Репейницы пересекли Сахару и поставили рекорд дальности миграций для насекомых

Вспышки численности мигрирующих бабочек-репейниц, которые происходят в Европе раз в несколько лет, оказались связаны с обилием растительности в саваннах Западной Африки и Сахеле в январе-феврале. Это значит, что перелетные насекомые проводят холодное время года именно здесь — хотя прежде считалось, что они зимуют намного севернее, в Магрибе. Как отмечается в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences, согласно новым данным репейницы во время миграций дважды в год пересекают Сахару, а общая продолжительность их ежегодных путешествий между Западной Африкой и Скандинавией может составлять от двенадцати до четырнадцати тысяч километров. Это рекорд для насекомых.

Некоторые бабочки, подобно птицам, с приходом холодов мигрируют на юг. Самый известный из таких перелетных видов — монарх (Danaus plexippus), североамериканские популяции которого проводят зиму в Мексике и Калифорнии. Правда, жизнь отдельной бабочки слишком коротка, чтобы проделать весь путь к местам зимовки и обратно. В результате летом в северную часть ареала возвращаются не те же самые особи, что вылетели отсюда осенью, а их потомки, появившиеся на свет во время обратной миграции.

Перелетные бабочки есть и в Европе, в том числе в России. Одна из них — репейница (Vanessa cardui). Осенью представители европейских популяций этого вида совершают долгую миграцию в Африку. Традиционно считается, что основные области зимовки и зимнего размножения репейниц располагаются в северо-западной части континента, хотя часть особей путешествуют намного южнее, пересекая Сахару и добираясь вплоть до Гвинейского залива. Миграция в обратном направлении начинается в марте-апреле: только что вышедшие из куколок бабочки отправляются в Южную Европу и дают здесь еще одно поколение, представители которого продолжают путь на север. В результате спустя несколько месяцев и поколений после начала весенней миграции репейницы добираются на север вплоть до Скандинавии и Финляндии. При этом весенняя и летняя численность этих бабочек в Европе очень сильно колеблются: в некоторые годы они чрезвычайно многочисленны, а в другие — довольно редки.

Команда энтомологов, которую возглавил Джейсон Чапмен (Jason W. Chapman) из Нанкинского сельскохозяйственного университета, решила больше узнать о миграциях репейниц. В первую очередь их интересовал вопрос, как численность весенних и летних поколений этих бабочек связана с условиями на зимовке. Чтобы ответить на него, Чапмен и его соавторы изучили результаты учетов численности репейниц, проведенных с 1994 по 2015 годы в Испании, Нидерландах и Великобритании. Кроме того, в анализ включили данные об условиях окружающей среды за тот же период на обширной территории от Южной Испании до Гвинейского залива, а именно о количестве растительности, осадках, температуре, а также силе и направлении ветров с сентября по апрель.

Как удалось выяснить Чапмену и его коллегам, численность репейниц, прибывающих в Испанию весной, достигает пика раз в несколько лет (например, за период исследования такое происходило в 1996, 2003, 2006, 2009 и 2015 годах). Сильнее всего эти колебания оказались связаны со значением вегетационного индекса (NDVI) в тропических лесах Гвинеи, западных суданских саваннах и на западе Сахеля (во всех трех случаях — с января по февраль), а также в Магрибе (с марта по апрель) и на юге Иберийского полуострова (с апреля по май).

Наиболее важными авторы сочли условия в суданских саваннах и Магрибе. Чем выше вегетационный индекс в саваннах в январе-феврале и на севере Африки в марте-апреле, тем больше репейниц регистрируется весной в Испании. Более тщательный анализ показал, что весенняя численность этих бабочек в Испании коррелирует с вегетационным индексом на западе западных суданских саванн и юго-западе Сахеля в январе и на востоке западных суданских саванн и юго-востоке Сахеля в феврале. Это довольно неожиданное открытие. Дело в том. что, согласно устоявшимся представлениям, зимой в суданских саваннах и Сахеле репейниц почти не бывает, поскольку чрезвычайно сухие условия, которые наблюдаются здесь в этот период года, препятствуют их размножению (например, гусеницы не найдут здесь достаточно корма). Кроме того, данные результаты свидетельствуют, что во время весенних миграций репейницы пересекают Сахару в северном направлении в период, когда преобладающие ветра дуют на юг.

