美国国蝶——蝶中学霸（帝王斑蝶）

一、生物特征

黑脉金斑蝶，又称帝王斑蝶或君主斑蝶，学名：Danaus plexippus

动物界、节肢动物门、六足亚门、昆虫纲、有翅亚纲、鳞翅目、斑蝶科、斑蝶属

帝王斑蝶是北美洲较为常见的蝴蝶，分布也比较广泛，在东南亚、澳大利亚北部东北部都零星有分布。也是地球上已发现有长距离迁飞习性的蝴蝶（北美洲种群），每年9月左右飞行3000多公里，从美洲北部回到墨西哥的杉树林中以成蝶的姿态度过寒冬。

帝王斑蝶雌蝶雄蝶并没有像其他种类的蝴蝶一样有非常明显的雌雄二态特征。

雄蝶后翅中室下方有一对黑点，翅膀内部黑色边带颜色较浅。

雌蝶后翅没有黑色斑点，内部黑色边带颜色较深。

幼虫通体黄白黑三色条纹，首尾各有一对触角。和其他种类的蝴蝶幼虫不同，帝王斑蝶幼虫并没有选择像凤蝶类的幼虫选择拟态“鸟屎”或“蛇”在外貌上虚张声势。它与周围环境格格不入的鲜艳颜色无时无刻都在地向猎食者昭示“我有毒！请勿食用！！”。

而造成幼虫体内含有这种毒素的原因是它们一直以有毒植物马利筋为食。体内会积聚一种叫强心作用甙类的物质如马利筋甙等，捕猎者食用后会出现恶心、呕吐、呼吸困难等症状。且成体蝴蝶和幼虫一样体内也含有此类有毒物质，但是根据BBC记录片《life—昆虫》描述：有些聪明的鸟类会剔除蝴蝶毒素较大的部分只食用毒素含量较少的部分。

虽然此种蝴蝶有毒不过大家也不用过分担心，对于人来说毒性并不强烈，至今尚无此类蝴蝶造成人类死亡的记录。

幼虫在5龄后呈J字型悬挂并慢慢褪去外皮形成预蛹。和斑蝶科、蛱蝶科类似，帝王金斑蝶的蛹是典型的悬蛹（倒挂式）通体呈嫩绿色，在蛹成熟时会慢慢变黑，将要孵化时会呈现出成体时的色彩。有趣的是帝王金斑蝶的蛹在腹部、胸部和头部会有非常漂亮的金属色斑点。

其实这点“高光效果”在斑蝶科和蛱蝶科里并不算什么，幻紫斑蛱蝶的蛹真的可以闪瞎你的“24k氪金狗眼”，这种金属色质感再搭配鳞翅目特有的线条轮廓，宛如外星生物。你要是问我硅基生命体长啥样？我估计就和这货差不多吧。（关于这种色彩的成因我之后会慢慢讲）

二、生物习性

主要寄主为萝藦科（Asclepiadaceae）宿根多年生草本植物——马利筋。

马利筋与帝王斑蝶的协同进化：

上文我已经说了，帝王斑蝶是一种有长距离迁飞习性的蝴蝶。那么到底是什么因素影响这个物种的习性的呢？专家解释：随着马利筋渐渐适应美洲北部的寒冷气候向美国和加拿大扩散的时候，帝王斑蝶也跟随着马利筋脚步来到了北方。但是北方寒冷的气候使得显花植物不能全年开花，食物的缺乏和恶劣的气候迫使帝王斑蝶不得不随着冷冽的寒风回到墨西哥。就这样年年地花开花落、寒暑交替造就了帝王斑蝶迁飞的习性。

帝王斑蝶体内的“太阳罗盘系统”

作为迁飞习性的补充还有一点，要知道完成一次迁飞往往需要3个世代，前几代的蝴蝶从没有到过越冬地区，也没有亲属领导前往，所以科学家推断必定是蝴蝶本身的生物机制引导它们回到越冬地点。即太阳罗盘系统，帝王斑蝶可以使用较大的复眼定位太阳的位置，再结合体内的约日时钟（circadian clock控制生物行为类似时钟的一种机制比如何时睡眠）作为自身参照、再加上灵敏的触角（蝴蝶的嗅觉器官）准确定位了越冬的位置。这些官能的协调运作无疑都是要依赖神经系统协调才能完成的，所以看似简单的身体构造未必不能完成复杂的生理活动。

