?

Log in

No account? Create an account
Quizzing the Anonymous
Ignoramus et ignorabimus
Бабочки 
30th-Jul-2017 01:58 pm
thinking
Подорожник растет вдоль дорог. Что такое дорога?

***

Каждый год ранней осенью мимо меня пролетают миллионы оранжевых бабочек-монархов.
https://en.wikipedia.org/wiki/Monarch_butterfly
https://en.wikipedia.org/wiki/Monarch_butterfly_migration
В марте бабочки летят из Мексики на север, а осенью их потомки в четвертом поколении возвращаются с севера в теплые края, на то же дерево, откуда весной улетели их предки. Гусеницы монарха живут на ваточнике (milkweed); ядовитый сок растения (инактивирующий АТФ-азу в сердечной мышце) им нипочем: они насыщают ядом тела, и птицы избегают их клевать; накопленный гусеницами яд передается бабочкам. Бабочки питаются нектаром со многих растений.

Три поколения монархов с апреля по август живут несколько недель каждое (полосатые гусеницы - пару недель, бабочки немного дольше); взрослые бабочки постепенно отлетают к северу, откладывая яйца все дальше от Мексики. Tретье поколение добирается до нас. Четвертое поколение живет семь месяцев и совершает основную миграцию, проделывая обратный путь в центральную Мексику осенью и оттуда до Техаса - весной.

...Starting in September and October, eastern/northeastern populations migrate from southern Canada and the United States to overwintering sites in central Mexico where they arrive around November. They start the return trip in March, arriving around July. No individual butterfly completes the entire round trip; female monarchs lay eggs for the next generation during the northward migration and at least four generations are involved in the annual cycle. Similarly, the western populations migrate annually between regions west of the Rocky Mountains including northern Canada and overwintering sites at the coast of California.

...When the late summer and early fall Monarchs emerge from their pupae, or chrysalides, they are biologically and behaviorally different from those emerging in the summer. The shorter days and cooler air of late summer trigger changes. Even though these butterflies look like summer adults, they won't mate or lay eggs until the following spring. Instead, their small bodies prepare for a strenuous flight. Otherwise solitary animals, they often cluster at night while moving ever southward. Fat, stored in the abdomen, is a critical element of their survival for the winter. This fat not only fuels their flight of one to three thousand miles, but must last until the next spring when they begin the flight back north. As they migrate southwards, Monarchs stop to nectar, and they actually gain weight during the trip! Some researchers think that Monarchs conserve their "fuel" in flight by gliding on air currents as they travel south. This is an area of great interest for researchers; there are many unanswered questions about how these small organisms are able to travel so far. Another unsolved mystery is how Monarchs find the overwintering sites each year. Somehow they know their way, even though the butterflies returning to Mexico or California each fall are the great-great-grandchildren of the butterflies that left the previous spring. No one knows exactly how their homing system works; it is another of the many unanswered questions in the butterfly world.

***

Как четвертое поколение, не имеющее никакого контакта с предыдущим мигрирующим поколением знает, куда им лететь за 3000 миль по Северной Америке? У бабочек есть солнечный компас (им же приписывают полумифическую фотохимическую спиновую магниторецепцию в криптохромах), часы и т. п. но все это не объясняет, как бабочки ими пользуются: навигационное оборудование без карты не годится. Иногда говорят, что они следуют преобладающим ветрам, которые несут их к югу (континент напоминает по форме воронку). И этого недостаточно.

...Steering southerly is sufficient for the bulk of the migrating monarch’s travels. As millions of butterflies begin to approach Texas, they are funneled together by two barriers - the Gulf of Mexico on their left and the Rocky Mountains/Sierra Madre Orientals on their right. However, once the butterflies continue to approach their destination, how do they find their way to the same grove in Michoacán year after year? We postulate that there is a “destination beacon” that guides the butterflies to this forest. The nature of the destination beacon is not yet known but may involve olfactory cues given off at the overwintering sites by the oyamel trees that reside in the unique pine forest in which the butterflies roost or magnetic cues from field anomalies that occur there. The precise nature of the destination signal is a critical piece of the migration puzzle that needs to be solved.
-- Are there meaningful changes in gene expression between migrant and summer butterflies that inform the genetic/epigenetic nature of the migration?
-- Can multiple methods be developed to alter gene expression in monarchs to provide mechanisms of action of candidate “migration” genes?
It is astounding to think that the monarch brain, no larger than the head of a pin, holds a treasure-trove of navigational mechanisms that keep screaming out to be understood.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2929297/
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867411012682

Поскольку сообщить подробную информацию о пути разделенные во времени 4-ые поколения могут только наследственным материалом, многие верят, что память о траектории как-то передается, генетически или эпигенетически. Если так, непонятно, что мы делаем в школе: если огромный объем навигационной информации возможно передать генетически, почему такое не происходит повсеместно?

