Ett skört besök från Afrika

Nu har många fjärilar vaknat ur sin vinterdvala. Citronfjäril och nässelfjäril, som vaknade i mars och april, tillhör de allra tidigaste arterna. De övervintrar som vuxna och kan därför börja flyga före arter som tillbringar vintern i puppstadiet.

Men det finns också fjärilar som likt flyttfåglar migrerar till vårt land. Tistelfjärilen är en sådan art, som nu under våren kommer till oss efter en rekordlång resa som startade i Afrika under vintern.

– Förr trodde man att Sverige var ett slags återvändsgränd för tistelfjärilen, att alla individer som kom hit dog under hösten, säger Thomas Alerstam, som är professor i evolutionär ekologi vid Lunds universitet.

Men nu har forskarna visat att fjärilar som föds hos oss under sommaren sedan påbörjar en höstflytt tillbaka till Afrika.

Tistelfjärilen, Vanessa cardui, har ett utbredningsområde som innefattar alla världsdelar förutom Sydamerika och Antarktis. Arten har en gulröd grundfärg med svarta och vita teckningar på vingarnas ovansidor. Beståndens storlek varierar kraftigt mellan olika år.

År 2009 hade tistelfjärilen ett riktigt toppår. Ett europeiskt forskarteam tog tillfället i akt och utförde en grundlig kartläggning av tistelfjärilens migration. Ett nätverk av frivilliga fjärilsobservatörer från 67 länder och regioner bidrog med information om fjärilarnas antal och flygriktningar. Man använde även data från radaranläggningar i Storbritannien, Finland och Mauretanien. Analyserna som nu har publicerats visar att tistelfjärilen är en riktig kosmopolit.

– Tistelfjärilens migrationsrutt är 1 500 mil lång. Det är ett rekord bland fjärilarna så vitt vi vet, säger Susanne Åkesson, som är professor i evolutionär ekologi vid Lunds universitet och en av forskarna bakom de nya rönen.

Vid en ytlig betraktelse påminner fjärilens flyttmönster om fåglarnas. Tistelfjärilen når våra breddgrader under våren, parar sig under sommaren och flyttar söderut på hösten. Men det finns en viktig skillnad mellan fåglarnas och fjärilens migration. Hos fåglarna flyger samma individer mellan sommar- och vinterområdena. Men det är en omöjlighet för en liten insekt; en enskild individ kan inte flyga 1 500 mil. Därför migrerar tistelfjärilarna i etapper som genomförs av olika generationer. Forskarnas undersökningar visar att det krävs sex fjärilsgenerationer för att fullborda en migrationscykel.

De fjärilar som når oss på våren har varit på väg norrut under tre fjärilsgenerationer. Resan började under mars–april i nordvästra Afrika.

– Här är förutsättningarna så pass goda att fjärilarna sannolikt kan föröka sig året om, säger Susanne Åkesson.

Den första etappen på den nordliga rutten går mellan Afrika och Medelhavsområdet. Här parar sig fjärilarna och ger upphov till generation två. När dessa fjärilar blivit fullvuxna fortsätter de norrut och dyker upp i Centraleuropa under maj månad. Här ser generation tre dagens ljus och denna generation sprider sig över stora delar av norra Europa – och når även Sverige. De här fjärilarnas avkomma – generation fyra – bildar alltså vårt sensommarbestånd. Denna generation påbörjar också återresan till vinterkvarteren i Afrika, som kräver ytterligare två generationer.

Första etappen under återresan är Centraleuropa och här föds generation fem under oktober–november. Dessa fjärilar når slutligen nordvästra Afrika där de parar sig och skapar generation sex. Därmed är migrationscykeln fullbordad.

Radarspaning var en förutsättning för att kunna kartlägga tistelfjärilens flygmönster. Insektsradar började utvecklas under 1950-talet och tekniken har med åren blivit alltmer förfinad. Det främsta målet är att spana efter invaderande skadeinsekter, ungefär som radarspaning efter fientligt flyg. Men radarn kan givetvis även användas för att studera fredliga arter som tistelfjärilar.

