ملاحظة المحرر: قم بالتسجيل في النشرة العلمية الخاصة بـ CNN’s Wonder Theory. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
توصلت دراسة جديدة إلى أن هناك أوقاتًا صعبة أمام فراشات أصغر حجمًا وأفتح لونًا مع استمرار ارتفاع درجة حرارة مناخ الأرض.
على عكس أقاربهم ذوي الأجنحة الكبيرة والألوان الداكنة ، فإن الفراشات الصغيرة ذات الألوان الباهتة – خاصة تلك التي تنتمي إلى عائلة Lycaenidae – تواجه مشكلة في تنظيم درجة حرارة أجسامها مع ارتفاع درجة حرارة الهواء ، وفقًا للبحث.
غالبًا ما يلعب الحجم دورًا في تحمل الحشرات للحرارة ، لكن تأثير اللون كان مفاجئًا و “قد يكون نمطًا خاصًا بالفراشات” ، كما قال المؤلف الرئيسي للدراسة Esme Ashe-Jepson ، طالب الدكتوراه في علم الحيوان في جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة. كان للفراشات ذات الأجنحة الداكنة ، بغض النظر عن حجم الجناح ، نتائج أفضل باستمرار خلال البحث.
تقدم النتائج ، التي نُشرت في 12 يوليو في مجلة علم البيئة الحيوانية ، المزيد من الأدلة على الأدوار الضخمة التي تلعبها الأجنحة في الحفاظ على الفراشات باردة – ولماذا يكون اللون مهمًا.
كيف تحافظ الفراشات على هدوئها
تحتاج الفراشات إلى الدفء من الشمس لتعمل. ولكن عندما تسخن الأشياء حقًا ، فإنها تعدل درجة حرارة أجسامها بالنسبة لدرجة حرارة الهواء من خلال استراتيجيات تسمى التخزين المؤقت الحراري والتسامح الحراري.
يشمل التخزين المؤقت الحراري أعمالًا جسدية مثل الانتقال إلى منطقة أكثر برودة أو ظلًا أو مائلة للأجنحة بعيدًا عن المسار المباشر لأشعة الشمس. يمكن للفراشات ذات الأجنحة الكبيرة أن تستخدم تلك المساحة السطحية لامتصاص الحرارة عند الحاجة ، لكنها قد تكون أيضًا قادرة على الانتقال إلى منطقة أكثر برودة بشكل أسرع من الفراشات صغيرة الأجنحة ، وفقًا للدراسة.
من ناحية أخرى ، يتضمن التحمل الحراري عمليات فسيولوجية مثل إنتاج بروتينات الصدمة الحرارية. قال آش جيبسون: “هذه جزيئات تنتجها العديد من الحيوانات والفراشات والبشر لحماية نفسها من درجات الحرارة المرتفعة”. “إنها تساعد على استقرار وإصلاح البروتينات في جسمك التي تضررت بفعل الحرارة العالية.”
لكن هذه العملية تستهلك موارد الفراشة ، غالبًا على حساب النمو أو التكاثر. دعمت نتائج هذه الدراسة الأبحاث السابقة التي أظهرت أن الفراشات تميل إلى الاعتماد على التخزين المؤقت الحراري أو التحمل الحراري – بدلاً من استخدام كليهما – مما يجعل بعض الأنواع أكثر عرضة لارتفاع درجات الحرارة بسبب أزمة المناخ.
اختبار “ضربة قاضية”
لاختبار ما إذا كانت هناك علاقة بين التخزين المؤقت الحراري والتسامح الحراري في مجموعة متنوعة من أنواع الفراشات الاستوائية ، قام باحثون من جامعة كامبريدج ومعهد سميثسونيان للبحوث الاستوائية بالتقاط الفراشات في العديد من الموائل حول بنما خلال المواسم الرطبة والجافة بين فبراير 2020 ومارس 2022.
في اختبار التخزين المؤقت الحراري ، التقط الباحثون واختبروا وأطلقوا 1334 فراشة تمثل 54 نوعًا من ست عائلات من الفراشات. قال آش جيبسون: “قضيت أنا وفريقي أيامًا طويلة نركض حول الغابات المطيرة في بنما بشباك الفراشات”. “كان هدفنا هو 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 تظل درجات حرارتها عند المستويات الطبيعية للظروف البيئية.
بعد الالتقاط ، وضع أعضاء الفريق جهاز قياس يسمى مزدوجًا حراريًا – والذي يشبه السلك المكشوف – من خلال الشبكة ثم برفق تجاه صدر الفراشة ، وهو الجزء الأوسط من جسمها ، لتسجيل درجة حرارتها.
قال آش جيبسون إن القفص الصدري “هو المكان الذي توجد فيه العضلات التي تحرك الفراشات ، وكذلك أجزاء مهمة من الجسم للحفاظ على درجة حرارة الجسم”.
لاختبار التحمل الحراري ، تم وضع مجموعة أصغر من الفراشات المأسورة للعمل مرة أخرى. تم وضع كل واحدة في وعاء زجاجي تم إعداده لمنع الفراشة من الجفاف. ثم تم رفع درجة الحرارة بشكل مطرد داخل الجرة لاختبار مقدار الوقوف قبل السقوط بعد فقدان التحكم في المحرك ، وهي حالة تعرف باسم “ضربة قاضية”.
