为什么东方帝王蝶正在消失?

　　

密歇根州立大学(Michigan State University)的生态学家领导了一项由专业科学家和志愿者科学家组成的国际合作研究，旨在揭示导致东部帝王蝶数量减少的新原因。

2004年至2018年间，帝王蝶春夏繁殖地的气候变化对其数量下降的影响最为显著。事实上，气候变化的影响比其他因素(如栖息地丧失)的影响要大近7倍。该研究小组于7月19日在《自然生态与进化》杂志上发表了他们的报告。

该研究的主要作者Erin Zylstra说:“我们所做的是建立模型，以理解为什么帝王蝶数量在减少，以及总体上生物多样性发生了什么。”Zylstra是密歇根州立大学自然科学学院整合生物学和生态、进化和行为项目的博士后研究员。

“很多都不是好消息。但在理解一个物种衰落的原因时，也有希望的信息:我们可以为此做些什么，”Zylstra说。“我们做这项研究不仅是为了说明是什么导致了帝王蝶数量的变化，而且还为了了解我们如何能做得更好。”

了解黑脉金斑蝶数量的减少，并尽我们所能扭转这一趋势，不仅对保护生物多样性很重要，而且因为昆虫是多产的传粉者。东部的帝王蝶每年都会在墨西哥和美国东部和加拿大南部之间迁徙——夏天会在密歇根州和美国其他州停留。然而，自20世纪90年代中期以来，它们的人口急剧下降，最坏的情况估计，目前的人口仅为几十年前的20%。

从20世纪90年代中期到21世纪头十年中期，草甘膦除草剂的用量降幅最大，与此同时，草甘膦除草剂在农业中变得非常流行。农民种植了抗草甘膦的作物，使他们能够广泛使用这种化学物质，杀死马利筋植物，而马利筋植物是帝王蝶毛虫的唯一宿主和食物来源。

那段时期流行的理论是，农业地区马利筋的减少是造成这种严重衰退的原因。自那以后，帝王蝶的数量持续下降。尽管草甘膦驱动的乳草流失仍然是一种可能的解释，但随着时间的推移，其他理论也出现了。如今，研究人员对于是什么阻碍了帝王蝶的数量存在分歧。

然而，大约十年前，乔治城大学(Georgetown University)的莱斯利·莱斯(Leslie Ries)和密歇根州立大学(MSU)整合生物学副教授伊莉斯·齐普金(Elise Zipkin)意识到了这一点。研究人员和志愿者正在收集越来越多的数据，这些数据有助于更明确地确定是什么原因导致了帝王蝶数量的下降。

“人们有不同的假设，”这项新研究的资深作者、生态、进化和行为项目(Ecology, Evolution and Behavior Program)主任齐普金说。“所以我们试图成为一个公正的团队，花时间把所有这些碎片放在一起，真正分析出各种压力因素的贡献。”

东方帝王复杂的生命周期让我们很难理解其数量的减少。这些帝王蝶在墨西哥中部过冬，从11月到2月。当天气开始变暖时，它们会向北迁移到美国东南部，尤其是德克萨斯州东部。

一旦到达那里，成年企鹅就会繁殖、产卵，然后死亡。它们的下一代会继续迁徙，大约从5月开始，飞往中西部和加拿大的部分地区，在那里它们会再繁衍两到三代后代。八月底发育的蝴蝶关闭了它们的生殖系统，将精力花在向南迁徙回墨西哥，在那里重新开始循环。

在美国国家科学基金会(National Science Foundation)的支持下，该团队分析了1994年至2018年间在美国中西部、墨西哥中部和加拿大南部不同地点进行的逾1.8万次调查数据。这些调查大部分是由当地志愿者进行的，他们帮助统计成年蝴蝶的数量。

“几乎所有这些数据都不是由专业科学家收集的，这真的很酷，”Zipkin说。“没有一组科学家可以收集到我们需要的所有数据。但这些志愿者每年都出去，以一种非常结构化的方式记录数据。这是我们进行分析的唯一方法。”

Zylstra说:“志愿者的专业水平真的令人难以置信。”

Zylstra领导开发了一个基于这些观察的模型，并得出了有意义的结论。研究小组特别感兴趣的是，这些数据说明了东部帝王蝶种群减少背后的三个主要理论:乳草栖息地的丧失、秋季迁徙和越冬地重新定居期间的死亡，以及气候变化对帝王蝶繁殖成功的不利影响。

“我认为每个人都有一部分是对的。所有这些都起到了一定的作用。对于君主，一切都是微妙的，一切都是微妙的，”Zylstra说。“但近年来，草甘膦的使用量虽然仍然很高，但却保持了较为稳定的水平，有强有力的证据表明，草甘膦的数量变化是由春季和夏季繁殖地的气候所驱动的。”

Zylstra解释说，这些假设中的每一个都可能导致蝴蝶在更小的尺度上消失。但从整体上看这个问题——跨越多年和多个国家——可以清楚地看到，自2004年以来，气候变化一直是主导的破坏性力量。不幸的是，农业地区没有足够的数据来确定在20世纪90年代中期到21世纪头十年中期这段最显著的衰退时期发生了什么。

为了全面了解种群数量下降的情况，研究小组需要了解在很多地方许多代的动态。因此需要成千上万的调查。收集和理解这些数据的巨大努力也获得了两大回报。

首先，通过证明该模型有可能梳理出像东方帝王这样复杂的物种的种群动态，该团队乐观地认为，该模型也可以用来理解是什么驱动其他物种的种群变化。

其次，这种认识应该有助于告知保护措施可以为东方帝王的数量提供最大的利益。

Zylstra说:“这项研究给我们提供了信息，告诉我们应该把有限的钱花在哪里。”

她说，虽然我们不能简单地消除气候变化，但我们可以专注于恢复乳草，在那些尽管气温变暖和降水模式改变，但仍然最有利于帝王蝶繁殖的地区，她说。她补充说，即便如此，我们为遏制气候变化所能做的一切也将改善帝王蝶和人类的前景。

虽然遏制气候变化是一个巨大的提升，但Zipkin指出，这项研究提醒我们伙伴关系在应对重大挑战方面的力量。

“我们说的是三个受到影响的国家:美国、加拿大和墨西哥。这不是我们必须独自完成的事情。”“合作关系很重要。”

研究人口下降背后的原因证明了这一点。在专业科学家和志愿者数据收集者之间，这三个国家的居民使这项研究成为可能。

“你需要这种合作关系。你需要有不同专业知识的人。我们证明了这是我们如何知道发生了什么。现在，我们能对环境保护做些什么呢?”Zipkin问道。“我们可以一起努力。”

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