帝王斑蝶的学习能力：

2011年科学家在研究帝王蝶生物特性时的发现改变了人们对于昆虫既往的认识。长久以来昆虫被认为是没有学习能力的低等动物，所有的行为都是出于本能的神经反射。

经过试验发现，虽然帝王斑蝶在花蜜觅食的背景下表现出强烈的先天偏好，但是它们也容易就能学会将非天生喜好的颜色与奖励（蜜糖）联系起来，而且可以将这种通过后天学习得到的经验记忆保留半周左右的时间。不要小看这半周的时间在蝴蝶短暂的一生中，半周的时间也是相当长的了，要知道成蝶寿命也不过6周左右。研究结果证明了，帝王斑蝶是精通色彩辨识的学习者；我想这个能力可能也是保证它们能够在上千公里的迁徙路线上快速获得足够食物的关键吧。

从另外一个方面看，研究帝王斑蝶这种能力可以在无人机、飞机、导弹等飞行器定位方向上为我们揭示了另一种不依赖卫星传输、抗干扰能力强的“独立定位”的设计思路。

三、物种保护

帝王斑蝶虽然不是保护物种，但是在过去的10年内，种群数量锐减了80%。虽然加拿大、美国、墨西哥三国都制定了法律来保护帝王斑蝶的栖息地，并逐一排查了真菌、病毒、寄生虫、墨西哥栖息地森林覆盖率等问题，但是似乎仍然没有能够有效地阻止种群锐减的趋势。

现在学界普遍认可的造成种群数量下降的原因：工业化的种植使得帝王金斑蝶赖以生存的植物——马利筋的数量在过去二十年里减少了20%，而这些减少的马利筋大多都处在帝王金斑蝶的核心繁殖区内。

提到帝王斑蝶的物种保护就不得不提一种农药——草甘膦。这是一种非常高效的除草剂，虽然不直接对帝王金斑蝶起到杀伤作用，但是会不利于马利筋的生长。当然会抑制马利筋生长的除草剂也不只有草甘膦一种，所有含磷除草剂都会抑制马利筋的生长。所以现今大多数学者的观念是先恢复马利筋的数量，看看能否逆转帝王斑蝶种群数量锐减的趋势。

等待帝王斑蝶的是喜还是悲？也只有能静静等待学者们的研究消息了..........

声明：关于帝王斑蝶的学术研究真的是卷帙浩繁，短短几千字真的难以穷尽。所以在章节上稍作了一些删减，并没有对某些生物特征等信息介绍得那么具体。帖子如有错漏之处欢迎大家指点斧正，谢谢！

 讲述蝴蝶故事 我是KKenCain。

四、引用资料

Blackiston, D. Briscoe, A. D. Weiss, M. R. ，2011，Color vision and learning in the monarch butterfly, Danaus plexippus (Nymphalidae)，Journal of Experimental Biology

Daniela Rodrigues and Martha R. Weiss，2012，Reward Tracking and Memory Decay in the Monarch Butterfly, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Nymphalidae)，Ethology

Gowler, Camden D.   Leon, Kristoffer E.   Hunter, Mark D.   de Roode, Jacobus C., 2015,Secondary Defense Chemicals in Milkweed Reduce Parasite Infection in Monarch Butterflies,Danaus plexippus,Journal of Chemical Ecology

Semmens, Brice X.   Semmens, Darius J.   Thogmartin, Wayne E.   Wiederholt, Ruscena   López-Hoffman, Laura   Diffendorfer, Jay E.   Pleasants, John M.   Oberhauser, Karen S.   Taylor, Orley R.  , 2016, Quasi-extincion risk and population targets for the Eastern,migratory population of monarch butterflies(Danaus Plexippus), Scientific Reports,6:23265 DOI:10.1038/srep23285

Shuai Zhan, Christine Merlin, Jeffrey L. Boore, Steven M. Reppert. The Monarch Butterfly Genome Yields Insights into Long-Distance Migration. Cell, 2011; 147 (5): 1171