Monarch, Amerikaanse monarch
De monarchvlinder (Danaus plexippus), ook wel monarch of Amerikaanse monarch, is een vlinder uit de familie Nymphalidae.
De monarchvlinder is een van de bekendste vlindersoorten van Noord-Amerika. De Noord-Amerikaanse populaties trekken in de lente in grote aantallen naar het noorden, waarbij zich verschillende generaties ontwikkelen, en keren in de herfst weer terug naar het zuiden, waar de soort in enorme groepen overwintert. De monarchvlinder is een vrij grote vlinder. De totale lichaamslengte is ongeveer 5 centimeter en de spanwijdte bedraagt tot 10 centimeter. De vleugels zijn opvallend gekleurd, waarbij de hoofdkleur oranje is. Het vleugeloppervlak wordt door de zwarte vleugeladering verdeeld in cellen. De vleugelrand heeft een brede zwarte zoom met daarin vele kleine witte vlekjes.
De monarchvlinder komt van oorsprong voor in Noord- en Zuid-Amerika en kent verschillende populaties. De ondersoort megalippe trekt niet en komt vooral op eilanden in het Caribisch Gebied voor. De ondersoort nigrippus komt voor in Midden-Amerika ten zuiden van Nicaragua, en in het noorden van Zuid-Amerika, en is eveneens geen trekker. De ondersoort plexippus, de nominaatvorm, komt voor in Noord-Amerika, en bestaat uit twee, door de Rocky Mountains van elkaar gescheiden populaties: een kleinere in het westen en een veel grotere in het oosten. Deze beide populaties hebben gemeen dat ze in de lente uit hun overwinteringsplaatsen komen om in de zomer naar het oosten en noorden te trekken. Tijdens deze trek zetten de vrouwtjes eitjes af en ontwikkelt zich een tweede generatie die verder noordwaarts vliegt. Dit proces herhaalt zich vervolgens een aantal keer. De vlinders volgen hierbij de zich noordwaarts verplaatsende groei van de plantensoorten die als voedsel voor de larven dienen. De rupsen kunnen zich namelijk enkel ontwikkelen op geschikte waardplanten.
De vertegenwoordigers van de oostelijke populatie kunnen door hun trekgedrag in grote delen van de wereld worden aangetroffen. De monarchvlinder komt oostwaarts voor tot delen van noordelijk Afrika en in delen van Europa. Westelijk heeft de monarchvlinder Australië en grote delen van Azië bereikt. De monarchvlinder is niet de enige migrerende soort, maar spant wat betreft de afgelegde afstanden de kroon. De vlinder legt afstanden af tot 4500 kilometer van de geboortegrond. De uiteindelijke nakomelingen van hun nakomelingen trekken in de herfst van het noorden van de Verenigde Staten weer terug naar het zuiden van Mexico om te overwinteren. Hier verzamelen ze zich in reusachtige groepen; sommige van dergelijke groepen kunnen meer dan 20 miljoen exemplaren bevatten. De volwassen monarchvlinder leeft ongeveer twee tot vijf weken, de wintergeneratie kan echter een leeftijd van wel acht tot negen maanden bereiken.
De rupsen eten de bladeren van verschillende soorten planten uit het geslacht Asclepias. Deze planten zijn giftig en de rupsen maken hier gebruik van door de giftige verbindingen in het lichaam op te slaan. Hierdoor worden ze zelf ook giftig zonder daar last van te hebben. Het lichaam van de volwassen vlinder behoudt de als rups bij elkaar gegeten gifstoffen. Zowel de rups als de vlinder worden hierdoor gemeden door veel insecteneters.
De monarchvlinder geniet wereldwijd een grote bekendheid en wordt wel gebruikt als symbool, onder andere door de Noord-Amerikaanse Vrijhandelsovereenkomst (NAFTA), omdat het dier in alle drie de landen van deze organisatie voorkomt.
De vlinder staat model voor het logo van de Commission for Environmental Cooperation (CEC).
De monarchvlinder trekt ieder jaar veel toeristen die de vlinder willen zien naar de rustgebieden. Het toerisme brengt geld in het laatje voor de lokale bevolking maar er wordt ook geopperd dat het toerisme een extra belasting betekent voor het bos.
