生態(tài)學(xué)家發(fā)現(xiàn)美國東部帝王蝶正推遲秋季遷徙

物候變化（Phenological Change）是指生物生命周期中的周期性事件（如開花、遷徙、繁殖等）發(fā)生時間的變化。這些變化通常與氣候和環(huán)境的季節(jié)性變化密切相關(guān)。物候變化是生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化最直接的響應(yīng)之一，對物種的生存、繁殖以及生態(tài)系統(tǒng)的平衡具有重要影響。理解物候變化的機制和影響，并采取有效的應(yīng)對措施，是保護生物多樣性和維持生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。

物候變化的主要表現(xiàn)有：許多植物因春季氣溫升高而提前開花，例如櫻花、杏花等。秋季氣溫升高可能導(dǎo)致樹木葉片變色和落葉時間推遲。氣候變暖導(dǎo)致植物生長季延長，尤其是在溫帶和寒帶地區(qū)。許多候鳥和昆蟲（如帝王蝶）的遷徙時間因氣候變化而提前或推遲。一些動物的繁殖時間因溫度升高而提前，例如鳥類產(chǎn)卵時間提前。氣候變暖可能導(dǎo)致冬眠動物提前蘇醒。

近日，發(fā)表于《動物生態(tài)學(xué)期刊》（Journal of Animal Ecology）的由蒙大拿州立大學(xué)生態(tài)學(xué)家團隊領(lǐng)導(dǎo)的一項題為“夏季繁殖物候?qū)W對帝王蝶種群統(tǒng)計的影響”（Implications of summer breeding phenology on demography of monarch butterflies）的研究詳細記錄了帝王蝶（Danaus plexippus）的日期、時間、地點和數(shù)量，創(chuàng)建了一個數(shù)據(jù)集，精確地確定氣候變化如何影響道奇營（Camp Dodge）帝王蝶種群在21世紀(jì)的遷徙模式。這項研究是氣候變化對三種生態(tài)上重要的蝴蝶物種影響的更大規(guī)模研究的一部分，這些蝴蝶數(shù)量正在減少。該研究位于美國東部帝王蝶夏季繁殖范圍的核心地帶。

帝王蝶（雌性）。?Kenneth Dwain Harrelson

密歇根州立大學(xué)文理學(xué)院生態(tài)學(xué)系教授兼系主任Diane M. Debinski是這篇論文的主要作者，該論文詳細介紹了她在道奇營領(lǐng)導(dǎo)的研究結(jié)果，該研究位于美國東部帝王蝶夏季繁殖范圍的核心地帶。

Debinski是該項目的四位首席研究員之一，她領(lǐng)導(dǎo)了對美國東部帝王蝶的研究，這些帝王蝶在墨西哥過冬，在落基山脈以東度過夏天。帝王蝶——包括美國西部帝王蝶，它們在加利福尼亞過冬，在落基山脈以西度過夏天——最近被提議列入美國《瀕危物種法》的受威脅物種名單。該論文的合著者包括另外三位蝴蝶生態(tài)學(xué)家：加州大學(xué)戴維斯分校的Elizabeth Crone、佐治亞大學(xué)的Sonia Altizer 和愛荷華州立大學(xué)的Norah Warchola。

Debinski表示，她的團隊希望發(fā)現(xiàn)環(huán)境變化和氣候變化正在影響道奇營（Camp Dodge）帝王蝶種群重要事件的物候（時間），包括到達和離開的日期以及它們在野外夏季數(shù)量高峰的時間。

同樣，該團隊研究了道奇營帝王蝶的寄主植物——乳草（milkweed）的物候變化，雌性帝王蝶在乳草中產(chǎn)卵，乳草也是道營地帝王蝶毛蟲的主要食物來源。研究人員想知道乳草的物候變化是否與蝴蝶的變化同時發(fā)生。

該研究的實地部分于2020年完成。帝王蝶卵被錯開間隔放置在乳草植物上，以評估帝王蝶春季到達時間的變化（如果存在）是否影響幼蟲的發(fā)育。一組被放置在比帝王蝶歷史記錄到達日期早兩周的位置，另一組被放置在預(yù)計到達日期的位置，第三組被放置在比平時晚兩周的位置。

帝王蝶幼蟲。?Rhododendrites，CC BY 4.0

隨著時間的推移，乳草標(biāo)本的采集時間越來越晚，這表明乳草開花時間越來越長，帝王蝶成年后在野外停留的時間也越來越長，這實際上預(yù)示著一種變化。其代價可能包括昆蟲更長時間地接觸捕食者或寄生蟲，或者形成生態(tài)學(xué)家所說的“發(fā)育陷阱”。例如，卵可能產(chǎn)得太晚，以至于無法發(fā)育成成蟲，或者成蟲可能在條件不再適合秋季遷徙時從蛹中出來。

雖然實地調(diào)查顯示，帝王蝶的到達時間在2003年至2019年之間沒有變化，但實驗表明，這種變化代價高昂。在道奇營實驗中，當(dāng)孵化時間與自然帝王蝶的時間相匹配時，早期幼蟲的存活率較高，而當(dāng)卵孵化時間錯配，即物候錯配（Phenological Mismatch）——提前兩周時，存活率最低。這一發(fā)現(xiàn)可能與美國東部山脈其他地區(qū)的帝王蝶種群有關(guān)，特別是如果它們所依賴的乳草物種正在經(jīng)歷與乳草不同的物候變化。

發(fā)生物候錯配時，不同物種的物候變化速度不一致，可能導(dǎo)致生態(tài)關(guān)系的破壞。例如：植物開花時間提前，但傳粉昆蟲的活動時間未相應(yīng)調(diào)整，導(dǎo)致傳粉效率下降。鳥類遷徙時間與食物資源（如昆蟲）的高峰期不匹配，影響鳥類繁殖成功率。

該研究還顯示，道奇營的帝王蝶種群增長在2003年至2019年間下降——這一發(fā)現(xiàn)與美國魚類和野生動物管理局的統(tǒng)計數(shù)據(jù)一致，該數(shù)據(jù)顯示過去幾十年帝王蝶種群數(shù)量顯著下降。

關(guān)于物候?qū)W的討論通常不包括遷徙蝴蝶，因為它們會經(jīng)歷多個地方的氣候。研究表明，即使是遷徙物種也會表現(xiàn)出物候?qū)W的變化。我們掌握的物候?qū)W、種群規(guī)模和種群增長率信息越多，我們就越能保護帝王蝶和許多其他值得保護的物種。

（注：本文僅代表資訊，供讀者參考，不代表平臺觀點。）

編譯 | Daisy

編輯 | YJ
排版 | 綠葉

參考資料略