De brittiska anläggningarna har så stor känslighet att de kan identifiera en ensam insekt som flyger på 1 200 meters höjd. Tekniken kallas vertical-looking radar (VLR). Kortvågiga radiovågor skickas rakt upp och reflekteras mot flygande insekter. Radarns detektor registrerar flyghöjd, hastighet och riktning. Men anläggningen kan även beräkna insektens kroppsform, vikt och antal vingslag per minut.

– Det medför att man kan fastställa vilken sorts insekt det rör sig om, exempelvis bladlus eller fjäril, säger Susanne Åkesson.

Data från radarn kombineras med markobservationer: om observatörer meddelar att stora mängder tistelfjärilar närmar sig, kan man utgå ifrån att merparten av de fjärilar som passerar radarn är just tistelfjärilar. Man kan också sålla bort en del arter med hjälp av uteslutningsmetoden. Det går exempelvis att utesluta fjärilar som passerar radarn nattetid, eftersom tistelfjärilen är aktiv på dagen.

Enligt forskarnas beräkningar passerade ungefär elva miljoner tistelfjärilar Englands sydkust under maj och juni 2009. Fjärilarna hade medvind men flög avsevärt snabbare än vindhastigheten, som var ungefär sju meter per sekund, cirka 25 kilometer i timmen.

Under höstflytten söderut passerade närmare 26 miljoner tistelfjärilar samma område. Men nu hade fjärilarna motvind vilket medförde att många förlorade kursen. De dåliga väderförhållandena noterades även av finska radarstationer, som rapporterade att stora mängder tistelfjärilar flög söderut över Finska viken i början av augusti 2009, men att vinden var så ogynnsam att fjärilarna blåste tillbaka mot fastlandet. Detta bekräftades av markobservatörer som fann tusentals tistelfjärilar utefter kusterna och på småöar i havsbandet. I mitten av augusti visade radarn att de hade gett sig i väg söderut igen, på 500–700 meters höjd.

– Det är uppenbart att tistelfjärilen utnyttjar vindarna under migrationen, säger Susanne Åkesson.

Forskarna har tidigare antagit att fjärilar föredrar att flyga nära marken när de flyttar. På så sätt kan de undvika vinden och ha full kontroll över kursen. Detta är i sin tur en av orsakerna till att man antagit att våra breddgrader utgör en återvändsgränd för tistelfjärilen: man ser så få fjärilar på låg höjd och på sydlig kurs under hösten. Men detta verkar alltså bero på att fjärilarna söker sig till hög höjd där vinden är stark, vilket gör att vi inte kan se dem från marken.

Migrerande fåglar utnyttjar också vindar på hög höjd, men vissa insekter kan vara skickligare än fåglarna på att utnyttja luftströmmarna. Det visar en studie gjord av brittiska och svenska forskare med Thomas Alerstam i spetsen.

Gammaflyet är en fjäril som migrerar nattetid mellan norra Europa och Medelhavsområdet, och så gör även många småfåglar. Forskarteamet använde radar för att studera flyghöjd och vindstyrka under fåglarnas och gammaflyets migration.

– Under vårflytten har gammaflyet högre snitthastighet än småfåglarna, säger Thomas Alerstam.

Under vindstilla förhållanden kan småfåglarna visserligen flyga tre gånger snabbare än den lilla insekten. Men gammaflyet väljer sina flygdagar – eller snarare flygnätter – med stor omsorg och ser till att ha rejäl medvind under flytten. Fåglarna, däremot, kämpar på även när det är busväder och motvind. Gammaflyets flyttstrategi verkar alltså vara smartare än fåglarnas. Men faktum är att insekten spelar ett ganska högt spel.