De Monarch Award is een jaarlijkse prijs om kleuterscholen te stimuleren om kinderen te leren lezen. De naam monarch is gekozen om de overgang van niet-lezende kinderen naar zelfstandig lezende kinderen te symboliseren.
De lokale bevolking beschouwt de vlinders als heilig. In de periode dat de vlinders in enorme aantallen als grote oranje wolken hun overwinteringsplaatsen verlaten, viert de bevolking de Dia de los Muertos ('Dag van de Doden'), een heilig feest waarbij gevierd wordt dat de zielen van de overledenen naar de Hemel keren. De vlinders zijn hierbij een metafoor voor de zielen die opstijgen naar de hemel.
De vlinders worden door studenten wel gebruikt om elkaar boodschappen te zenden. Deze worden aan de vleugels geplakt zodat studenten in noordelijker gelegen gebieden ze kunnen lezen.
De monarchvlinder wordt door zijn grootte en kleuren beschouwd als erg sierlijk. De vlinders worden wel opgeprikt en in fotolijstjes verkocht. Een aantal bedrijven in onder andere Australië kweekt de vlinders in kassen om ze bij speciale gelegenheden vrij te laten. Men kan bijvoorbeeld vlinders bestellen om een bruiloft op te luisteren.
De monarchvlinder heeft een typisch insectachtige bouw; het lichaam bestaat uit een kop of cephalon (A), een borststuk of thorax (B) en een achterlijf of abdomen (C). Het borststuk draagt drie paar poten aan de onderzijde en twee paar vleugels aan de bovenzijde. De voorvleugel (I) kan een lengte bereiken tot 5 centimeter, de spanwijdte of vlucht kan oplopen tot 10 centimeter. De achtervleugel (II) is breder maar minder lang. De vleugels zijn aan de bovenzijde overwegend oranje van kleur, met een zwarte vleugeladering en een bredere zwarte vleugelzoom waarin zich witte vlekken bevinden. Andere duidelijk te herkennen lichaamsdelen zijn de ogen (1), de witgekleurde monddelen of labia (2) en de antennes (3).
Het uiterlijk van de monarchvlinder kent geen seizoensvariatie; de exemplaren van de verschillende generaties zien er hetzelfde uit. Er zijn wel afwijkende vormen beschreven maar deze zijn zeer zeldzaam. Bij andere trekvlinders, zoals de soort Catopsilia pomona verschillen de opeenvolgende generaties in uiterlijk juist wél sterk van elkaar.
De meest afwijkende kleurvariatie is gevonden bij populaties op het eiland Hawaï. Deze vlinders hebben een witte vleugelkleur. Er zijn verschillende theorieën over het ontstaan en de functie van de witte vleugels. Waarschijnlijk overleeft de witte vorm beter omdat de vlinder door potentiële predatoren niet herkend wordt als lekker hapje. Op de Hawaïeilanden komen vogels voor die immuun zijn voor het gif dat de monarchvlinder bij zich draagt. Hierdoor kunnen ze grote hoeveelheden vlinders eten zonder last te ondervinden van het gif. De oranje monarchvlinders zijn door de vogels gemakkelijk te herkennen aan hun specifieke kleur, maar omdat de witte vorm er anders uitziet zouden de vogels deze exemplaren mijden.
De kop van de monarchvlinder is gemakkelijk te onderscheiden van de rest van het lichaam door de aanwezigheid van de antennes en de relatief grote ogen. Aan de voorzijde van de kop zijn de monddelen gelegen, die vooral een zintuiglijke functie hebben. Andere monddelen hebben een mechanische functie of zijn gedegenereerd en hebben geen echte functie meer maar zijn nog rudimentair aanwezig.
De ogen zijn ovaal van vorm en bestaan uit vele kleine individuele oogjes. Zulke samengestelde ogen worden "facetogen" genoemd en de daarin aanwezige individuele oogjes worden met ommatidiën aangeduid. De ogen hebben een zwarte kleur en zijn omgeven door witte vlekjes. De monarchvlinder heeft een relatief goed gezichtsvermogen en kan kleuren onderscheiden, waaronder ook ultraviolet. Net als andere vlinders kan de monarchvlinder met de facetogen verschillende kleuren waarnemen zodat de voedselbron -de bloemen van bloeiende planten- kan worden opgezocht. De vlinder ziet niet het UV-licht dat wordt uitgezonden door de zon maar de weerkaatsing ervan door de plant. Het kunnen waarnemen van verschillende eigenschappen van licht, zoals de richting ervan, dient tevens om te kunnen navigeren en zo de lange trektochten af te leggen.
