Хижаки яєць метеликів монарха та личинок новонароджених більш різноманітні, ніж визнавали раніше
Предмети
Анотація
Вступ
Повідомлення про зменшення популяцій комах у всьому світі викликали широке занепокоєння та викликали різкі заголовки 1,2,3. Зниження, ймовірно, буде пов’язане з різними причинами, включаючи втрату та фрагментацію середовища існування, пестициди та інші форми забруднення, інвазивні види, зміну клімату та інші 4,5,6. Падіння Lepidoptera особливо добре задокументовано 6,7,8, частково через їх харизматичний вигляд та відносну простоту ідентифікації. У цій групі незрілі етапи життя - особливо яйцеклітини та новонароджені - особливо вразливі і часто зазнають високих показників смертності, які в середньому складають близько 40%, але можуть перевищувати 95% 9. Декілька абіотичних та біотичних факторів сприяють цим раннім втратам, але хижаки можуть складати велику частку цієї смертності 10,11. Отже, розуміння взаємодії між Lepidoptera та їх хижаками може стати важливим кроком на шляху управління заповідними видами.
Метелик монарх (Данаус плексип L.) є однією з найбільш широко визнаних комах у всьому світі, що відрізняється великою кількістю, взаємодією з рослинами-господарями молочаю (Gentianales: Apocynaceae) та своєю міграційною поведінкою 12. Східний мігруючий монарх здійснює щорічну міграцію на великі відстані від місць розмноження на сході США (США) та Канади до зимуючих територій в центральній Мексиці. Однак із середини 1990-х років ця чисельність населення зменшилася тривожно, що припускає, що міграційне явище перебуває під загрозою 14. Для пояснення цього зниження висунуто кілька гіпотез, включаючи втрату зимуючих середовищ існування 13,15, загрози вздовж міграційних шляхів 16 та втрату рослин-господарів молочаю з літнього ареалу розмноження 17,18. Однак причини падіння, швидше за все, багатофакторні, і значні зусилля докладаються для виявлення інших факторів, які можуть сприяти падінню монарха, включаючи зміну клімату 19, змінені режими порушень та диференційоване хижацтво серед середовищ проживання 20,21 .
Одна з гіпотез передбачає втрату звичайних молочаїв (Asclepias syriaca L.) з літнього ареалу розмноження може бути причиною значного падіння 17,18,22,23,24,25. Наприклад, поширеність молочаю (надалі - молочай) у частинах Середнього Заходу США зменшилася на цілих 90% у період 1999–2009 рр. Після широкого впровадження стійких до гербіцидів кукурудзи та сої та подальшого використання гербіцидів широкого спектра дії 26. Втрата молочаю у літній період розмноження супроводжується зміною середовища проживання, де трапляються залишки молочаю. З найближчим знищенням молочаю з однорічних полів, більшість середовищ існування монархів, що розмножуються на Середньому Заході США, трапляється на багаторічних луках 27,28. Попередні дослідження показують, що луки також підтримують великі та різноманітні популяції членистоногих хижаків 29, і хижацтво яєць Lepidoptera у цих місцях проживання часто перевищує те, що є на однорічних посівах 21,30. Отже, вплив втрати молочаю з посівних площ на Середньому Заході США на зниження монарха може посилитися через потенціал підвищеного ризику хижацтва в залишкових місцях проживання злаків 20 .
Як і у багатьох лускокрилих, виживання яєць монарха та раннього віку досить низьке 31. Певна смертність зумовлена взаємодією із захистом від молочаїв 32 або екстремальними погодними явищами 33, але хижацтво також є ключовим фактором смертності монархів 31. В одному дослідженні повідомлялося про 78% смертності яєць монарха та 59% смертності перших віків, і зазначалося, що іноді мурахи вилучали 100% яєць та личинок з окремих рослин 34. В іншому дослідженні повідомляється про приблизно 98% смертності дозорних яєць монарха через 7 днів та високих показниках втрат на рослинах з мурахами та попелиць, присутніх у штаті Вісконсин, штат США 35. Дослідження, проведене в штаті Міннесота, США, розглядало сукупну частку виживання монархів у відреставрованій прерії і виявило, що до висиджування вижило лише 20% яєць, з 31-м номером. Однак, незважаючи на ці дані, рідко безпосередньо спостерігали хижацтво, і повідомлялося, що більшість яєць та молодих личинок просто зникають.
Щоб більш повно зрозуміти вплив хижацтва на монархів, нам потрібна інформація про те, які членистоногі сприяють втраті яєць та молодих личинок. У 2015 році огляд літератури визначив 12 таксонів членистоногих як хижаків яєць монарха та/або личинок 36; сюди входили члени таких таксонів: Chrysopidae 36, Formicidae 31,35,37,38,39,40, Coccinellidae 34,41,42, Araneae 31,37,43, Vespidae 43,44, Pentatomidae 31,43 і Mantidae 45 . Однак багато інших членистоногих зазвичай зустрічаються на молочаях, змушуючи запитати, чи інші таксони також сприяють втратам хижацтва. Нарешті, хоча багато хто з травоїдних тварин, що спеціалізуються на молочаях, були детально вивчені 46,47,48,49, ширша спільнота травоїдних та всеїдних тварин, що часто трапляються на молочаях, приділяла менше уваги. Наскільки нам відомо, ніхто не досліджував безпосередньо можливість цих членистоногих споживати монархів; вони могли робити це навмисно або випадково під час їжі листового матеріалу, де присутні яйця монархів або личинки.
Враховуючи ймовірне значення хижацтва в обмеженні зростання популяції монархів, метою цього дослідження було визначити, які з багатьох членистоногих, які відвідують звичайні молочаї, мають потенціал полювати на яйця монархів та молодих личинок. Ми використовували польові спостереження, щоб визначити, які членистоногі відвідують молочай, потім перевірили їхню схильність до споживання яєць монарха та новонароджених личинок у лабораторних випробуваннях, що не вибирали. Нарешті, ми використали додаткові спостереження для підтвердження хижацтва в польових умовах. На основі попередніх спостережень ми передбачали, що більшість хижих і всеїдних таксонів будуть споживати яйця та личинки, і що принаймні деякі з передбачуваних рослиноїдних таксонів також будуть робити це.
Результати
Незалежні польові спостереження підтвердили, що багато потенційних хижаків, виявлених нашими лабораторними випробуваннями, також полюють на яйця монархів та/або новонароджених в природних польових умовах 50. До них належать: Oecanthus fultoni (Walker), види з сімейства Tettigoniidae та Chrysopidae, F. auricularia, Lygaeus kalmii (Stål), Plagiognathus spp., P. maculiventris, a Nabidae, Harmonia axyridis (Паллада), Formica subsericea (Скажімо), а також дві родини павукоподібних, Salticidae та Opilliones. Крім того, спостерігалося, що особи в наступних сім’ях, яких ми не тестували в лабораторних випробуваннях, споживають у полі яйця монархів або личинок: Carabidae, Cantharidae та Trombididae.