Який вихід - Дослідження вихідних тунелів, зроблене мухою Голденрод Галл, Eurosta solidaginis AMNH
Частина колекції навчальних програм "Нагороди молодих натуралістів".
Теплого літнього дня п’ять років тому ми з моїм другом вирушили в експедицію. Ми прикинулися корінними американцями, які збирають провізію, щоб повернути її до нашого типі. Ніяких горіхів чи ягід не росло на виду, тому нам довелося погодитися на «цибулю». Однак це була не звичайна цибуля; ці дивні сфери росли на рослинах золотухи. Ми годинами збирали їх у полі, поки нас не викликали всередину на вечерю. Звісивши голови, ми повільно рушили до будинку, сподіваючись, що повернемось пізніше.
Передумови
Лише через кілька років, коли я розпочав свій дослідницький проект для премії Young Naturalist Awards, я виявив, що насправді лежить всередині того, що ми називали "цибулею". У цих рослинах були сховані крихітні личинки жовтих мух. Доросла жовтня муха золотистої риби (Eurosta solidaginis) має розмір із маленьку кімнатну муху і має темні позначки на крилах. Ці маленькі істоти проходять складний та інтригуючий життєвий цикл. Починається це тоді, коли самка вводить своє яйце в кінцеву бруньку рослини золотарника наприкінці весни. Яйце вилуплюється приблизно через тиждень, і личинка опускається в меристематичну тканину (клітини росту рослини) всередині стебла. Там він створює отвір, оскільки харчується рослинною речовиною. Рослина золототисячника реагує на жовчну муху, створюючи навколо комахи жовчоподібний жовч. Личинка буде називати цю жовч домом протягом 11 місяців (Сандро 2006).
Восени личинка жовчі викопує вихідний тунель для втечі з жовчі після окукливания навесні. Все, що він залишає в кінці тунелю, - це епітелій, або зовнішній шар жовчі. Оскільки дні пізньою осінню стають холоднішими, личинка жовчі готується до зими в жовчі, збільшуючи рівень гліцерину та сорбіту, створюючи природний антифриз (поверховість). Комаха перестає їсти і потрапляє в діапаузу (ріст і розвиток призупиняється), готуючись до холоду після уповільнення швидкості метаболізму (Sandro 2006). Личинка окукливается навесні, а потім з’являється дорослою мухою приблизно через два тижні. Для того, щоб звільнитися від жовчі, муха золотистої жужки проповзає через вихідний тунель, зроблений восени, і закріплюється до кінця. Він направляє рідини тіла до голови, яка розриває зовнішній шар жовчі, звільняючи муху. На зовнішній стороні жовчі він відпочиває і висушує крила. Після спарювання життєвий цикл починається заново (Collicut).
Починаючи з нуля - генерування ідеї проекту
Мій інтерес до жовчних мух почався, коли я поспілкувався з Філом Стивенсом, природодослідником з природокористувального центру Чіппева в Мідленді, штат Мічиган. Оскільки я живу в Мічигані, і я починав свій проект у грудні, він запропонував вивчати комах взимку. Це було те, про що я раніше не думав, тому вирішив продовжити його ідею. Він рекомендував прочитати «Посібник з природи взимку» та «Посібник з життя комах», обидва - Дональд Стокс.
Читаючи ці книги, я зрозумів, що дуже мало знаю про діяльність комах взимку. Мене зачарували техніки виживання комах на морозі. Звичайно, я не міг залишити своє розслідування таким широким, як "комахи взимку". Мені довелося вибрати певну комаху, на якій я зосередив би свою увагу. Рейчел Ларімор, ще одна натуралістка, яка працює в природному центрі Чіппева, надіслала мені електронною поштою ідеї щодо звуження моїх досліджень. Переглянувши мої варіанти, я вирішив, що муха золотистої жуйки буде інтригуючою темою.