Aan de voorzijde van de kop zitten de labiale palpen. Bij veel vlinders zijn de palpen goed zichtbaar. Bij de monarchvlinder zijn ze zwart van kleur en dicht behaard met een zwarte beharing, met uitzondering van de buitenkanten, die een streep witte beharing hebben. De palpen bevatten zintuiglijke cellen, zogenaamde chemosensorische receptoren die geuren kunnen waarnemen en onderscheiden.
Aan de bovenzijde van de kop zitten de antennes, die een belangrijke zintuiglijke functie hebben. De antennes zijn zwart van kleur en zijn draadvormig of filiform. De antennes zijn relatief lang en dun, ze eindigen in naar buiten gerichte verdikkingen zodat ze iets weg hebben van een lange hockeystick.
De monddelen van de vlinder zijn klein. Goed zichtbaar is de roltong. Dit orgaan, ook wel proboscis genoemd, is in feite geen echte tong maar een lange buis die bestaat uit twee sterk verlengde, gefuseerde monddelen. De structuur heeft dezelfde vorm en functie als een rietje. De lange roltong wordt in rust opgerold zodat deze niet in de weg zit. Met de roltong wordt nectar opgezogen uit bloemen. De roltong wordt tevens gebruikt om in regenplasjes, rottend fruit en dierlijke resten water op te zuigen. Dit dient overigens niet alleen om aan het vocht te komen maar vooral om het lichaam van de benodigde mineralen te voorzien; zie onder het kopje voedsel.
De monarchvlinder komt oorspronkelijk voor in Amerika, met name in Midden- en Noord-Amerika. De monarchvlinder kent in Noord- en Midden-Amerika twee populaties: een oostelijke populatie en een westelijke populatie. De twee populaties worden gescheiden door een voor veel dieren onneembare barrière: de Rocky Mountains. Deze bergketen is gelegen aan de westkant van de Verenigde Staten en strekt zich uit van het noorden tot het zuiden van het land. De Rocky Mountains is een hooggebergte dat zelfs voor mensen moeilijk is over te komen. Er zijn echter aanwijzingen dat er in warme jaren toch een uitwisseling tussen beide populaties plaatsvindt. Vroeger werd gedacht dat deze vermenging gevaarlijk zou zijn voor met name de kleinere westelijke populatie. De exemplaren uit de oostelijke populatie zouden ziekteverwekkers als schimmels en parasieten kunnen verspreiden. Tegenwoordig wordt ook wel de theorie geopperd dat de oostelijke populatie regelmatig de westelijke heeft aangevuld in warme jaren.
De westelijke populatie is de kleinste. Deze vlinders leven ten westen van de Rocky Mountains. Ze houden hun winterslaap in het uiterste zuidwesten en trekken naar het noorden in de lente en zomer. Het aantal per overwinteringsplaats kan oplopen tot honderdduizend exemplaren.
De oostelijke populatie is veruit de grootste. Er zijn kolonies bekend met 20 tot 30 miljoen monarchvlinders. De oostelijke populatie overwintert in zuidelijk Mexico.
Naast het verschil in aantallen zijn er nog andere verschillen tussen de twee populaties. De westelijke populatie heeft een aanzienlijk kleiner verspreidingsgebied dan de oostelijke. Ten slotte verspreiden de exemplaren van de westelijke populatie zich diffuus, de vlinders van de oostelijke populatie trekken meer in groepen naar het noorden.
Wat beide populaties gemeen hebben is dat ze in de lente uit hun winterschuilplaatsen komen om gedurende de zomer naar het oosten en noorden te trekken. Tijdens de trek zetten de vrouwtjes eitjes af en ontwikkelt zich een tweede generatie. Dit herhaalt zich vervolgens een aantal keer. Aan het eind van de zomer vliegt de laatste generatie in één beweging terug naar het zuiden om te overwinteren. Na de winterslaap begint deze cyclus opnieuw.
