К февралю, когда дни становятся длиннее и продолжительность светового дня переходит критическое для бабочек значение в 11,3 часа, находящиеся в оцепенении насекомые могут снова стать способными к размножению. Конечно, 11,3 часа – это не какое-то волшебное число в сфере размножения – ни для кого, кроме данаиды монарха. Как и место зимовки, этот конкретный промежуток времени отражает сложившуюся в эволюции «память рода». Эволюционная история данного вида показала, что приготовиться к возвращению к активности лучше всего именно при этой длительности светового дня. Бабочки ощущают, что она достигнута, а затем просто ждут следующего сигнала – температурного. Повышение температуры запускает в колонии мощную реакцию спаривания (Brower et al., 1977). После спаривания (еще один сигнал) самки мигрируют в северо-восточном направлении, возвращаясь в США и на юг Канады. В пути они реагируют на запах ваточника, который побуждает их откладывать на молодые растения зеленые яйца.
Долгое время ученые спорили, колонизирует ли всю восточную часть ареала первое весеннее поколение данаиды монарха, покинувшее место зимовки в Мексике, или на север бабочки продвигаются постепенно, за несколько поколений. С помощью веществ-карденолидов, которые содержатся в ваточнике (на человека они действуют усыпляюще и токсичны для сердечно-сосудистой системы), удалось выяснить: данаида монарх добирается до самых северных районов размножения, сменив до четырех поколений.
Чтобы получить этот ответ, ученые воспользовались тем, что у разных популяций ваточника разный набор карденолидов, которые химически отличаются друг от друга. Данаида монарх поглощает эти яды на стадии гусеницы, затем они хранятся в куколке и передаются взрослой бабочке, чтобы служить химической защитой от хищников. Если выделить эти вещества из тела бабочки, можно получить химический «отпечаток пальца» и сравнить его с веществами в ваточниках разных мест. Например, у зимующих бабочек в Мексике и особей на первом этапе миграции (в марте и апреле) обнаружили карденолиды, которых нет в мексиканских ваточниках и в растениях на юге США. По этому биохимическому следу можно понять, что зимующие и мигрирующие в начале весны данаиды монархи получились из гусениц, которые выросли предыдущим летом на севере США и в Канаде. И наоборот, у бабочек, собранных в мае и июне в Северной Дакоте, карденолиды соответствовали веществам из ваточников, которые растут только на юге США.
Теперь я каждую осень охотно и с восторгом наблюдаю за данаидами монархами, самыми выдающимися из мигрирующих насекомых США. В октябре красивые оранжево-черные полосатые бабочки, лениво взмахивая крыльями, плывут над солнечными полями, лесами и озерами, и хотя летят по одной, но все неизменно движутся в южном направлении. По вечерам они останавливаются, собираясь на сиреневых американских астрах, сосут их нектар, а утром греются на солнце, дрожат, поднимаются в воздух и продолжают свой путь.
Особей бабочки, помеченных осенью в Канаде, находили на тысячи километров южнее. К зиме основная часть восточной популяции успевает обосноваться в зимней горной резиденции возле Мехико, где до насекомых побывали их прапрабабушки и прапрадедушки. Они тратят неимоверное количество энергии, не зная, куда летят, чтобы попасть туда, где никогда не были. Бабочки тоннами повисают на деревьях, так что те, переливаясь оранжевым, образуют интересное зрелище.
Вопрос на миллион долларов: зачем данаидам монархам это нужно? Почему бы просто не остаться на севере для гибернации, как делает большинство бабочек? Как обычно, когда вопрос связан с историей, простого ответа нет: в истории, и особенно в эволюции, никогда не бывает, чтобы действовал один фактор, больше ни с чем не связанный.
Данаида монарх относится к семейству данаид (Danaidae)
[37], тропической группе насекомых. Родственники этих бабочек живут в тропических долинах Новой Гвинеи, а также встречаются в американских тропиках. Предполагается, что предки современной данаиды монарха, Danaus plexippus, тоже были приспособлены к тропическому климату. Как и большинство бабочек, они предрасположены расселяться, когда кончается пища для личинок. Поскольку бабочки не могут пережить температуру замерзания, возникло сильное давление отбора, благодаря которому они стали распространяться не в случайном, а в определенном направлении: многие особи двигались не в ту сторону, но не оставили потомства, чтобы передать ему свои черты. Выжили только те, кому повезло отправиться на юг. Так в эволюции возникло и закрепилось определенное направление, а затем и место назначения.
По мере того как бабочки начали распространяться в определенном направлении, данаидам монархам пришлось столкнуться с другой проблемой. При ежегодной миграции по южным маршрутам им нужно было пересекать жаркие сухие области мексиканских пустынь. Здесь мощным летунам было практически негде подкрепиться, и в связи с долгим перерывом в питании они должны были испытывать на себе большое давление отбора в плане сохранения энергии. Вероятно, некоторые особи отчасти случайно оказались в горах, – возможно, туда их унесли тропические восходящие потоки воздуха. Однажды я видел скопления насекомых на горе Меру в Танзании, причем все они были в оцепенении. Прохладный горный воздух до такой степени понизил у них уровень расходования энергии, что они даже не могли летать. Они оказались как будто в охлаждаемом хранилище, которое заодно обеспечивает отсрочку от необходимости в питании до того момента, как насекомые снова согреются.
С учетом высокого темпа размножения насекомых представляется вероятным, что те немногие данаиды монархи, которых полет привел на время нехватки пищи в «охлаждаемое хранилище», получили в процессе естественного отбора огромное преимущество перед теми, кто остался на жаре в местах, где пищи мало, и исчерпал запасы энергии. Просеивая выживших, эволюция определила, где популяции проводить зиму. В соответствующих обстоятельствах такое обобщение должно быть применимо и к другим животным, в том числе богонгским бабочкам Agrotis infusa и летучим мышам.
В Австралии Agrotis infusa тоже мигрируют в прохладные горные области, где собираются большими группами (и где когда-то они служили важным источником пищи австралийским аборигенам). Эти бабочки мигрируют по тому же принципу, что и данаиды монархи: они сохраняют запасы жира на время долгой неподвижности, но при этом улетают не от холода, а от жары.
Летучие мыши – замечательный пример животных, которые избегают и низкой, и высокой температуры. Как и данаиды, и гоминиды, это тропические животные. Те из них, что живут на севере, – «белые вороны» (как Danaus plexippus в семействе данаид и Homo sapiens среди гоминид). Подобно людям, летучие мыши научились жить в северных широтах не потому, что толерантны к замерзанию, а потому, что умеют его избегать. Многие из них мигрируют, как данаида монарх, но при этом у рукокрылых гораздо больше свободы в выборе места назначения.
Обычно с миграцией ассоциируется движение с севера на юг, но она может протекать в любом направлении. Так, славки-черноголовки из Центральной Европы традиционно мигрировали зимой на юг, в Африку. Но за несколько десятилетий часть популяции птиц в результате естественного отбора стала летать с востока на запад и зимовать в Великобритании, где климат мягче и появились кормушки. Похожим образом северные летучие мыши многих видов тоже мигрируют туда, где можно поддерживать энергетический баланс. Но они достигают этого баланса без пищи. Как и данаиды монархи, они перемещаются в условия «охлаждаемого хранилища», где можно и сохранить запасы жира, и не бояться замерзнуть. Для многих рукокрылых таким местом оказались пещеры.