Встановлення дослідницького питання
Вивчаючи життєвий цикл жовчної мухи, я зрозумів, що ця комаха була прихованою таємницею всередині «цибулі», яку ми зі своїм другом збирали ще 9-річними. Виїзні тунелі, які вони роблять, привернули мою увагу. Коли я дізнався про їх евакуаційні проходи, мені спало на думку одне запитання: чи мають мухи золотистої жуйки напрямок переваги у розміщенні вихідного тунелю?
Щоб допомогти відповісти на моє запитання, я розділив жовч на дві півкулі, верхню і нижню. Чотири квадранти знаходились у верхній півкулі, а чотири - у нижній. Кожен набір представляв північ, південь, схід і захід. У дослідженні, проведеному Університетом штату Канзас, вплив сили тяжіння на метеликів-монархів (Danaus plexippus) було перевірено на Міжнародній космічній станції. Вони спостерігали їх у середовищі мікрогравітації від стадії гусениці до дорослої метелики. Результати дійшли висновку, що вид справді залежав від сили тяжіння для орієнтації («Гусениці,« загублені »у просторі без гравітації, 2010). На рішення жовчної мухи при плануванні її втечі може впливати також сила тяжіння, яка допоможе їй визначитися вгору знизу. На жаль, я не мав доступу до МКС для своїх досліджень, але грунтуючись на їх експерименті з метеликами-монархами, я висунув гіпотезу про те, що золотисторота жовчна муха віддасть перевагу верхній півкулі через своє відчуття сили тяжіння. Це значно полегшило б жовтній мусі відпочити та висушити крила на вершині жовчі після виходу через вихідний тунель.
В іншому дослідженні метелика-монарха, проведеному Джейсоном Етереджем, комах тестували в різних сценаріях магнітного поля. Його результати показали, що метелик-монарх має внутрішній магнітний компас, який використовується для міграції на південний захід (Etheredge 1999). Це породило питання про те, чи має жовтня муха внутрішній магнітний компас. Я знав, що це лише невелика можливість, але відчував, що це питання, на яке варто відповісти. Личинка знаходиться в закритому просторі, тому вона не може використовувати Сонце для цілей спрямування. Внутрішній компас може допомогти у розміщенні їх вихідних тунелів.
Якщо існує шаблон для вихідних тунелів мухи золотистої жуйки, це може означати, що, як метелик монарх, він також використовує внутрішній магнітний компас. Якби це було правдою, південний напрямок, мабуть, давав найбільшу вигоду. Коли комаха виходить із вихідного тунелю на південь, сонячні промені будуть найінтенсивнішими з цього боку, швидше сушать крила мухи. Я висунув гіпотезу, що якщо муха золотарника використовує магнітну інформацію для орієнтації, то її напрям переваги буде спрямований на південний квадрант.
Процедури
Я хотів зосередити свої дослідження в радіусі п’яти миль від мого рідного міста, Еварта, штат Мічиган. Я отримав дозвіл зазирнути на подвір’я, придорожні канави та велику кемпінгову зону. З польовим журналом у руках я вдруге вирушив на полювання на «цибулю». Одного разу, коли я знайшов місце, де було щонайменше 12 галонів, я за допомогою компаса визначив напрямок на північ і позначив верхній північний квадрант жовчі фарбовою ручкою. Потім я відібрав кожен зразок за допомогою машинок для стрижки і поклав галли в пронумеровану коробку для яєць, щоб тримати їх окремо один від одного. Закінчивши процедуру одним жовчним процесом, я пройшов до наступного на відстані не менше чотирьох футів. Після того, як я зібрав 12 галів, я перейшов на іншу ділянку принаймні за 100 футів. Погляд уздовж дороги в канавах був моїм найменш улюбленим місцем для огляду; багато людей, яких я знав, проходитимуть повз, дивуючись, що я роблю, пробираючись у підніжжі снігу, відрізаючи золоті палички. Звичайно, погода була зовсім іншою, ніж літня п’ять років тому, але я все ще дуже насолоджувався перебуванням на вулиці. Краса природи взимку, коли Сонце виблискувало на поверхні снігу, зробила непереборну сцену. Галли збирали протягом січня та лютого. Разом я збирав на 13 різних сайтах.