Veel Amerikanen komen de vlinders twee keer per jaar tegen, eenmaal in de lente als ze noordwaarts trekken en eenmaal in de herfst als ze naar het zuiden terugkeren. Vooral in de Amerikaanse staat Texas is dit het geval, aangezien Texas een soort 'bottleneck' vormt bij de migratie van de monarchvlinder. Texas speelt hierdoor een belangrijke rol bij de trek van de monarchvlinder. Bij de exemplaren die uit hun winterslaap komen en naar het noorden vliegen, is Texas het belangrijkste afzetgebied van de eerste eitjes van de vrouwtjes. Vrijwel de gehele eerste generatie van het jaar is daarom afkomstig uit deze staat. Als de vlinders van volgende generaties in de herfst massaal naar het zuiden trekken is Texas de laatste stop voordat het winterkwartier wordt bereikt.
Buiten het natuurlijke verspreidingsgebied komt de vlinder inmiddels voor in verschillende werelddelen. In delen van het totale verspreidingsgebied komt de vlinder slechts voor als dwaalgast, zoals in delen van Europa. In andere delen, zoals Azië, komt de vlinder het gehele jaar door voor. Ook op de Canarische Eilanden heeft de vlinder zich permanent gevestigd.
In Europa komt de vlinder soms voor als Amerikaanse zwermen de Atlantische Oceaan oversteken. Voorbeelden van landen waar de monarchvlinder is aangetroffen zijn Engeland, Frankrijk, Portugal en Spanje.
De verspreiding van de monarchvlinder naar Australië en delen van Azië is een apart verhaal. De vlinder was hier namelijk nog nooit waargenomen tot ze in 1870 voor het eerst in Australië werd gezien.
De monarchvlinder beschikt over een sterke passieve verdediging doordat de vlinder in de meeste stadia giftig is. De monarchvlinder is het kwetsbaarst tijdens het ruststadium gedurende de winter. De vlinders houden zich dan op in bomen, op enige afstand van de bodem. Zo zijn de vlinders minder goed bereikbaar voor op de bodem jagende gewervelde dieren, zoals muizen en reptielen.
Als een rups door een grotere predator wordt aangeraakt worden de draad-achtige aanhangsels boven het lichaam heen- en weer bewogen om af te schrikken. De rups kan hier niet mee steken. Als dit niet helpt rolt de rups het lichaam op en laat zich op de bodem vallen. Een opgerolde rups die wordt lastiggevallen laat een schuim-achtig goedje uit de kop lopen, dat verschillende gifstoffen bevat.
De monarchvlinder heeft een haast iconische status als trekvlinder; de jaarlijkse trek van vele miljoenen exemplaren is een van 's werelds bekendste fenomenen uit de natuur. Er zijn wel meer soorten vlinders die trekken en in grote groepen overwinteren, zoals de Amerikaanse Anetia briarea, maar de afstanden die de monarchvlinder aflegt en de aantallen waarmee ze dat doen zijn ongekend in de insectenwereld. De vlinder is hierdoor een van de bekendste Amerikaanse insecten en de groepen van monarchvlinders zijn in vele documentaires en boeken vastgelegd.
Als de vlinders in het voorjaar ontwaken vindt de paring plaats, en begint een trek naar het noorden. De trek is op verschillende manieren bijzonder. Ten eerste de hoeveelheden vlinders; ze vliegen in aantallen van vele miljoenen tegelijk. Daarnaast is de trek van de vlinders opmerkelijk omdat de exemplaren die de trek in gang zetten al na enkele weken sterven; het zijn de twee volgende generaties die de trek noordwaarts voortzetten en een vierde generatie die zich vol eet om voldoende reserves aan te leggen om de trek naar het zuiden te kunnen maken en daar in grote groepen van soms tientallen miljoenen exemplaren te overwinteren. In de volgende lente worden de vlinders weer actief en begint de voortplantingstijd opnieuw.
De migratie bestaat dus uit twee delen: een noordwaartse trek in de lente en zomer waarbij de dieren zich voortplanten en de aantallen steeds groter worden en een zuidelijke trek waarbij de vlinders zich meestal niet voortplanten maar direct doorvliegen naar bepaalde berggebieden in Mexico.
Over het hoe en waarom de van de trek van zuid naar noord is inmiddels veel bekend. De rups van de vlinder leeft van planten die alleen groeien gedurende een bepaald seizoen. In het noorden van Noord-Amerika is het in de winter te koud en te droog voor deze planten en in het zuiden is het in de zomer te heet. In het zuiden groeien de planten alleen in de lente en in het noorden sterven de planten als de winter aanvangt. De vlinder volgt deze zich noordwaarts bewegende 'band' van zijdeplanten waarbij ze gebruikmaken van de zon als kompas.
