سفر تاریخی و شگفت انگیز پروانه‌ها از آفریقا به آمریکا

راستان | جابه‌جایی در مقیاس بزرگ به کمک جریان هوا که حشرات و پرندگان از طریق آن‌ در سراسر جهان حرکت می‌کنند، در پراکندگی گونه‌ها و تاثیرگذاری بر اکوسیستم‌ها نقش بسیار مهمی دارند. در مطالعه‌ای که به تازگی در مجله «طبیعت» منتشر شد، گزارشی از  سفر طولانی نوعی پروانه به نام «رنگین‌بانو» با نام علمی «ونسا کاردوی» (Vanessa cardui)، از غرب آفریقا تا آمریکای جنوبی (گویان فرانسه) ارائه شده است. مسافت این سفر دست‌کم چهار هزار و ۲۰۰ کیلومتر بوده و بین پنج تا هشت روز طول کشیده است.

تحلیل‌های دقیق‌تر نشان می‌دهند که منشا این پروانه‌ها احتمالا اروپای غربی بوده، به این معنا که مسیر کامل سفر از اروپا به آفریقا و سپس به آمریکای جنوبی ممکن است بیش از هفت هزار کیلومتر باشد.

محققان از طریق یک رویکرد جامع و چندوجهی از جمله بررسی‌های میدانی‌ساحلی، مدلسازی مسیر باد،‌ ژنومیک (بررسی دی‌ان‌ای پروانه‌ها برای تعیین ارتباطات ژنتیکی و منشا آن‌ها)، متابارکدینگ گرده‌ها (تحلیل گرده‌های همراه پروانه‌ها برای تعیین مسیر حرکت آن‌ها) مدلسازی‌های زیست‌محیطی و موقعیت جغرافیایی چندایزوتوپی، این یافته‌ها را به دست آورده‌اند. 

این سفر که از نظر انرژی موردنیاز برای آن فقط به کمک باد امکان‌پذیر بوده، یکی از طولانی‌ترین سفرهای ثبت‌شده برای حشرات به صورت فردی و احتمالا اولین عبور تاییدشده آن‌ها از اقیانوس اطلس است. این یافته‌های نشان می‌دهد که ممکن است پراکندگی فرااقیانوسی حشرات دست‌کم گرفته شده باشد و بر اهمیت توجه به جریان‌های هوایی که قاره‌ها را با نیروی بادهای بسامان به هم متصل می‌کنند، تاکید می‌کند.

مهاجرت‌ طولانی‌مدت حشرات از دیرباز نظر دانشمندان را جلب کرده، اما نبود روش‌های قابل اعتماد به منظور ردیابی حرکات طولانی‌مدت این موجودات کوچک که عمر کوتاهی هم دارند، باعث شده است تا این پراکندگی حشرات در مسافت‌‌های طولانی نادیده گرفته شود.

البته فرستنده‌های رادیویی بسیار کوچک وی‌چ‌اس مسیر حشرات بزرگ در طول شب را ردیابی کرده‌اند و رادارها هم توانسته‌اند مسیر حرکت حشرات کوچک را در فواصل کوتاه ردیابی کنند اما به دلیل نیاز به حداقل جرم بدنی برای ردیابی، این روش برای حشرات بزرگ‌تر مناسب‌اند و مهاجرت‌های طولانی‌مدت حشرات کوچک‌تر کمتر مطالعه و مستند شده‌اند.

محققان میزان انرژی را که پروانه‌های ونسا برای پرواز نیاز دارند و همچنین مدت زمان پراکندگی آن‌ها را با توجه به روش‌های مختلف آن‌ها برای پرواز، تخمین زدند و به این ترتیب امکان عبور این گونه حشرات از اقیانوس اطلس را بررسی کردند. طبق نتایج تحقیقات، این پروانه‌ها بدون نیاز به جریان باد می‌توانند ۷۸۰ کیلومتر را بدون استراحت طی کنند که البته از مسافت چهار هزار و ۲۰۰ کیلومتر پرواز به آن سوی آب‌های اقیانوس اطلس بسیار کمتر است و باید به بادهای بسامان شرقی که پیش از تاریخ گرفتن نمونه‌ها وجود داشتند، وابسته بوده‌ باشند.

در این مطالعه پروانه‌های رنگین‌بانو در بخش شمالی سواحل اقیانوس اطلس آمریکای جنوبی و دریای کارائیب بررسی شدند که خارج از محدوده طبیعی خود قرار داشتند. نمونه‌گیری ساحلی اکتبر ۲۰۱۳ در گویان و هنگام طلوع خورشید انجام شد و محققان از میان ۱۰ پروانه مشاهده‌شده که به نظر می‌رسید پس از پروازی سخت از روی اقیانوس به این سواحل رسیده‌اند (با توجه به بال‌های آسیب‌دیده و رفتار استراحتی آن‌ها)، سه پروانه را به منظور تجزیه و تحلیل‌های مولکولی، ایزوتوپی و گرده‌‌ای جمع‌آوری کردند. 

دانشمندان برای پی‌ بردن به مسافتی که این پروانه‌ها طی کرده‌ بودند، مسیر بادها را ‌مدلسازی کردند و به بررسی رابطه تبارزایی (phylogeographic) نمونه پروانه‌‌های گویان فرانسه با منشا احتمالی‌ آن‌ها در سایر نقاط جهان پرداختند. محققان سپس به سراغ گرده‌هایی که این پروانه‌ها روی بدنشان با خود حمل می‌کنند، رفتند و از طریق «متا بارکدینگ» که روشی رایج در پژوهش‌های علمی است، ساختار ژنتیکی گرده‌ها را بررسی کردند تا منشا آن‌ها را مشخص کنند.

 در این مطالعه، برای تعیین مبدا پروانه‌های مهاجر که در آمریکای جنوبی گرفته شدند، از دو روش ایزوتوپی پایدار و فلزی استفاده شد. بر اساس تحلیل‌ها که در تمام نمونه‌ها سیگنال‌های ایزوتوپی مشابهی وجود داشت، که نشان می‌دهد که تمام پروانه‌ها از یک منشا مشترک تولد شده‌اند.