Care cale de ieșire - Un studiu al tunelurilor de ieșire realizate de Goldenrod Gall Fly, Eurosta solidaginis AMNH
Parte a colecției Curriculum pentru Young Naturalist Awards.
Într-o zi călduroasă de vară acum cinci ani, eu și prietenul meu am plecat într-o expediție. Ne-am prefăcut că suntem nativi americani adunând provizii pentru a le aduce înapoi tiparului nostru. Nu au apărut nuci sau fructe de pădure la vedere, așa că a trebuit să ne mulțumim cu „ceapă”. Totuși, acestea nu erau ceapă obișnuită; aceste sfere ciudate au crescut pe plante de tijă de aur. Am petrecut ore întregi adunându-le pe câmp până când am fost chemați înăuntru la cină. Agățându-ne capetele, ne-am îndreptat încet spre casă, sperând că ne vom întoarce mai târziu.
fundal
Abia ani mai târziu, când am început proiectul meu de cercetare pentru Young Naturalist Awards, am descoperit ceea ce se întindea în interiorul a ceea ce noi numeam „ceapă”. Ascunse în aceste creșteri ale plantelor erau mici larve de muscă cu bilă de aur. Musca adultă a găurii de aur (Eurosta solidaginis) are dimensiunea unei muște mici și are marcaje întunecate pe aripi. Aceste mici creaturi suferă un ciclu de viață complex și intrigant. Începe atunci când femela își injectează oul într-un mugur terminal pe o plantă de tijă de aur la sfârșitul primăverii. Oul eclozează în aproximativ o săptămână, iar larva se deplasează în jos în țesutul meristematic (celulele de creștere ale unei plante) din tulpină. Acolo creează o deschidere în timp ce se hrănește cu materie vegetală. Planta de tijă de aur reacționează la musca bilioasă făcând un fiel în formă de sferă în jurul insectei. Larva va chema acea fiere acasă timp de 11 luni (Sandro 2006).
Toamna, larva biliară scufundă un tunel de ieșire pentru a scăpa din fiere după pupație în primăvară. Tot ce lasă la capătul tunelului este epiteliul sau stratul exterior al fielei. Pe măsură ce zilele devin mai reci la sfârșitul toamnei, larvele biliare se pregătesc să petreacă iarna în fiere prin creșterea nivelului său de glicerol și sorbitol pentru a crea un antigel natural (Etaj). Insecta încetează să mai mănânce și intră în diapauză (creșterea și dezvoltarea sunt suspendate) în pregătirea pentru frig după încetinirea ratei metabolice (Sandro 2006). Larva pupează primăvara și apoi apare ca o muscă adultă după aproximativ două săptămâni. Pentru a se elibera de fiere, musca de bilă de aur se târăște prin tunelul de ieșire pe care l-a făcut în toamnă și se ancorează până la capăt. Trimite fluide corporale în cap, care sparge stratul exterior al fielei, eliberând musca. În exteriorul fierei, se odihnește și își usucă aripile. După împerechere, ciclul de viață începe din nou (Collicut).
Începând de la Scratch - Generarea unei idei de proiect
Interesul meu pentru muștele biliare a început când am vorbit cu Phil Stephens, un naturalist la Chippewa Nature Center din Midland, Michigan. Din moment ce locuiesc în Michigan și începeam proiectul în decembrie, el a sugerat studiul insectelor în timpul iernii. La asta nu mă gândisem până atunci, așa că am decis să-i urmez ideea. El a recomandat să citească A Guide to Nature in Winter și A Guide to Insect Lives, ambele de Donald Stokes.
Când am citit aceste cărți, mi-am dat seama că știam foarte puțin despre activitatea insectelor în timpul iernii. Am fost fascinat de tehnicile de supraviețuire a insectelor la frig. Desigur, nu mi-am putut lăsa ancheta la fel de amplă ca „insectele în timpul iernii”. A trebuit să aleg o anumită insectă pe care să-mi concentrez atenția. Rachel Larimore, o altă naturalistă care lucrează la Chippewa Nature Center, mi-a trimis prin e-mail idei pentru restrângerea cercetărilor mele. După ce m-am uitat peste opțiunile mele, am decis că mușcătura de aur a fi un subiect interesant.
