乳草是帝王蝶的寄主植物，梅根想要對(duì)它進(jìn)行不同的采樣，以進(jìn)行同位素比率分析，從而構(gòu)建一張地圖來(lái)顯示同位素在景觀中的變化情況。這將有助于她查明她的帝王蝶樣本在哪里孵化，并且或許可以更好地了解這種瀕臨滅絕的昆蟲(chóng)的遷徙路線(xiàn)。

梅根的旅程耗時(shí) 74 天，在教師、州和聯(lián)邦生物學(xué)家、城市雇員、露營(yíng)地所有者和農(nóng)民的幫助下，穿越 22 個(gè)州，行程 20,000 公里，以收集樣本。她現(xiàn)在發(fā)表了一篇研究論文，展示了繪制鍶同位素如何可以大大提高追蹤這些重要昆蟲(chóng)的能力。

“當(dāng)動(dòng)物以景觀為食時(shí)，它們會(huì)在惰性組織中收集并保存當(dāng)?shù)氐耐凰靥卣鳎鴮?duì)于帝王蝶來(lái)說(shuō)，它就在它們的翅膀上。這些組織保留了個(gè)體出生起源的同位素特征，”理學(xué)院博士生梅根說(shuō)。

“在這項(xiàng)研究中，我們展示了鍶同位素，特別是當(dāng)與氫同位素結(jié)合時(shí)，可以幫助研究人員確定帝王蝶孵化的更精確區(qū)域。然后，我們將新工具應(yīng)用于君主樣本，以了解它們的起源。”

追蹤帝王斑蝶：一項(xiàng)艱難的任務(wù)

追蹤帝王斑蝶是一項(xiàng)昂貴而艱巨的任務(wù)，因?yàn)樗鼈凅w型小，在國(guó)際邊界上橫穿數(shù)千英里。找回被標(biāo)記的帝王蝶是很罕見(jiàn)的。

了解在整個(gè)大陸運(yùn)輸生物量、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、花粉、遺傳信息和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的昆蟲(chóng)的遷徙路線(xiàn)至關(guān)重要，尤其是要了解這種蝴蝶的種群數(shù)量為何一直在下降。

同位素的重要性

“同位素是相同元素的原子，它們具有相同數(shù)量的質(zhì)子和電子，但具有不同數(shù)量的中子，這使得它們具有不同的質(zhì)量。重同位素和輕同位素之間的比率在景觀中的空間上有所不同，”梅根解釋說(shuō)。

“到目前為止，主要是氫同位素被用于追蹤帝王蝶的出生起源，并提供了與帝王蝶保護(hù)相關(guān)的關(guān)鍵信息。不像無(wú)線(xiàn)電項(xiàng)圈可以準(zhǔn)確告訴你動(dòng)物去了哪里，氫同位素只能告訴你組織形成的大致區(qū)域。在這項(xiàng)研究中，我們表明鍶同位素，特別是與氫同位素結(jié)合時(shí)，可以幫助研究人員確定帝王蝶孵化的位置，并使其孵化到更精確的區(qū)域——大約好四倍。”

了解帝王斑蝶衰退的地理線(xiàn)索

最終，梅根分析了 100 只帝王蝶，發(fā)現(xiàn)越冬帝王蝶可能起源于德克薩斯州，證明了同位素能夠回答有關(guān)動(dòng)物遷徙的基本問(wèn)題，提供地理快照和了解種群下降的潛在線(xiàn)索。

“就君主而言，人們提出了導(dǎo)致種群下降的多種原因，包括森林砍伐和極端天氣事件、夏季繁殖地棲息地的喪失、向南遷徙期間的死亡率、寄生性增加以及氣候變化的影響，”梅根說(shuō)，他與圭爾夫大學(xué)和馬里蘭大學(xué)環(huán)境科學(xué)中心的同事在這項(xiàng)研究中合作。

“要了解這些驅(qū)動(dòng)因素的相對(duì)貢獻(xiàn)和強(qiáng)度，我們需要更好地了解帝王蝶隨時(shí)間推移的遷徙連通性和模式。我們現(xiàn)在已經(jīng)能夠?yàn)檠芯咳藛T建立一種新的、隨時(shí)可用的工具，這將有助于保護(hù)帝王蝶。”