Как тогда объяснить миграцию монархов?

***

Можно отвлечься от монархов и их физиологии и подумать, как такое возможно в принципе.

У меня есть соображение, как это сделать так, что карту иметь не нужно. Соображение построено на сказке про Гензель и Гретель: если по пути разбрасывать камешки, на обратном пути можно следовать от камешка к камешку. Не потому ли монархи собираются в огромные стаи на обратном пути, чтобы сообща искать разбросанные "камешки"? Вопрос в том, что могло бы послужить им "камешками".

Естественно предположить, что "камешками" служит ваточник, на котором живут гусеницы. Монархи ко-эволюционировали с ваточником: они умеют нейтрализовать его яд и использовать его для защиты. Предположим, что они помечают ваточник, на котором живут, и помеченный ваточник служит "камушком" по дороге домой. Я не знаю, как конкретно они это делают; тут можно придумать разные способы. Например, изменением запаха цветов ваточника: тогда бабочки могут по запаху найти дорогу домой. Гусеницы могут оставить пахучие следы на листьях: бабочки периодически приземляются, чтобы питаться нектаром для полета: заодно они могут определить, следуют ли камушкам. Бабочки переносят пыльцу ваточника в направлении миграции, они могут распознавать ту разновидность ваточника, чью пыльцу они разносят. Чем больше стайке попадается камушков, тем ближе она к правильному курсу. Опознавание разбросанных камушков и коллективное их нахождение достаточно для нахождения дороги в обе стороны.

Для нас растения ваточника выглядят одинаково, но для бабочек они образуют дорогу, которой они следуют каждый год в обе стороны.

***

Что такое дорога? Дорога - это то, вдоль чего растет подорожник...


Comments 
30th-Jul-2017 07:05 pm (UTC)
А как доказано что "на тоже дерево возвращаются"? Что то сходу не нашел методику доказательства.
30th-Jul-2017 08:22 pm (UTC)
Насчет отдельных деревьев не знаю, но рощи (они географически очень небольшие) нашли в середине 1970-х героическими усилиями по пометке разных поколений бабочек.
30th-Jul-2017 07:31 pm (UTC)
Карта может быть передана генетически. Она очень простая. В форме стимулирования "летания" по уменьшению градиента напряженности магнитного поля. Дорога "записывается по дороге "туда"


А близко к месту - ищут пахучие метки
30th-Jul-2017 08:09 pm (UTC)
Все эксперименты, придуманные для доказательства map sense у монархов дали отрицательные результаты
https://books.google.com/books?id=PAhpDQAAQBAJ&pg=PA198
30th-Jul-2017 08:17 pm (UTC)
Ох куда вы клоните.

Человек как пчела мигрирующий по дорогам из подорожника.
И что-то сломалось.
Человек перестал быть пчелой.
Его дороги пахнут нефтью и сажей.
И даже там в пыли его дожидается "подорожник."

Мне очень нравится.

Спасибо.
30th-Jul-2017 09:09 pm (UTC)
интересно... а вот еще пишут авторы, которые в последней ссылке
http://www.nature.com/nature/journal/v514/n7522/full/nature13812.html
всё и сразу - красота и сила, то есть окраска и миозин... но объяснения маршрута я у них не увидел.
30th-Jul-2017 10:06 pm (UTC)
Диву даешься: столько наворотили, но... что они ожидали найти? Закодированные азбукою Морзе маршруты с GPS координатами? Советы старших бабочек младшим товарищам? Для объяснения передачи карты миграции через "генетическую память" и (тем более) нахождения оной в геноме необходимо пересмотреть все, что нам известно; тут даже непонятно, с чего начать. Не стоит ли сперва проверить альтернативные объяснения, этого не требующие?

Про миграцию данаид написаны тома, но чтение производит странное впечатление. Как если бы академия де сьянс годами обсуждала карточный фокус, не допуская, что тот основан на ловкости рук. Фокус либо чудо неведомое, либо он требует пересмотра биологических наук, либо давайте секвенировать геном фокусника, чтоб в нем разобраться. Если думать о миграции бабочек как о ловком фокусе, сразу начинаешь видеть возможности, как его можно проделать.
31st-Jul-2017 02:54 am (UTC)
Как сделать в принципе -- было ясно ещё во время прочтения. Поколения не имеют значения -- у насекомых синаптическая структура нервной системы морфогенетически определена, в отличие от школьников. Миграция может быть сделана как двухфазное поведение, с двумя противопоставленными циклическими мотиваторами и определяющим фазу дисбалансом их действия. Движение -- простой таксис по градиенту, а направление вдоль градиента определяется балансом мотиваторов: положительный -- вверх по градиенту, отрицательный -- вниз. Это определит таксис организма на макроуровне (куда мигрировать). На микроуровне (куда сейчас лететь) градиент может быть по солнцу -- у насекомых есть ocelli, которые выполняют функцию компаса в течение дня. Также могут быть внутренние часы, чтобы компенсировать смещение солнца в течение года. В целом система получается простая, как и должно быть у простого организма. Всё это для насекомых никак не меняется при смене поколения, а также для отдельного организма -- любой такой организм является реализацией функции в отдельной точке пространства-времени, и фактически заполняет его собой. Организмов может быть много (если считать), но это один и тот же организм (если рассмотреть).

