Репейницы преодолели более 4200 километров и добрались из Африки в Южную Америку

Зоологи установили происхождение нескольких бабочек-репейниц, которые были встречены на пляже во Французской Гвиане осенью 2013 года. Реконструкция траекторий ветров, генетический анализ, а также анализ пыльцы и состава изотопов показали, что эти насекомые, скорее всего, прибыли в Южную Америку из западной части Сахеля, региона Африки, который расположен к югу от Сахары. Благодаря попутным ветрам они смогли пересечь Атлантику, преодолев около 4200 километров за пять-восемь дней. Не исключено, что в Африку бабочки прибыли из Западной Европы в ходе регулярной миграции. В таком случае продолжительность их путешествия превысила 7000 километров. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Nature Communications.

Двадцать восьмого октября 2013 года зоолог Жерар Талавера (Gerard Talavera) из Гарвардского университета заметил на пляже на атлантическом побережье Французской Гвианы около десяти бабочек репейниц (Vanessa cardui). Трех из них ему удалось поймать. Поскольку в Южной Америке репейницы не живут, исследователь предположил, что эти насекомые прибыли из Северной Америки, Европы или Африки. В пользу данной версии говорили потрепанные крылья бабочек и тот факт, что насекомые отдыхали на песке, словно пытались восстановить силы после долгого перелета.

Несколько лет спустя Талавера и его коллеги решили уточнить происхождение репейниц с побережья Французской Гвианы. Для этого исследователи применили мультидисциплинарный подход. Сначала они реконструировали траектории ветров на месте встречи с бабочками в течение нескольких дней до и после нее. В выборку включили данные для высоты в 500, 1000 и 2000 метров над уровнем моря. Выяснилось, что 21-26 и 28-31 октября 2013 года направления ветров постоянно менялись. Напротив, 26-28 октября, то есть в течение 48 часов до того, как бабочки были отмечены на атлантическом побережье Южной Америки, траектории ветров на разных высотах оставались в основном постоянными. Большинство из них начинались в Западной Африке и пересекали Атлантический океан со средней скоростью 26,89 километра в час. По мнению авторов, такие ветра могли увлечь за собой репейниц из Африки и перенести их в Южную Америку через Атлантику.

На следующем этапе Талавера с соавторами сравнили геномы трех пойманных во Французской Гвиане репейниц с геномами 40 их сородичей из Северной Америки, 34 из Африки и 56 — из Европы. В результате выяснилось, что пойманные экземпляры принадлежат к популяции, представители которой проводят лето в Европе и зимуют в Сахеле и саваннах Западной Африки, дважды в год пересекая Сахару и в общей сложности преодолевая до 12000-14000 километров ежегодно (следует отметить, что жизнь отдельной бабочки слишком коротка, чтобы совершать такие путешествия, поэтому за время миграции сменяется несколько поколений этих насекомых). Возможность североамериканского происхождения бабочек авторы исключили.

Исследователи также собрали с тел пойманных бабочек пыльцевые зерна и проанализировали извлеченную из них ДНК. Оказалось, что они принадлежат восьми-пятнадцати видам растений. В основном это были южноамериканские или распространенные на многих континентах виды, так что наличие их пыльцы ничего не говорило о происхождении насекомых. Однако один из выявленных видов, гуиера (Guiera senegalensis), является эндемиком Сахеля, а другой, зизифус колючий (Ziziphus spina-christi) растет только в Сахеле, Восточной Африке и на Ближнем Востоке. На западе Африки оба этих растения цветут с августа по ноябрь, благодаря чему могут служить источником нектара для мигрирующих бабочек. Таким образом, пыльца гуиеры и зизифуса позволила ограничить предполагаемый регион происхождения репейниц, которых встретил Талавера, западной частью Сахеля.

Чтобы уточнить, откуда именно прибыли репейницы из Французской Гвианы, авторы проанализировали состав изотопов водорода (δ²H) и стронция (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) в их крыльях. У всех трех пойманных экземпляров изотопные подписи оказались идентичными; таким образом, они прибыли из одного и того же региона. Сопоставив полученные данные с картами изотопов водорода и стронция и данными о местах размножения репейниц в сентябре и октябре, ученые пришли к выводу, что пойманные бабочки появились на свет и прошли метаморфоз в Западной Европе (Великобритании, Ирландии, Франции или Португалии) или на западе Сахеля и в соседних регионах Западной Африки (Мали и прибрежные районы Сенегала и Гвинеи-Бисау).

На финальном этапе Талавера и его коллеги оценили энергетические потребности репейниц и расстояние, которое они могут преодолеть при разных стратегиях полета. Оказалось, что в безветренную погоду эти бабочки способны пролететь всего около 780 километров без остановок для отдыха и кормления. Этого явно недостаточно, чтобы пересечь Атлантику. Более того, если репейницы все время будут активно взмахивать крыльями, то даже при поддержке ветра смогут пролететь лишь около 1900 километров. Чтобы покрывать более значительные расстояния, эти бабочки должны сократить долю активного полета до минимума и большую часть времени перемещаться за счет ветра, взмахивая крыльями лишь для удержания в воздухе и планирования (так же ведут себя, в частности, мигрирующие монархи (Danaus plexippus)). Если принять за данность, что репейницы использовали эту стратегию во время перелета через Атлантический океан, то на 4200-километровое путешествие из западной части Сахеля в Южную Америку у них ушло от пяти до восьми дней (правда, даже в таком случае они должны были обладать запасами жира, составляющими не менее 13,7 процента массы тела).

Результаты исследования демонстрируют, что репейницы, которые были обнаружены во Французской Гвиане в октябре 2013 года, происходят из западной части Сахеля, где их подхватило ветром и перенесло через Атлантику. Не исключено, что эти насекомые вылупились из яиц, прошли стадию гусеницы и метаморфоз в Западной Европе, после чего прилетели в Африку в ходе регулярной миграции. В таком случае общая продолжительность их путешествия еще более впечатляющая — более 7000 километров. Лишь немногие насекомые способны мигрировать на такие расстояния.

Несколько лет назад энтомологи установили, что мелкие стрекозы рыжие бродяжки (Pantala flavescens) пересекают Индийский океан, когда мигрируют из Индии в Африку и обратно вслед за муссонными дождями. К такому выводу исследователи пришли, проанализировав физиологические особенности этих насекомых и траектории ветров. Предполагается, что благодаря попутным ветрам путешествие бродяжек требует около 127 часов осенью и всего около 55 часов весной.