن Zipkin أشار إلى أن هذه الدراسة تذكرنا بقوة الشراكات لمواجهة التحديات الكبيرة.

“نحن نتحدث عن ثلاث دول يؤثر فيها هذا بشكل مباشر: الولايات المتحدة وكندا والمكسيك. قال زيبكين “إنه ليس شيئًا يتعين علينا القيام به بمفردنا”. “الشراكات مهمة.”

أثبتت معرفة السبب وراء انخفاض عدد السكان ذلك. بين العلماء المحترفين وجامعي البيانات المتطوعين ، جعل سكان البلدان الثلاثة هذه الدراسة ممكنة.

“أنت بحاجة إلى هذه الأنواع من الشراكات. أنت بحاجة إلى أشخاص ذوي خبرات مختلفة. أظهرنا كيف يمكننا معرفة ما يحدث مع الملوك. الآن ، ماذا يمكننا أن نفعل بالحفظ؟ ” سأل Zipkin. “نحن نستطيع العمل مع بعض.”

المرجع: “التغيرات في المناخ تدفع ديناميكيات فراشة الملك الحديثة” بقلم إيرين آر زيلسترا ، ليزلي ريس ، ناريش نيوبان ، سارة بي سوندرز ، إم إيزابيل راميريز ، إدواردو ريندون ساليناس ، كارين س.أوبرهاوزر ، ماثيو ت.فار وإليز F. Zipkin ، 19 يوليو 2021 ، بيئة الطبيعة وتطورها.
DOI: 10.1038 / s41559-021-01504-1