Edited at 2017-07-31 02:58 am (UTC)
31st-Jul-2017 03:51 am (UTC)
Градиент чего? (чего бы он ни был, он должен иметь протяженность в 4,000 миль!).
31st-Jul-2017 06:57 am (UTC)
Недавно был эксперимент, который показал, что у растений можно выработать "условный рефлекс", то есть, в этом отношении растения ничем не отличаются от животных. Поэтому разгадку можно искать среди растений - они любят бабочек и показывают им обратный путь.
31st-Jul-2017 01:11 pm (UTC)
Обычно растения не жалуют тех, чьи гусеницы их едят.
31st-Jul-2017 10:28 am (UTC)
А тупо график температуры не объяснит этот маятник?
31st-Jul-2017 01:10 pm (UTC)
Ну, в некотором смысле, температура там определяющий фактор: бабочкам приходится лететь тысячи миль, поскольку в южной части Америки и Мексике ваточник начинает присыхать и гусеницам недостаточно зелени. Бабочки летят на север в поиске молодых растений, на которых можно отложить яйца. Основная миграция назад идет пока еще тепло. Температура воздуха слишком ненадежный показатель - сильно меняется от места к месту, со дня на день.
31st-Jul-2017 02:40 pm (UTC)
Интересно, почему четвертое поколение бабочек живет так долго, в несколько раз дольше предыдущих?

PS. Лосось тоже мигрирует, ему каким-то образом удается найти вход в свою реку. Выходит, он запоминает?
1st-Aug-2017 03:09 pm (UTC)
Лосось проходит этот путь дважды, т.е. в принципе он может запомнить путь, а в случае монархов это невозможно.

Четвертое поколение долго живет, т.к. им надо перезимовать в Мексике, а путь не близкий, туда и обратно летят месяцами. В Мексике они впадают в спячку, миллионами оцепив ветки деревьев. Зрелище, говорят феерическое. Я, увы, только по телику видел.
31st-Jul-2017 03:31 pm (UTC) - Репейница
У нас тоже водится перелётная бабочка, называется painted lady. Она перелетает с Ближнего Востока и северной Африки в Европу, в частности, в Великобританию. И обратно. По дороге ей прихолится пересекать Средиземное море и Ламанш - карта миграций есть во французской википедии https://fr.wikipedia.org/wiki/Belle-Dame_(papillon), там они почему-то Израидь забыли нарисовать. В море мало деревьев, так что ваша гипотеза верна не для всех перелётных бабочек.
1st-Aug-2017 08:35 am (UTC)
Почему-то никто не упомянул waggle dance of the honeybee.

Использование насекомыми символов для описания направления движения...
1st-Aug-2017 03:05 pm (UTC)
Кто ж там пляшет: бабочки перед откладываемыми ими яйцами?
3rd-Aug-2017 10:15 pm (UTC)
C монархами все действительно загадочно до зубной боли. В сентябре нетрудно увидеть, как именно они мигрируют: бабочка за бабочкой с интервалом в несколько минут пролетают по точно тому же маршруту, совсем как муравьи по маркированному следу, но на высоте нескольки метров. Боковой ветер на процесс не влияет. Ваточник растет далеко не везде, так что его для маркировки маршрута с такой точностью совершенно недостаточно. Подозреваю, что это зоологический аналог проблемы излучения абсолютно черного тела :-)
6th-Aug-2017 01:08 am (UTC)
У нас, мне кажется не так. Они не следуют одному маршруту, а как бы идут широкой полосою. Наверно они как-то координируются (феромонами). Ваточника у нас, кстати, немало, другое дело, что он не цветет уже, когда летит основная масса из Канады. Но он открывает коробочки, даже я слышу его резкий запах.
10th-Aug-2017 09:26 am (UTC)
Мне еще про кукушек всегда было интересно. Как-то же кукушата знают, куда лететь на зимовку. Не знаю, может это все уже изучили, но мне не попадалось.
30th-Aug-2017 10:43 am (UTC)
Ужасно интересно, спасибо (и про овсянку тоже замечательно). Ещё смешное о миграции: агада для бабочек.

Edited at 2017-08-30 10:44 am (UTC)
This page was loaded Jul 23rd 2019, 5:36 pm GMT.