في كلا التجربتين ، تم تسخين الفراشات الداكنة التي التقطها الباحثون وتبريدها بشكل أفضل من أقاربهم الباهتة. استخدمت الفراشات الأكبر والأغمق بشكل أكثر فاعلية استراتيجيات التخزين المؤقت الحراري لصالحها ، في حين أن الفراشات الأصغر والأغمق كانت “قادرة على تحمل درجات حرارة أعلى” أثناء اختبار التحمل الحراري داخل الزجاج ، كما قال آش جيبسون. “هذا يضع هذه الفراشات الداكنة في مكان جيد نسبيًا للتعامل مع تغير المناخ.”
وأضافت أن الاختلاف بين أدنى وأعلى مستويات تحمل الحرارة – أكثر من 18 درجة فهرنهايت (10 درجات مئوية) – فاجأها حقًا. قال آش جيبسون: “هذا فرق هائل بالنسبة للفراشات التي تعيش في بيئات متشابهة نسبيًا” ، مشيرًا إلى أن أحد الأنواع نجا من درجات حرارة تقارب 140 درجة فهرنهايت (60 درجة مئوية). “بالنسبة لمثل هذا الحيوان الصغير ، يعد هذا إنجازًا رائعًا”.
لماذا لون الفراشة مهم
أثناء اختبار الضربة القاضية ، لم تحقق الفراشات الأكبر حجمًا التي أظهرت أفضل قدرات التخزين المؤقت الحراري أداءً جيدًا مثل الفراشات ذات الأجنحة الأصغر. تميل الأنواع الأكبر حجمًا إلى الاعتماد بشكل أكبر على استراتيجيات التخزين المؤقت ، مما يجعلها عرضة لارتفاع درجات الحرارة عندما لا تستطيع تغيير موقعها.
قال أكيتو كاوهارا ، الأستاذ والقيم في مركز ماكجواير لقشريات الأجنحة والتنوع البيولوجي في جامعة فلوريدا في غينزفيل: “تشير هذه النتيجة إلى أن الأنواع ذات درجات حرارة الجسم الأكثر استقرارًا قد تكون أكثر عرضة للزيادات في درجات الحرارة المحيطة”. لم يشارك في البحث.
نظرية آش جيبسون حول سبب إحداث اللون لهذا الاختلاف هي “أن الأمر يعتمد على التجربة”. تعتاد الفراشات ذات الأجنحة الداكنة بشكل أساسي على التعامل مع درجات الحرارة المرتفعة لأنها تمتص الإشعاع الشمسي بشكل أسرع من نظيراتها الباهتة. وأوضحت أنها “تشع الحرارة بشكل أكثر فاعلية من الأسطح الباهتة ، و … قد تكون أكثر عرضة لتقليل درجة حرارة الجسم بسرعة كافية لتجنب الوصول إلى درجات حرارة مميتة”.
نادرًا ما ينتهي الأمر بالفراشات الشاحبة إلى التعامل مع درجات حرارة عالية – فهي تطير عادةً إلى مناخ محلي أكثر برودة عندما تسخن الأشياء. إذا تم فقدان المزيد من موائل الغابات وسط أزمة المناخ المستمرة ، فستكون الفراشات الشاحبة معرضة لخطر أكبر. وقال آش جيبسون عبر البريد الإلكتروني: سيكونون “في مكان خطير للتعامل مع الانتقال بين أجزاء الغابات المتباعدة بشكل متزايد ، وعندما يحدث حدث مناخي شديد ، مثل موجة الحر”. إذا لم يتمكنوا من إدارة حرارة أجسامهم ، بشكل فعال في تلك المواقف ، فسيكونون في مشكلة.
على الرغم من عدم تأكد أحد من الكيفية التي سيؤثر بها تغير المناخ في النهاية على الفراشات ، إلا أن أحد الأمور المؤكدة هو أن “العديد من الأنواع آخذة في الاختفاء. (الدراسة) يمكن أن توفر نظرة ثاقبة للأنواع التي قد تعيش في ظل ظروف مناخية قاسية ، “قال كوهارا.
لا يوجد توقع لجدول زمني لفقدان أنواع الفراشات ، وفقًا لآش جيبسون. وقالت: “من غير المحتمل أن نفقد عائلة (Lycaenidae) بأكملها من الفراشات”. وأضافت أنه مع ذلك ، يمكن أن يكون هناك “انقراض سريع داخل هذه العائلة إذا لم نفعل شيئًا للحفاظ على موائلها ومكافحة تغير المناخ ، لا سيما في مواجهة الأحداث المناخية المتطرفة مثل موجات الحر”.
في الآونة الأخيرة ، كانت هناك أدلة كثيرة على تزايد الظواهر الجوية المتطرفة. قال آش جيبسون: “هذا أمر مخيف إلى حد ما بالنسبة لهذه المجموعة المتنوعة للغاية من الفراشات ، ولكن هناك أمل في أنه من خلال الإدارة المناسبة ، مثل الحفاظ على الغابات والمناخ المحلي ، يمكننا الحفاظ على هذه المجموعة من الفراشات الجميلة والفريدة من نوعها قبل أن تضيع.”
لمزيد من أخبار CNN والنشرات الإخبارية ، قم بإنشاء حساب على CNN.com