Исследователь находит экологические подсказки на крыльях бабочек

Крылья бабочки могут дать ключ к разгадке изменений, происходящих в их среде и, в свою очередь, в нашей. В Университете Батлера адъюнкт-профессор биологии Эндрю Стоер использует эти подсказки, чтобы выяснить, могут ли эти крылья служить ранними индикаторами изменения климата. Образцы крыльев могут служить предупреждающим сигналом об общем состоянии окружающей среды.

Измеряя изменения в цветах и узорах на крыльях инвазивной белокочанной бабочки, Штёр и его ученики могут увидеть, как изменения температуры влияют на здоровье бабочек.

Работа измеряет фенотипическую пластичность инвазивной бабочки, когда факторы окружающей среды влияют на то, как организм выглядит или ведет себя. Изменения в окраске и узорах крыльев бабочек с течением времени показывают, как они реагируют на изменения температуры, которые произошли, когда они были еще гусеницами. По словам Стоера, чем темнее крылья, тем холоднее температура, а простые белые крылья с небольшими черными пятнами делают белокочанную бабочку идеальным объектом для испытаний. Даже короткий период изменения температуры во время развития может оказать заметное влияние на рисунок крыльев: всего 48 часов аномально прохладной или теплой погоды, если это происходит в нужное время для гусеницы, могут повлиять на рисунок крыльев взрослой особи.

Стор постоянно сотрудничает с проектом Пиериса, глобальным проектом, направленным на изучение распространения белокочанной бабочки и, возможно, ее реакции на повышение температуры. Ученые из России, Новой Зеландии и Кореи отправили бабочек ученым, участвующим в этом проекте.

Статья в тему: Что говорит kjv о глобальном потеплении

К большому огорчению фермеров и огородников листовой зелени, гусеницы капустных белокочанных бабочек лакомятся капустой, бок-чой и белокочанной капустой. Но их распространенность лучше для исследователей, чем для фермеров, и Стоер изучал бабочек от фермы CUE в кампусе Батлера до Австралии.

«Они широко распространены и их легко изучать», — говорит Стоер. «Жизнь бабочки очень зависит от температуры. Температура влияет на то, как они выглядят, а температура влияет на то, что они могут делать как бабочки, по существу контролируя собственную температуру. Могут ли они достаточно нагреться, чтобы летать? Это хорошие экологические модели для понимания роли температуры и изменения температуры в базовой биологии животных».

При 90-градусной жаре в октябре эти маленькие бабочки с их белыми крыльями становятся первыми объектами поведения животных в несезонную жару. Если развитие крыльев этих порхающих насекомых не соответствует погоде снаружи, что приводит к нерегулируемому теплу тела, как отреагируют другие животные?

Идеальный предмет

Капустная белокочанная бабочка не только много путешествует — ее также можно найти в вашем саду уже в марте и даже в ноябре. Продолжительность жизни насекомого коротка — вероятно, не более недели или двух, как у бабочки. Летом у каждого поколения бабочек крылья светлеют по мере того, как становится жарче.

«Крылья популяции будут меняться в течение года», — говорит Штёр. «Для развития их крыльев требуется много дней, поэтому они пытаются предсказать погоду на несколько недель вперед. На этих стадиях гусеницы они получают информацию о температуре».

Статья в тему: Зачем беспокоиться о глобальном потеплении

Эти прогнозы облегчают бабочкам трехнедельную жизнь. Как экзотермы, они полагаются на солнечный свет и температуру. Как гусеница и куколка, насекомое следит за погодой, чтобы у него могла развиться самая удобная пара крыльев, которые предназначены для впитывания предпочтительного количества тепла.

Стоер ищет аномалии в рисунках крыльев — количество крошечных черных чешуек на крыльях на белом фоне — чтобы выявить необычную погоду в регионе. Что делать гусенице, если сегодня температура составляет 85 градусов, а через несколько дней она падает до 55 градусов?

«В Индиане есть сезонные модели предсказуемости, но они не полностью предсказуемы», — говорит он. «Игнорируют ли гусеницы изменение температуры и выходят ли они несоответствующими?

Это важное знание, добавляет Штёр, потому что оно говорит нам о том, что колебаний погоды может быть достаточно, чтобы бабочка вылупилась не в соответствии с температурой, с которой она может столкнуться. Может случиться так, что резкого похолодания или резкого потепления достаточно, чтобы бабочка появилась с узорами крыльев, которые не оптимально подходят для ее способности использовать эти узоры крыльев для регулирования температуры в соответствии с условиями, с которыми она столкнется, по сравнению с тем, как она выглядела бы. как если бы он не прошел через этот холодный или теплый щелчок.

Методология

В исследовании Стоера каждое насекомое фотографируется перед тем, как отметины на крыльях анализируются с помощью программного обеспечения, которое собрало более 10 000 точек данных из всех крыльев бабочки, которые включают изменения в областях крыльев, которые меняются в зависимости от температуры. Каждая область обведена и проанализирована с помощью компьютерного программного обеспечения лаборатории. Итоги проекта будут подведены в 2020 году.

