The relevance of the Earth's magnetic field as an orientation cue in non-migratory Monarch butterflies

Abstract

Monarch sommerfuglen (Danaus plexippus) er kjent for å migrere årlig fra Canada og nordlige deler av USA, til deres overvintrings sted i Mexico. For å finne frem på denne lange reisen, bruker sommerfuglene blant annet sola som et kompass. Siden været ikke alltid tillater at sola er synlig, så har jordas magnetfelt blitt foreslått som ett reserve kompass for sommerfuglene. Det er kjent at jordas magnetfelt blir brukt av migrerende og ikke migrerende dyr for orientering. Tidligere forskning gjort på Monarch sommerfuglene viser at de er sensitive til det magnetiske feltet, men lite er visst om hvordan jordas magnetiske felt påvirker de ikke-migrerende Monarch sommerfuglene. Ikke-migrerende Monarch sommerfugler beveger seg i mer avgrensede områder for å avle og finne mat. I denne studien, undersøker jeg om ikke-migrerende Monarch sommerfugler kan bruke jordas magnetiske felt til å holde en ønsket fly retning. For å teste dette, gjennomførte jeg adferds eksperimenter på festede sommerfugler i en flysimulator. Det magnetiske feltet ble manipulert ved bruk av et tredimensjonalt Helmholtz spole system. På gruppe nivå, fant jeg ingen resultater som tilsier at sommerfuglene bruker jordas magnetiske felt. Derimot, på individ nivå, var det en sommerfugl som endret sin fly retning nøyaktig med det magnetiske feltet. Derfor virker det som at de ikke-migrerende sommerfuglene kan bruke jordas magnetiske felt for holde en retning, men mer forskning burde bli gjort for tydeligere resultater. Dette prosjektet åpner for muligheten til å bruke ikke-migrerende Monarch sommerfugler til å forstå hvordan disse, og andre dyr bruker jordas magnetiske felt for orientering.

Monarch butterflies (Danaus plexippus) make an impressive long-distance migration from Canada and the northern United States to their overwintering sites in central Mexico. To do so, they use the sun as a compass. However, because the sun is not always visible due to weather conditions, the Earth's magnetic field has been suggested as a backup mechanism. The Earth's magnetic field is a known orientation cue that migratory and non-migratory animals use. Research indicates that the butterflies are sensitive to the magnetic field, but little is known about the Earth's magnetic field's role in non-migratory Monarch butterflies. The non-migratory Monarch butterflies do not fly long distances to feed and breed but stay in a more confined area. Here, I investigated whether non-migratory Monarch butterflies can use Earth’s magnetic field to keep a flight direction. For this, I performed behavioural experiments on tethered butterflies in a flight simulator, with the magnetic field being manipulated by a three-dimensional Helmholtz coil system. On a group level, no results showed that the butterflies used the magnetic field. However, on the individual level, one butterfly changed its flight direction precisely with the magnetic manipulations. This indicates that the non-migrating Monarch butterfly can use the magnetic field for flight direction, but more research needs to be done on the matter. This study opens the possibility of using non-migratory Monarch butterflies to study magnetic orientation to further understand Earth's magnetic field's impact on animals today.