ملاحظة المحرر: قم بالتسجيل في النشرة العلمية الخاصة بـ CNN’s Wonder Theory. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والاكتشافات العلمية والمزيد.
سي إن إن
–
توصلت دراسة جديدة إلى أنه مع استمرار ارتفاع درجة حرارة مناخ الأرض ، فإن هناك أوقاتًا صعبة تنتظرها فراشات صغيرة وخفيفة الوزن.
تشير الأبحاث إلى أن الفراشات الأصغر حجمًا وذات اللون الفاتح – لا سيما تلك الموجودة في عائلة Lycaenidae – على عكس أبناء عمومتها ذات الأجنحة الأكبر والأغمق اللون ، تواجه مشكلة في تنظيم درجة حرارة أجسامها مع ارتفاع درجات حرارة الهواء.
غالبًا ما يلعب الحجم دورًا في تحمل الحشرات للحرارة ، لكن تأثير اللون كان مفاجئًا و “قد يكون نمطًا خاصًا بالفراشات” ، حسب قول إسمي آش جيبسون ، طالبة دكتوراه في علم الحيوان في جامعة كامبريدج في إنجلترا. حققت الفراشات ذات الأجنحة الداكنة نتائج أفضل باستمرار طوال الدراسة ، بغض النظر عن حجم الجناح.
اختراعات، نشرت نُشروا في 12 يوليو / تموز في مجلة علم البيئة الحيوانية ، وهم يقدمون دليلاً آخر على الدور الكبير الذي تلعبه الأجنحة في الحفاظ على برودة الفراشات – ولماذا يكون اللون مهمًا.
تحتاج الفراشات إلى دفء الشمس لتعمل. ولكن عندما تسخن الأشياء حقًا ، فإنها تعدل درجة حرارة أجسامها بالنسبة لدرجة حرارة الهواء من خلال استراتيجيات تسمى التحمل الحراري والتسامح الحراري.
يتضمن التخزين المؤقت الحراري نشاطًا بدنيًا مثل الانتقال إلى منطقة مظللة أكثر برودة أو إمالة الأجنحة بعيدًا عن المسار المباشر لأشعة الشمس. يمكن للفراشات ذات الأجنحة الكبيرة أن تستخدم تلك المساحة السطحية لامتصاص الحرارة عند الحاجة ، لكنها يمكن أن تنتقل إلى مناطق أكثر برودة بشكل أسرع من الفراشات ذات الأجنحة الأصغر ، وفقًا للدراسة.
من ناحية أخرى ، يتضمن تحمل الحرارة عمليات فسيولوجية مثل إنتاج بروتينات الصدمة الحرارية. وقال آش جيبسون: “هذه جزيئات تنتجها العديد من الحيوانات ، بما في ذلك الفراشات والبشر ، لحماية نفسها من درجات الحرارة المرتفعة”. “إنها تساعد على استقرار وإصلاح البروتينات التي تضررت بسبب ارتفاع درجة حرارة الجسم.”
لكن هذه العملية تستهلك موارد الفراشة ، غالبًا على حساب النمو أو التكاثر. تم دعم نتائج هذه الدراسة البحث السابق بعض الأنواع أكثر عرضة لارتفاع درجات الحرارة بسبب أزمة المناخ – من الفراشات المثبتة تستخدم إما تحمل الحرارة أو تحمل الحرارة.
لاختبار ما إذا كان هناك صلة بين التخزين المؤقت الحراري وتحمل الحرارة في أنواع مختلفة من الفراشات الاستوائية ، قام باحثون من جامعة كامبريدج ومعهد سميثسونيان للبحوث الاستوائية بالتقاط الفراشات في مجموعة متنوعة من الموائل حول بنما خلال المواسم الرطبة والجافة من فبراير 2020 إلى مارس 2022.
بالنسبة لاختبار تحمل الحرارة ، التقط الباحثون واختبروا وأطلقوا 1334 فراشة تمثل 54 نوعًا من ست عائلات من الفراشات. قال آش جيبسون: “قضيت أنا وفريقي أيامًا طويلة نركض بشباك الفراشات في الغابة المطيرة في بنما”. “كان هدفنا الإمساك بفراشة دون مطاردتها”.
عندما تطير الحشرات ، يمكن أن تتغير درجة حرارة أجسامها. نظرًا لأن الباحثين لم يجبروا الفراشات على الانخراط في مطاردة مرهقة ، كان من المتوقع أن تكون درجات حرارتها في المستويات الطبيعية للظروف البيئية.
بعد الالتقاط ، وضع أعضاء الفريق جهاز قياس – يسمى مزدوجًا حراريًا – عبر الشبكة – برفق على صدر الفراشة ، الجزء الأوسط من جسمها ، لتسجيل درجة حرارتها.
الصدر قال آش جيبسون: “إنه المكان الذي توجد فيه العضلات التي تحرك ذبابة الفراشة ، وأجزاء الجسم المهمة للحفاظ على درجة الحرارة”.
تم وضع مجموعة صغيرة من الفراشات المأسورة للعمل مرة أخرى لاختبار تحمل الحرارة. تم وضع كل منها في وعاء زجاجي مصمم للحفاظ على رطوبة الفراشة. تم رفع درجة الحرارة داخل الجرة بشكل مطرد لاختبار المدة التي يمكن لكل منها الوقوف قبل السقوط بعد فقدان التحكم في المحرك ، وهو ما يسمى “ضربة قاضية”.