Статья в тему: Ученый, который не верит в глобальное потепление

Первоначально местные экземпляры изучались отдельно от образцов, присланных из-за рубежа. Однако объединение данных может дать представление о том, как этот вид переживет изменение климата.

«Разве бабочки из разных уголков мира одинаково реагируют на изменение температуры и длины дня?» — спрашивает Стоер.«Другими словами, как бабочки из северных климатов, таких как Канада и Финляндия, где дни длиннее, но и холоднее, сравниваются с бабочками из более южных мест, таких как Мексика, где летние дни более жаркие, но не такие длинные?

Чтобы добавить дополнительное измерение, Штёр надеется в конечном итоге изучить использование музейных коллекций сохранившихся бабочек, хранившихся несколько десятилетий назад. Чем отличаются бабочки, собранные в мае 2019 года, по сравнению с бабочками, собранными в мае 1969 года?

«Учитывая, как температура и продолжительность дня вместе влияют на рисунок крыльев, — говорит Стоер, — мы могли бы делать прогнозы о том, как будут выглядеть бабочки в будущем, когда эти два фактора перестанут быть связанными друг с другом. Другими словами, температура меняется, а продолжительность дня — нет».

В поле

Сотни бабочек вылетели из сетей Stoehr. Он охотится на них в своем доме в округе Гамильтон, штат Индиана, в то время как студенты отправляются на ферму CUE, в Батлер-Прери и в леса вокруг кампуса.

«Капустные белки довольно легко поймать, и их очень много, особенно в прериях», — говорит Макензи Курц, младший специалист по биологии, работающая в лаборатории Стоера с января. «Обычно их пять или шесть на одном небольшом участке».

Статья в тему: Что делает правительство, чтобы остановить гифки о глобальном потеплении

В обязанности Курца входит ловля бабочек, их замораживание и подготовка к фотографиям перед регистрацией каждого насекомого. Это сочетание укрепляет ее стремление к исследовательской карьере.

«В целом это был отличный опыт работы в полевых условиях и помощи в анализе данных», — говорит Курц, который планирует изучать энтомологию в аспирантуре. «Интересно видеть, как все это складывается».

Предстоящий весенний творческий отпуск Стера будет посвящен анализу данных и написанию результатов его работы с белокочанной бабочкой. Каждое крыло рассказывает историю о состоянии окружающей среды, но насколько предостерегающими будут истории?

«Поскольку мы знаем кое-что о том, как их внешний вид влияет на их способность к терморегуляции, — говорит Стоер, — мы могли бы в конечном итоге сделать прогнозы о том, приведет ли изменение климата к увеличению или уменьшению населения в разных местах. Это может сделать их вредителями в большем количестве мест, чем сейчас, или это может иметь противоположный эффект».

Контакты для СМИ:
Кэти Гриз
Менеджер контента новостей
kgrieze@butler.edu
260-307-3403

Инновации в преподавании и обучении

Одной из отличительных особенностей образования Батлера всегда были содержательные и прочные отношения между нашими преподавателями и студентами. Подарки этому столпу во время Butler Beyond ускорят нашу приверженность инвестированию в повышение квалификации преподавателей за счет добавления обеспеченных должностей, поддержки стипендий и исследований преподавателей, ремонта и расширения современных учебных помещений и многого другого. Узнайте больше, сделайте подарок и прочтите другие подобные истории на сайте Beyond.butler.edu.

ДВОРЕЦКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

4600 Sunset Avenue, Индианаполис, Индиана 46208 • 800-368-6852

Университет Батлера допускает студентов любой расы ко всем правам, привилегиям, программам и мероприятиям, которые обычно предоставляются или предоставляются студентам Университета Батлера. Он не допускает дискриминации по признаку расы, цвета кожи, пола, национального и этнического происхождения при осуществлении своей политики в области образования, политики приема, программ стипендий и кредитов, а также спортивных и других программ, управляемых школой.

голоса

Рейтинг статьи

Исследователь находит экологические подсказки на крыльях бабочек

Похожие истории

Стипендиальный фонд Xan Korman Legacy Project создан в память о студенте Дворецком

Университет Батлера предоставляет ветеранам бесплатное членство в Esports Park

52-летний Билл Шовер получит медаль Батлера 21 октября

Батлер празднует присвоение имени семейному залу Левинсонов и приветствует 32 новых лауреата в Carillon Society

Университет Батлера занимает первое место в списке лучших университетов Среднего Запада США пятый год подряд

Батлер получает более 900 000 долларов от Lilly Endowment Inc. для финансирования летних лагерей Butler BOOST

Центр искусств и мероприятий Батлера предлагает БЕСПЛАТНЫЕ образовательные утренники для школ PreK-12 Центральной Индианы

Детройтский путь: определение реального опыта

Летний институт Батлера погружает студентов в (их собственные) исследования

Формирование будущего Батлера

ДВОРЕЦКИЙ УНИВЕРСИТЕТ