自带毒素、基因导航、四代接力！帝王蝶到底有多强？

说到蝴蝶，你脑海里是不是都是花丛里翩翩起舞、柔弱的小可爱？

今天的这只蝴蝶，会颠覆你对蝴蝶的认知——它是全世界飞得最远的蝴蝶。不靠老师、不靠父母、不靠经验，凭刻在基因里的本能，就能跨越五千公里山河，四代接力完成一场史诗级大迁徙。

它就是黑脉金斑蝶，我们在中国农业大学昆虫博物馆中就可以近距离欣赏它。

中国农业大学昆虫博物馆里展出的黑脉金斑蝶

图片来源：BRTV

昆虫界的迁徙天花板

黑脉金斑蝶，又名帝王蝶、君主斑蝶，被称为世界上飞得最远的蝴蝶。每年秋季开始，数以百万计的黑脉金斑蝶，从北美洲东部山区飞到墨西哥城以西二百千米处的“蝴蝶谷”，在那里度过温暖的冬天。这段距离长达五千多千米。

在迁徙的过程中，不断有新的黑脉金斑蝶加入，队伍越来越庞大，最后到达目的地，密密麻麻地集中在冷杉林中过冬。这一代成蝶被称为越冬蝶。越冬蝶是黑脉金斑蝶所有成蝶中寿命最长的一代，能活几个月，最长的可达9个月，而非越冬代成蝶的平均寿命仅6—8周。

来年3月，随着气候变暖，越冬蝶渐渐活跃，开始交尾、产卵，然后死亡。卵再经历幼虫、蛹阶段，羽化为成蝶，之后它们又成群结队，浩浩荡荡地开启了漫长的返航之路，历时几个月。

不过这一代是飞不到美国北部和加拿大的，因为它们的寿命太短了。雌蝶会在美国南部等地继续繁殖下一代，成蝶后继续北迁。等回到原地的时候已经是第四代黑脉金斑蝶了。

自带buff，迁徙途中无惧天敌

在漫长的旅途中，黑脉金斑蝶会遭受鸟类等天敌的危害。那么，它们是怎么对付天敌的呢？

黑脉金斑蝶的体型较大，有着耀眼的橙红色翅，翅上有黑色翅脉，翅的外部为镶嵌着两圈白环的黑边，非常鲜艳。在动物界，黑色和红色搭配往往是一种警告色，告诉别人：我不是好惹的，我有毒，我不好吃，吃了我你会不好受！

它们的体内积累了足以上贪食者非常痛苦甚至死亡的毒素，但这种毒素不是成蝶自身生产的，也不是从它们所食的花蜜里摄取的，而是从幼虫所食的植物中摄取的。

黑脉金斑蝶的幼虫以一种名叫马利筋的植物为食，这种植物中含有能干扰心脏功能的化合物——强心苷，对大多数捕食者来说是有毒的。幼虫吃掉马利筋的叶片，植物中的毒素便留在了幼虫身体，随着幼虫食量增大，毒素越积越多，这些毒素通过幼虫化蛹、再由蛹羽化为成蝶，一步一步转移到成蝶身上。

鸟类吃了黑脉金斑蝶会有一系列不同程度的中毒反应，慢慢的，这种反应便与黑脉金斑蝶鲜艳的色彩相联系，只要看到这种红黑相间的色彩，鸟类就是自动远离它们，不敢再冒险。黑脉金斑蝶就是这么保护自己的。

那么，蝴蝶本身不会中毒吗？

不用担心！黑脉金斑蝶体内演化出了一种特殊的钠钾泵，使其能耐受强心苷的毒性，而不会中毒。

黑脉金斑蝶红黑搭配警戒色。

图片来源：杨红珍

为什么非要拼命迁徙？

好好的，黑脉金斑蝶为什么要进行跨越山河、不远万里的来回迁徙呢？

有一种假说认为，迁飞是蝴蝶对当时不良环境条件的直接反应，如食物缺乏，天气干旱，繁殖过剩，过分拥挤等等。

黑脉金斑蝶在寒冷的北美地区可以度过温暖的夏天，那里有充足的马利筋供幼虫取食，也有足够的花蜜供成蝶吸食。但到了秋季，当马利筋枯黄时，幼虫就没有食物可吃了，即使繁衍了下一代也会饿死。而成蝶也会死在寒冷的冬季里，它们没有足够的热量抵抗寒冷的冬季，于是进化出了长途跋涉的能力。

它们成群结队、浩浩荡荡的南下，到温暖的墨西哥中部越冬。那里有充足的阳光、可供栖息的植被，以及相对较少的天敌。春季，当马利筋逐渐复苏时，它们又重返北方。

图片来源：pexels

黑脉金斑蝶在秋季南迁的过程中，只要有足够的花蜜就够了，因为成蝶需要花蜜补充营养，以便它们有足够的能量长途飞行，而在返航的过程中，光有花蜜是不够的。

因为黑脉金斑蝶要经历2-3个世代才能到达终点，它们的幼虫需要吃马利筋的叶片。没有这种植物，幼虫会饿死，也就不会有成蝶后面的旅程，也不可能到达它们的祖先生活和起飞的地方。

交尾后，数不清的雌蝶需要产卵，所以它们必须要选一大片长满马利筋田野里停下来，把卵产在马利筋植物上。大片的马利筋才能满足数不清的幼虫的生长。

等到5月底至6月初，黑脉金斑蝶飞回北美时，这里的气候已经温暖，田野里长满了马利筋，它们就可以在这里产卵，繁殖下一代了。

黑脉金斑蝶幼虫

图片来源：pexels

没有导航、没有老师！基因自带导航系统

在迁飞之前，黑脉金斑蝶只是在很小的范围内活动，而生命中第一次离开故土，就是跨越万里的飞行！

没有谁会告诉它们行动路线，但它们却能准确无误的到达越冬地，而它们的后代也能准确无误的返回祖辈的出发地。

科学家研究发现，黑脉金斑蝶体内有两套导航系统——太阳和地球磁场，以保证它们不论在什么天气下都能保持正确的定向，完成数千公里的远途迁移。

晴天迁徙时，它们的复眼可以感知太阳相对于地平线的方位，总是与太阳方位角保持恒定的角度。这个恒定的角度是通过触角上的生物钟来进行校正的。科学家已经发现了它们身上控制生物钟的基因。此外，它们还具有地磁感应能力，在阴天没有太阳的情况下，它们便利用地球磁场来导航。

迁徙路线是刻在基因里的。

目前，科学家已经发现了控制黑脉金斑蝶迁徙的基因作用过程，也许在不久的将来就可以找到迁徙蝶和非迁徙蝶身体内部的差异！

作者：杨红珍 昆虫学博士，北京自然博物馆研究馆员

审核：刘颖 李培元 张超 杨柳

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