生态学家发现美国东部帝王蝶正推迟秋季迁徙

物候变化（Phenological Change）是指生物生命周期中的周期性事件（如开花、迁徙、繁殖等）发生时间的变化。这些变化通常与气候和环境的季节性变化密切相关。物候变化是生态系统对气候变化最直接的响应之一，对物种的生存、繁殖以及生态系统的平衡具有重要影响。理解物候变化的机制和影响，并采取有效的应对措施，是保护生物多样性和维持生态系统功能的关键。

物候变化的主要表现有：许多植物因春季气温升高而提前开花，例如樱花、杏花等。秋季气温升高可能导致树木叶片变色和落叶时间推迟。气候变暖导致植物生长季延长，尤其是在温带和寒带地区。许多候鸟和昆虫（如帝王蝶）的迁徙时间因气候变化而提前或推迟。一些动物的繁殖时间因温度升高而提前，例如鸟类产卵时间提前。气候变暖可能导致冬眠动物提前苏醒。

近日，发表于《动物生态学期刊》（Journal of Animal Ecology）的由蒙大拿州立大学生态学家团队领导的一项题为“夏季繁殖物候学对帝王蝶种群统计的影响”（Implications of summer breeding phenology on demography of monarch butterflies）的研究详细记录了帝王蝶（Danaus plexippus）的日期、时间、地点和数量，创建了一个数据集，精确地确定气候变化如何影响道奇营（Camp Dodge）帝王蝶种群在21世纪的迁徙模式。这项研究是气候变化对三种生态上重要的蝴蝶物种影响的更大规模研究的一部分，这些蝴蝶数量正在减少。该研究位于美国东部帝王蝶夏季繁殖范围的核心地带。

帝王蝶（雌性）。©Kenneth Dwain Harrelson

密歇根州立大学文理学院生态学系教授兼系主任Diane M. Debinski是这篇论文的主要作者，该论文详细介绍了她在道奇营领导的研究结果，该研究位于美国东部帝王蝶夏季繁殖范围的核心地带。

Debinski是该项目的四位首席研究员之一，她领导了对美国东部帝王蝶的研究，这些帝王蝶在墨西哥过冬，在落基山脉以东度过夏天。帝王蝶——包括美国西部帝王蝶，它们在加利福尼亚过冬，在落基山脉以西度过夏天——最近被提议列入美国《濒危物种法》的受威胁物种名单。该论文的合著者包括另外三位蝴蝶生态学家：加州大学戴维斯分校的Elizabeth Crone、佐治亚大学的Sonia Altizer 和爱荷华州立大学的Norah Warchola。

Debinski表示，她的团队希望发现环境变化和气候变化正在影响道奇营（Camp Dodge）帝王蝶种群重要事件的物候（时间），包括到达和离开的日期以及它们在野外夏季数量高峰的时间。

同样，该团队研究了道奇营帝王蝶的寄主植物——乳草（milkweed）的物候变化，雌性帝王蝶在乳草中产卵，乳草也是道营地帝王蝶毛虫的主要食物来源。研究人员想知道乳草的物候变化是否与蝴蝶的变化同时发生。

该研究的实地部分于2020年完成。帝王蝶卵被错开间隔放置在乳草植物上，以评估帝王蝶春季到达时间的变化（如果存在）是否影响幼虫的发育。一组被放置在比帝王蝶历史记录到达日期早两周的位置，另一组被放置在预计到达日期的位置，第三组被放置在比平时晚两周的位置。

帝王蝶幼虫。©Rhododendrites，CC BY 4.0

随着时间的推移，乳草标本的采集时间越来越晚，这表明乳草开花时间越来越长，帝王蝶成年后在野外停留的时间也越来越长，这实际上预示着一种变化。其代价可能包括昆虫更长时间地接触捕食者或寄生虫，或者形成生态学家所说的“发育陷阱”。例如，卵可能产得太晚，以至于无法发育成成虫，或者成虫可能在条件不再适合秋季迁徙时从蛹中出来。

虽然实地调查显示，帝王蝶的到达时间在2003年至2019年之间没有变化，但实验表明，这种变化代价高昂。在道奇营实验中，当孵化时间与自然帝王蝶的时间相匹配时，早期幼虫的存活率较高，而当卵孵化时间错配，即物候错配（Phenological Mismatch）——提前两周时，存活率最低。这一发现可能与美国东部山脉其他地区的帝王蝶种群有关，特别是如果它们所依赖的乳草物种正在经历与乳草不同的物候变化。

发生物候错配时，不同物种的物候变化速度不一致，可能导致生态关系的破坏。例如：植物开花时间提前，但传粉昆虫的活动时间未相应调整，导致传粉效率下降。鸟类迁徙时间与食物资源（如昆虫）的高峰期不匹配，影响鸟类繁殖成功率。

该研究还显示，道奇营的帝王蝶种群增长在2003年至2019年间下降——这一发现与美国鱼类和野生动物管理局的统计数据一致，该数据显示过去几十年帝王蝶种群数量显着下降。

关于物候学的讨论通常不包括迁徙蝴蝶，因为它们会经历多个地方的气候。研究表明，即使是迁徙物种也会表现出物候学的变化。我们掌握的物候学、种群规模和种群增长率信息越多，我们就越能保护帝王蝶和许多其他值得保护的物种。

（注：本文仅代表资讯，供读者参考，不代表平台观点。）

编译 | Daisy

编辑 | YJ
排版 | 绿叶

参考资料略