Stabilirea unei întrebări de cercetare
În timp ce studiam ciclul de viață al mustei biliare, mi-am dat seama că această insectă era secretul ascuns în interiorul „cepei” și prietenul meu am colectat-o în timp ce eram copii de 9 ani. Tunelurile de ieșire pe care le realizează mi-au atras atenția. Pe măsură ce am aflat despre pasajele lor de evadare, mi-a venit în minte o întrebare: au mușcăturile de galben auriu o preferință direcțională în plasarea tunelului de ieșire?
Pentru a ajuta la răspunsul la întrebarea mea, am împărțit felul în două emisfere, cea superioară și cea inferioară. Patru cadrane erau în emisfera superioară și patru erau în partea inferioară. Fiecare set reprezenta nordul, sudul, estul și vestul. Într-un studiu realizat de Universitatea din Kansas, efectul gravitației asupra fluturilor monarhi (Danaus plexippus) a fost testat la Stația Spațială Internațională. Le-au observat într-un mediu de microgravitație de la stadiul omidiei la fluturele adult. Rezultatele au concluzionat că specia a depins de gravitație pentru orientare („Omizile„ s-au pierdut ”în spațiu fără gravitație”, 2010). Decizia mustei biliare atunci când își planifică evadarea ar putea fi, de asemenea, afectată de gravitație, ceea ce l-ar ajuta să determine în sus de jos. Din păcate, nu am avut acces la ISS pentru cercetarea mea, dar pe baza experimentului lor cu fluturi monarhi, am emis ipoteza că mușcătura de gal gal de aur ar prefera emisfera superioară din cauza simțului său de gravitație. Acest lucru ar face mult mai ușor ca musca să se odihnească și să-și usuce aripile pe vârful fierei după ce a scăpat prin tunelul de ieșire.
Într-un alt studiu al fluturelui monarh realizat de Jason Etheredge, insectele au fost testate în diferite scenarii de câmp magnetic. Rezultatele sale au indicat faptul că fluturele monarh are o busolă magnetică internă utilizată pentru migrația către sud-vest (Etheredge 1999). Acest lucru a adus întrebarea dacă musca biliară are o busolă magnetică internă. Știam că aceasta este doar o ușoară posibilitate, dar am simțit că este o întrebare demnă de răspuns. Larva se află într-un spațiu închis, deci nu poate folosi Soarele în scopuri direcționale. O busolă internă ar putea ajuta la amplasarea tunelurilor lor de ieșire.
Dacă există un model pentru tunelurile de ieșire ale mușcăturii de aur, asta ar putea însemna că, la fel ca fluturele monarh, folosește și o busolă magnetică internă. Dacă acest lucru ar fi adevărat, direcția spre sud părea să ofere cel mai mare beneficiu. Când insecta iese din tunelul de ieșire orientat spre sud, razele Soarelui ar fi cele mai intense de pe acea parte, uscând mai repede aripile muștei. Am emis ipoteza că, dacă mușca biliară de aur folosește informații magnetice pentru a se orienta, atunci preferința sa direcțională ar fi față de cadranele sudice.
Proceduri
Am vrut să-mi concentrez cercetările pe o rază de cinci mile de orașul meu natal, Evart, Michigan. Am obținut permisiunea să mă uit în curți, șanțuri la marginea drumului și într-o zonă mare de camping. Cu un jurnal de teren în mână, am plecat pentru a doua oară să vânez „ceapă”. Odată ce am găsit un site care avea cel puțin 12 gale, am folosit o busolă pentru a determina direcția nord și am marcat cadranul nord superior al fierei cu un stilou de vopsea. Apoi am ales fiecare specimen folosind tăietori și am pus galele într-o cutie cu ouă numerotată pentru a le menține separate una de alta. După ce am terminat procedura cu o fiere, am mers la următoarea la cel puțin patru metri distanță. Odată ce am strâns 12 gale, m-am mutat pe un alt site la cel puțin 100 de metri distanță. Privirea de-a lungul drumului în șanțuri era locul meu cel mai puțin preferat de privit; mulți oameni pe care îi știam că vor trece pe acolo, întrebându-mă ce fac eu vadând într-un picior de zăpadă smulgând tije de aur. Desigur, vremea era complet diferită față de vara de acum cinci ani, dar totuși îmi plăcea foarte mult să fiu afară. Frumusețea în aer liber în timpul iernii, cu Soarele sclipitor pe suprafața zăpezii, a făcut o scenă irezistibilă. Galele au fost colectate în lunile ianuarie și februarie. În total, am colectat pe 13 site-uri diferite.