На основе полученных данных Чапмен и его соавторы сделали вывод, что традиционная точка зрения, согласно которой большинство репейниц, которых видят в Испании весной, прибывают с зимовок в Магрибе, неверна. Исследователи отмечают, что зимой эти бабочки немногочисленны на севере Африки — вероятно, из-за погодных условий, которые не подходят для их размножения. А опросы местных жителей показывают, что в середине зимы репейницы улетают и возвращаются только весной. Вероятно, конечным пунктом назначения насекомых-мигрантов являются области к югу от Сахары. Таким образом, репейницы дважды в год совершают перелет через эту пустыню. А общая длина ежегодных миграций репейниц между Западной Африкой и Скандинавией составляет от двенадцати до четырнадцати тысяч километров. Это самое длинный регулярный перелет среди насекомых (хотя, как и в случае монархов, ни одна отдельная репейница полностью его не завершает, оставляя в дороге потомство и погибая).

По мнению исследователей, в обычные годы в суданских саваннах и Сахеле слишком сухо для размножения репейниц, поэтому новые их поколения появляются на свет в основном во влажных тропических лесах на побережье Гвинейского залива. Однако в некоторые зимы благодаря повышенному уровню осадков в зоне саванн и Сахеля наблюдается бурный рост трав — корма для гусениц. Это стимулирует массовое размножение репейниц в данном экорегионе. Через какое-то время на свет появляется множество бабочек, которые мигрируют через Сахару в Магриб и размножаются здесь в марте-апреле, после чего их потомки проникают в Европу (вероятно, часть особей остается в магрибских горах и дает еще одно летнее поколение). Авторы предполагают, что именно этим объясняются периодические вспышки численности репейниц в Испании. Дополнительным фактором, положительно влияющим на популяцию перелетных бабочек, может быть высокая доступность нектара в годы с обильными осадками.

В Испании путешествие репейниц не заканчивается. Здесь на свет появляется еще одно поколение этих бабочек, которое продолжает путь на север. При этом численность репейниц, появившихся на свет в Испании, положительно коррелирует с количеством бабочек, прибывших сюда из Магриба (p<0,0001). А чем больше репейниц появляется на свет в Испании, тем больше их добирается до Нидерландов и Великобритании (p<0,0001) и тем активнее они здесь размножаются. Неудивительно, что вспышки численности данного вида в этих странах были отмечены в 1996, 2003, 2006, 2009 и 2015 годах — то есть в те же годы, что и в Испании. Кроме того, количество бабочек, прибывших на север Европы, оказалось связано с силой южных ветров (p=0,021).

На следующем этапе Чапмен с соавторами попытались выяснить, как репейницам удается пересекать Сахару на пути в Европу. Анализ показал, что более сильные южные ветра на западе западных суданских саванн и Сахеля в сочетании с высоким индексом вегетации положительно коррелируют с численность бабочек, прибывающих в Испанию весной. С помощью математических моделей, учитывающих скорость и направление ветра, исследователи продемонстрировали, что для успешного перелета через пустыню в северном направлении насекомые должны стартовать с северо-западной оконечности западных суданских саванн и Сахеля. Часть особей, вероятно, мигрирует непосредственно из этого региона, а часть, прибывшая из более южных областей, на некоторое время останавливается здесь для отдыха. На пересечение Сахары у бабочек уходит в среднем четыре дня. Авторы предполагают, что репейницы летят через пустыню на большой высоте, хотя обычно считается, что насекомые мигрируют невысоко над землей.

В заключение Чапмен и его коллеги отмечают, что антропогенные изменения климата заметно влияют на количество и характер распределения осадков в суданских саваннах и Сахеле. Это, несомненно, скажется на миграциях и численности репейниц — однако как именно, сказать пока сложно.

Ранее мы рассказывали о том, как дроздовидные камышовки (Acrocephalus arundinaceus), пересекающие Сахару, во время дневных перелетов поднимаются на высоту около шести километров. Пока неясно, зачем птицы делают это. Возможно, так они избегают перегрева, ведь днем на большой высоте намного прохладнее, чем внизу.

Сергей Коленов