– Under år med dåliga vindförhållanden kan gammaflyets vårflytt bli försenad med upp till en månad. Det påverkar fortplantningsmöjligheterna och kan också medföra att fjärilen inte hinner kolonisera hela sommarområdet. Fåglarna, däremot, kommer alltid i tid till häckningen, även om det kostar extra energi vissa år, säger Thomas Alerstam.

Djur som migrerar långa sträckor måste kunna navigera. Detta kräver sinnen som fungerar som kompasser. Hos exempelvis fåglarna finns tre olika orienteringssinnen.

– Fåglarna kan orientera sig med hjälp av solen, och nattetid navigerar de efter stjärnorna. De har också ett sinne som känner av jordens magnetfält och som hjälper dem att hitta när det är molnigt, säger Thomas Alerstam.

Insekternas navigering är inte lika välstuderad som fåglarnas. Dagfjärilar som tistelfjärilen förväntas navigera med hjälp av solen. Men eftersom solens position förändras under dagen, bör fjärilarna kunna beräkna tiden på dygnet under flytten. I annat fall kommer deras kurs att förändras allteftersom solen rör sig över himlavalvet. Brittiska forskare har undersökt om tistelfjärilen har denna förmåga.

Gibraltar vid Spaniens sydspets utgör en rastplats för många tistelfjärilar som just har korsat Medelhavet på sin nordliga rutt. Forskarna fångade in rastande tistelfjärilar och placerade dem i ett slags flygsimulator. Fjärilarna fästs vid en ”kompassnål”: de kan flyga i valfri riktning men kommer inte ur fläcken. En dator registrerar flygriktningen under försöket.

Forskarna förväntade sig att tistelfjärilarna skulle hålla en nordlig kurs under flygsimuleringen. Men det visade sig att de flesta av fjärilarna ville flyga västerut.

 – Vi blev verkligen förbryllade och har ingen förklaring till detta. Men sådana här saker kan inträffa när man använder vildfångade fjärilar. Man har ju ingen aning om vad de har upplevt tidigare eller vart de är på väg, säger Jason Chapman vid University of Exeter, Storbritannien, som ledde försöken.

Forskarna fortsatte experimenten i Storbritannien med uppfödda tistelfjärilar, som saknade tidigare erfarenheter av migration. Denna gång utfördes flygsimuleringen på hösten, så fjärilarna förväntades vilja flyga söderut. Detta visade sig stämma: de flesta höll en sydlig kurs under flygsimuleringarna. Fjärilarna kunde se solen medan de befann sig i simulatorn och olika fjärilar fick provflyga vid olika tider på dagen; solens position varierade alltså mellan försöken. Detta påverkade inte fjärilarnas förmåga att hitta en sydlig kurs. Men om solen skärmades av så tappade fjärilarna orienteringen och försökte flyga åt alla möjliga håll.

Försöken visar att tistelfjärilen navigerar med hjälp av en solkompass och verkar även ta hänsyn till att solen flyttar sig över himlavalvet allteftersom dagen fortskrider. Detta kräver en noggrann inre klocka. För forskarna återstod nu att bevisa att tistelfjärilen har en sådan detaljerad tidsuppfattning.

Tistelfjärilarna fick bo i en klimatkammare med en ljuscykel som var förskjuten sex timmar i förhållande till den ”riktiga tiden”. Om tistelfjärilen har förmåga att synkronisera sin kompass med solens rörelser över himlavalvet, så borde de här fjärilarna försöka ta ut en flygriktning som är förskjuten med ungefär 90 grader i förhållande till den förväntade sydliga kursen, resonerade forskarna. Men fjärilarna lät sig inte luras: de ville fortfarande flyga söderut i simulatorn.

Forskarna kunde alltså inte bekräfta att tistelfjärilens solkompass är kopplad till en biologisk klocka, trots att fjärilen verkar kunna kompensera för solens rörelser över himlen när den navigerar. Hur detta går till förblir än så länge en gåta.