في كلتا التجربتين ، كانت الفراشات الأكثر قتامة التي التقطها الباحثون دافئة وباردة أكثر من نظيراتها الشاحبة. تستخدم الفراشات الأكبر والأغمق استراتيجيات التحمل الحراري بشكل أكثر فعالية لصالحها ، في حين أن الفراشات الأصغر والأغمق “كانت قادرة على تحمل درجات حرارة أعلى” أثناء اختبار تحمل حرارة الزجاج ، كما قال آش جيبسون. “هذا يضع هذه الفراشات الداكنة في وضع جيد نسبيًا للتعامل مع تغير المناخ.”
إسمي آش جيبسون
أظهرت الدراسات أن الفراشات الداكنة تميل إلى التسخين والتبريد أكثر من الفراشات ذات الألوان الفاتحة. يقوم آش جيبسون بعمل ميداني في بنما مع فراشة من جنس كاليبيليس في عائلة Riodinidae.
قال إن الفرق بين أدنى وأعلى مستويات تحمل الحرارة – 18 درجة فهرنهايت (10 درجات مئوية) – فاجأه حقًا. قال آش جيبسون: “هذا فرق كبير بالنسبة للفراشات التي تعيش في موائل مماثلة نسبيًا” ، مشيرة إلى أن أحد الأنواع نجا من درجات حرارة تقارب 140 درجة فهرنهايت (60 درجة مئوية). “بالنسبة لمثل هذا الحيوان الصغير ، يعد هذا إنجازًا رائعًا”.
أثناء اختبار ضربة قاضية ، لم تحقق الفراشات الأكبر حجمًا التي أظهرت قدرات تحمل حراريًا أفضل أداءً جيدًا مثل الفراشات ذات الأجنحة الأصغر. تعتمد الأنواع الأكبر حجمًا على استراتيجيات التخزين المؤقت وتكون أكثر عرضة لارتفاع درجات الحرارة عندما لا تستطيع تغيير موقعها.
وقال أكيتو كاواهارا ، الأستاذ ومنسق مركز ماكجواير لقشريات الأجنحة والتنوع البيولوجي بجامعة فلوريدا في غينزفيل: “تشير هذه النتيجة إلى أن الأنواع ذات درجات حرارة الجسم الأكثر استقرارًا قد تكون أكثر عرضة للزيادات في درجة الحرارة المحيطة”. لم يشارك في البحث.
نظرية آش جيبسون حول سبب إحداث اللون لهذا الاختلاف هي أنه “يعتمد على التجربة”. تستخدم الفراشات ذات الأجنحة الداكنة بشكل أساسي للتعامل مع درجات حرارة أعلى لأنها تمتص الإشعاع الشمسي بشكل أسرع من نظيراتها ذات الأجنحة الأخف وزناً. وأوضح أنها “تشع الحرارة بشكل أكثر فاعلية من الأسطح الشاحبة ، و … هم أكثر عرضة لخفض درجة حرارة أجسامهم بسرعة أكبر وبالتالي تجنب الوصول إلى درجات الحرارة المميتة.”
لا يتعين على الفراشات الباهتة التعامل مع درجات الحرارة المرتفعة – فهي تطير عادةً إلى مناخات مناخية أكثر برودة عندما ترتفع درجة حرارتها. وقال آش جيبسون عبر البريد الإلكتروني إنهم “في وضع ضعيف للتعامل مع الانتقال بين أجزاء الغابات النائية بشكل متزايد ، وعندما تحدث أحداث مناخية شديدة مثل موجات الحرارة”. إذا لم يتمكنوا من إدارة حرارة أجسامهم بشكل فعال في تلك المواقف ، فهم في مأزق.
بينما لا يعرف أحد على وجه اليقين كيف سيؤثر تغير المناخ في النهاية على الفراشات ، قال كوهارا ، “تختفي العديد من الأنواع. (الدراسة) يمكن أن توفر نظرة ثاقبة للأنواع التي يمكنها البقاء على قيد الحياة في المناخات القاسية.”
وفقًا لـ Ashe-Jepson ، لا يوجد جدول زمني لفقدان أنواع الفراشات. وقال “لا توجد طريقة سنخسر بها عائلة (Lycaenidae) الفراشة بأكملها”. وأضاف: “إذا لم نفعل شيئًا لحماية موائل هذه العائلة ومكافحة تغير المناخ ، خاصة في مواجهة الأحداث المناخية القاسية مثل موجات الحرارة ، فقد يكون هناك انقراض سريع داخل هذه العائلة”.
في الآونة الأخيرة ، هناك أدلة كثيرة على ارتفاع الظواهر الجوية المتطرفة. وقال آش جيبسون: “هذا أمر مخيف للغاية بالنسبة لمجموعة متنوعة من الفراشات ، ولكن هناك أمل في أنه من خلال الإدارة المناسبة ، مثل الحفاظ على الغابات والمناخ المحلي ، يمكننا حماية هذه المجموعة الجميلة والفريدة من الفراشات قبل أن تضيع”.
