路易斯安那州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了氣候變化，帝王蝶和乳草植物之間的新關(guān)系。事實(shí)證明，變暖的溫度不僅直接影響君主Danaus plexippus，而且還可能通過將其喜愛的植物食物變成毒藥來影響這種蝴蝶。

路易斯安那州立大學(xué)生物科學(xué)系副教授Bret Elderd和博士學(xué)位Matthew Faldyn。來自德克薩斯州凱蒂的Elderd實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生今天與密歇根大學(xué)生態(tài)與進(jìn)化生物學(xué)系和自然資源與環(huán)境學(xué)院的共同作者M(jìn)ark Hunter一起發(fā)表了他們的研究結(jié)果。該研究發(fā)表在該領(lǐng)域的領(lǐng)先期刊Ecology上。

“許多全球氣候變化研究都集中在一個(gè)物種上，以及該物種將如何受到氣候變化的影響，”Elderd說。“但我們知道，實(shí)際上物種會(huì)相互作用，而且它們通常緊密地聯(lián)系在一起。”

一種這樣的物種相互作用是帝王蝶和馬利筋屬植物馬利筋屬。君主是馬利筋的專用飼養(yǎng)者。個(gè)體總是在乳草植物上產(chǎn)卵，幼蟲僅在這種特定植物的不同種類上發(fā)育。

“我們想探索物種相互作用，如君主和乳草的物種相互作用，隨氣候變化而變化，或氣候變化對帝王蝶通過它們所吃的植物產(chǎn)卵的間接影響，”Elderd說。

Faldyn和Elderd發(fā)現(xiàn)，與氣候變化相關(guān)的局部變暖可以產(chǎn)生馬利筋的化學(xué)變化，當(dāng)它們和它們的幼蟲以這種植物的某些物種為食時(shí)，尤其是非本地馬利筋草(Asclepias curassavica)，它們會(huì)影響帝王蝶。

“重要的是要了解通過乳草介導(dǎo)的變化如何影響帝王蝶，”法爾丁說。

有幾種不同種類的乳草，但它們都有一個(gè)共同的特征。它們在葉片組織中產(chǎn)生有毒化學(xué)物質(zhì)，稱為cardenolides，阻止大多數(shù)脊椎動(dòng)物捕食者。這些化學(xué)物質(zhì)屬于強(qiáng)心苷類，干擾心臟和其他組織中的鈉鉀泵，如果大量攝入，甚至可以影響人類。然而，君主已經(jīng)發(fā)展到在某一點(diǎn)上變?yōu)閷ǘ鄡?nèi)酯具有耐受性。通過將卵產(chǎn)在含有對其掠食者有毒的卡多內(nèi)酯水平的乳草植物上，君主可以保護(hù)其毛蟲后代免于被吃掉。在對馬利筋葉片進(jìn)行孵化和咀嚼之后，毛蟲中充滿了卡多內(nèi)酯，這使得它們對大多數(shù)捕食者(如鳥類)的味道都很難聞。帝王蝶也將這種化合物隔離在它們的翅膀上。他們對比鮮明的橙色和黑色翅膀向藍(lán)鳥等鳥類發(fā)出“不要吃我”的信號(hào)。

但是，如果乳草植物產(chǎn)生過多的這種有毒化學(xué)物質(zhì)，以植物葉子組織為食的毛蟲可能會(huì)無意中毒害自己。

“對于君主蝴蝶來說，這是一個(gè)金發(fā)姑娘的情況。乳草中的這些化學(xué)物質(zhì)太少，植物不會(huì)保護(hù)君主毛蟲免于進(jìn)食，”Elderd說。“但這些化學(xué)物質(zhì)濃度太高也會(huì)傷害君主，減緩毛蟲的發(fā)育，降低生存率。”

訣竅在于君主們發(fā)現(xiàn)一種乳草種類，就其產(chǎn)生的cardenolides數(shù)量來說恰到好處。在美國南部，這種理想的物種原來是入侵的馬利筋A(yù). curassavica，俗稱“熱帶馬利筋”，通常在園藝商店出售。

“A. curassavica很耐寒。它的葉子比其他大多數(shù)物種更長，它一年四季開花，使園藝師和房主更具吸引力，”Faldyn說。這種植物通常以“美化你的院子，拯救蝴蝶”等標(biāo)語出售給房主。

君主們確實(shí)喜歡入侵的A. curassavica。事實(shí)上，在目前的氣候條件下，以這種馬利筋為食的成年君主表現(xiàn)出更高的存活率和體重。這是因?yàn)锳. curassavica含有完美量的cardenolides - 只是在太多的邊緣。但是，增加這種植物中的卡登內(nèi)酯水平的環(huán)境條件，例如溫度升高，可能會(huì)為君主建立一個(gè)生態(tài)陷阱。

當(dāng)這種植物感覺到溫度升高時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生更多的卡多內(nèi)酯，可能作為防御機(jī)制。

溫度依賴性的A. curassavica中的cardenolide濃度增加，Elderd和Faldyn在這些植物周圍放置微小的溫室狀結(jié)構(gòu)后三天內(nèi)在田間觀察到，推動(dòng)君主超過臨界點(diǎn)，使幼蟲中毒，延遲幼蟲生長和領(lǐng)先對于發(fā)育遲緩的蝴蝶長度。

從本質(zhì)上講，隨著氣候變化，過多的好事變成了壞事，特別是涉及到熱帶乳草植物時(shí)。天然的A. incarnata乳草天然產(chǎn)生的有毒化學(xué)物質(zhì)少于熱帶乳草，但較溫暖的條件不會(huì)從根本上改變這些水平。在全球變暖的條件下，以非天然乳草為食的君主在生長和存活方面比以天然乳草為食的君主更糟糕。

“如果我是一只帝王蝶，而我正在回應(yīng)過去的環(huán)境條件，我會(huì)把雞蛋放在A. curassavica上，”Elderd說。“但在全球變暖的條件下，我會(huì)在不知情的情況下對我的后代造成傷害。”

Elderd和Faldyn在野外應(yīng)用于乳草植物的變暖條件模擬了在未來40年或更早的時(shí)間內(nèi)在巴吞魯日發(fā)生的溫度。例如，如果有熱浪。

“人們越來越認(rèn)識(shí)到，在試圖了解氣候變化對生態(tài)動(dòng)態(tài)的全面影響時(shí)，需要考慮物種相互作用，尤其是緊密相連物種之間的相互作用，”作者寫道。

不幸的是，侵入性乳草植物遍布整個(gè)美國南部.Faldyn希望提高植物銷售者，園丁和家庭主人的意識(shí)，因?yàn)槿驓夂蜃兓?，最好種植本地乳草而不是普遍的非本地?zé)釒椴葜参?。君主?/p>

下一步是什么?

Faldyn和Elderd正在路易斯安那州立大學(xué)接受后續(xù)研究的本科生，例如評估可能在他們必須與入侵物種競爭的地區(qū)支持當(dāng)?shù)厝椴葜参锏臈l件。