Det finns forskare som anser att vissa migrerande insekter har orienteringssinnen som är lika förfinade som fåglarnas. Jason Chapman och hans kolleger anser att gammaflyet navigerar med hjälp av en magnetkompass, en slutsats som vilar på uteslutningsmetoden.

Eftersom gammaflyet är nattaktivt så är solnavigering otänkbart. Navigering efter månen verkar osannolikt eftersom månen försvinner bakom horisonten under stora delar av migrationen. Det verkar inte heller troligt att gammaflyet navigerar efter stjärnorna. Fasettögonen ger inte tillräcklig skärpa för detta, menar forskarna.

Amerikas monarkfjäril är den mest välstuderade arten av långflyttande insekter. Dess migrationsrutt är ungefär 800 mil lång och sträcker sig från sommarlokalerna i Nordamerika och Kanada till Mexiko, som utgör vinterkvarteren. Att monarkfjärilen navigerar med hjälp av jordens magnetfält är en gammal teori som har testats i åtskilliga experiment. Resultaten har dock varit motstridiga. Ett amerikanskt forskarteam har nu funnit en tänkbar förklaring: monarkfjärilen har verkligen en magnetkompass, men den kräver ultraviolett ljus för att fungera.

Ultraviolett ljus kan passera genom moln så monarkfjärilens magnetkompass fungerar även när solen är skymd. UV-ljuset aktiverar proteiner som reagerar på rörelser i jordens magnetfält. Proteinerna är placerade i monarkfjärilens antenner. Det visade forskarna genom att måla monarkfjärilars antenner svarta – då förlorade fjärilarna förmågan att navigera när det var mulet.

Vid tidigare försök har man ofta försökt aktivera monarkfjärilens magnetkompass genom att skärma av solen. Men eftersom den kräver UV-ljus, har kompassen i stället stängts av. Det förklarar varför magnetkompassen har varit så svår att upptäcka, menar forskarna bakom den nya studien.

På frågan om huruvida tistelfjärilen har en magnetkompass liknande monarkfjärilens, svarar Jason Chapman:

– Det är inte omöjligt, men det måste visas med nya experiment.

Christer Wiklund är professor emeritus i zoologisk ekologi vid Stockholms universitet och expert på fjärilars anpassning och evolution. Han är tveksam till att tistelfjärilen har så pass avancerade orienteringssinnen som en magnetkompass.

– Tistelfjärilens migrationsrutt följer ju till stor del vindriktningen, och då klarar man sig sannolikt med ganska grundläggande navigeringsförmågor, säger han.

Forskarna har kunnat visa att det finns fem fjärilsarter som migrerar fram och tillbaka till vårt land: tistelfjäril, gammafly, rovfjäril, amiral samt kålfjäril. Vi har totalt 2 800 fjärilsarter, så migrationen är ett mycket ovanligt fenomen hos denna insektsgrupp. Det krävs alltså ganska speciella omständigheter för att migration ska uppstå. När det gäller tistelfjärilen finns just en sådan omständighet:

– Tistelfjärilen har inget vilostadium. Den måste migrera när resurserna tar slut, säger Christer Wiklund.

Insekternas vilostadium, den så kallade diapausen, är en anpassning som hjälper dem att överleva perioder med extrema temperaturer, torka och födobrist. Olika insektsarter går i diapaus under olika stadier av livscykeln: som ägg, larv, puppa eller vuxen.

Fjärilarnas viktigaste resurs är de specifika växtarter, värdväxterna, som utgör larvernas föda. Under flytten norrut måste tistelfjärilen ligga steget före värmeböljan som drar in över Europa, eftersom värdväxterna vissnar av torkan. På den sydliga rutten flyr tistelfjärilen vinterns kyla, eftersom avsaknaden av diapaus medför att den inte kan övervintra på nordliga breddgrader.

Det finns forskare som anser att tistelfjärilens migration är ett slags flykt från dess fiender. Men det handlar inte om insektsätande fåglar, utan om små parasitsteklar.

Parasitsteklarna lägger sina ägg i andra insekters larver och puppor. Deras egna larver äter sedan upp sina värddjur inifrån. Spanska och brittiska forskare har visat att parasitsteklarna utgör ett stort hot mot tistelfjärilarna.

Forskarna började med att undersöka parasitstekelangreppens omfattning i tistelfjärilens vinterlokaler – i detta fall Marocko. Larver som kläcktes under hösten hade få angrepp, men antalet ökade med varje ny fjärilsgeneration. I mars–april – när det var dags för fjärilarna att börja migrera norrut – var drygt 60 procent av de undersökta larverna angripna av parasitsteklar.

Forskarna undersökte även hur vårflytten norrut påverkade angreppens omfattning. De fann måttliga nivåer hos larver i Spanien under maj månad. Men vid slutet av sommaren var drygt 75 procent av larverna angripna av parasitsteklar. Dessa larver härstammade alltså från tistelfjärilar som inte hade migrerat vidare norrut, utan stannat i Spanien.

– Det finns belägg för att risken för sjukdomar och parasitstekelangrepp har bidragit till evolutionen av migrationscyklerna hos både tistelfjärilen och monarkfjärilen, säger Jason Chapman.

Det är lätt att föreställa sig att den rekordlånga migrationen ställer stora krav på fysisk anpassning, och att evolutionen har förvandlat tistelfjärilen till ett snabbflygande muskelpaket. Men så verkar inte vara fallet.

– Tistelfjärilen är en ganska vass flygare och den kan också glidflyga, vilket säkerligen sparar energi under migrationen. Men de här egenskaperna finns även hos andra arter av praktfjärilar, som inte migrerar, säger Christer Wiklund.

Det finns dock studier som visar att den långflyttande monarkfjärilen har en vingform som är extra lämpad för migration.

I Costa Rica och på Hawaii finns bestånd av monarkfjärilar som inte migrerar. Dessa fjärilar har förhållandevis runda vingar, medan migrerande monarkfjärilar i Nordamerika har större och spetsigare framvingar. Amerikanska forskare har visat att den senare vingformen ger fördelar vid en långflytt.

Ungefär halvvägs till vinterlokalerna i Mexiko passerar monarkfjärilarna delstaten Georgia. Här fångade forskarna fjärilar under hela flyttsäsongen, som pågår mellan september och november. Det visade sig att fjärilar som passerade Georgia i början av höstflytten – fjärilar som alltså låg i täten av migrationsvågen – hade spetsigare vingar än fjärilar som kom släntrande efter. Ju spetsigare vingar, desto högre flyghastighet under flytten, blev forskarna slutsats.

– Tistelfjärilen har också förhållandevis stora och spetsiga vingar. Det skulle kunna vara en anpassning som underlättar migrationen, men det behöver undersökas närmare, säger Christer Wiklund.

Fjärilar är ofta knutna till specifika växtarter eller växtsläkten, som utgör larvernas föda och påverkar fjärilarnas utbredning. Att tistlar är en värdväxt för tistelfjärilen har du säkert redan räknat ut. Men den kan dessutom utnyttja växter från ytterligare 60 växtsläkten. En kosmopolit får inte vara för kräsen.

– Tistelfjärilen kan utnyttja fler växtsorter än någon annan fjärilsart, säger Christer Wiklund.

De tistelfjärilar som når vårt land på vårkanten är alltså resultatet av en lång och farofylld resa som spänner över flera fjärilsgenerationer. Hur många som lyckas ta sig ända hit i år är svårt att sia om – det beror på om de får rätt vind under vingarna.

Men nu vet vi alla fall att vårt land inte är en återvändsgränd, utan en del av tistelfjärilens imponerande migrationscykel. Och resan blir ännu mer imponerande om man väger in att i förhållande till sin storlek flyger tistelfjärilen ungefär 25 gånger längre än de största flyttfåglarna.