Het is de trek naar het zuiden die nog steeds met raadsels is omgeven. De vlinders die van zuid naar noord trekken zijn al lange tijd dood voordat de exemplaren van de laatste (noordelijkste) generatie de lange tocht naar het zuiden aanvangen. Deze migrerende vlinders bewegen zich in een richting tegengesteld aan die van de (groot)ouderdieren en het mechanisme hierachter is nog niet begrepen. Ze kunnen niet geleerd hebben dat ze naar het zuiden moeten trekken en tevens moet de reden voor de uitgestelde voortplanting nog worden vastgesteld.
Aan het eind van de zomer bevindt de laatste generatie van de monarch zich in het noorden van het verspreidingsgebied. Bloeiende planten waaruit de volwassen vlinders nectar drinken worden steeds zeldzamer. Rond die tijd zijn de dagen korter, daalt de temperatuur, en zijn er te weinig voedselplanten voor de rupsen om zich nog volledig te kunnen ontwikkelen. Bovendien zou die ontwikkeling door de dalende temperatuur langer duren. Daarom wordt de voortplanting uitgesteld; zo hoeven de vlinders geen tijd en energie in de paring en het zoeken naar geschikte planten voor het nageslacht te steken. In plaats van zich voort te planten, vreet de vlinder zich vol, waarna de trek kan beginnen.
De uitgestelde voortplanting wordt veroorzaakt door hormonale veranderingen in de rups van de wintergeneratie. De ontwikkeling van de pop verloopt iets anders dan bij de vlinders van de vorige generatie. De vlinder heeft hierdoor beter ontwikkelde vliegspieren, en de vetlichamen van de vlinder zijn groter wat de lange tocht naar het zuiden mogelijk maakt. De wintergeneratie heeft niet alleen grotere maar ook meer vetlichamen en neemt meer nectar op om reserves op te bouwen. Het zwaardere lichaam verhoogt het glijgetal aanzienlijk wat de glijvluchten makkelijker maakt, zodat ze grotere afstanden kunnen afleggen.
De migratie naar het zuiden vangt aan rond augustus, heeft een piek in het midden van september, en kan tot oktober aanhouden. De vlinders trekken niet in groepen naar het zuiden - zoals bij vogels voorkomt - maar vliegen individueel.
De geslachtsorganen van de wintergeneratie zijn onderontwikkeld als de migratie aanvangt, de vlinders zijn hierdoor niet geïnteresseerd in de voortplanting. Pas na de tocht naar het zuiden en de overwintering in Mexico komen de geslachtsorganen tot volledige ontwikkeling en paren de vlinders voor het eerst. Ze zijn dan al vier tot vijf maanden oud.
De monarchvlinder gedraagt zich tijdens de zuidelijk migratie heel anders dan de generaties die eerder in het jaar naar het noorden zijn getrokken. De eerste generaties planten zich voort en de vrouwtjes moeten vervolgens naar voedselplanten zoeken om de eitjes op af te zetten. Hierdoor moeten de vlinders dicht bij de bodem blijven om geschikte partners en planten op te sporen. Bij dit zoeken vliegt de vlinder zowel fladderend als zwevend. Een fladderende beweging kost meer energie dan wanneer de vlinder zich met de wind laat meevoeren en glijvluchten maakt. De generatie die naar het zuiden terugkeert maakt voornamelijk glijvluchten om energie te sparen, bovendien bevinden de vlinders zich op een veel grotere hoogte bij de trek naar het zuiden. Uit onderzoek blijkt dat de monarchvlinder tot op een hoogte van 1200 meter kan worden aangetroffen. De snelheid waarmee de dieren vliegen is tot 18 kilometer per uur.
Tijdens de trek naar het zuiden vinden de vlinders de weg ook als het bewolkt is, wat aannemelijk maakt dat ze voor het navigeren niet de zon hoeven te zien. Waarschijnlijk gebruiken ze de ultraviolette straling van de zon. Van de monarchvlinder is bekend dat het samengesteld oog zintuiglijke cellen bevat die UV-licht kunnen waarnemen. Deze cellen zijn gelegen in de bovenste rand van het oog.
De vlinder moet dagelijks rusten en eten. Ook dient de watervoorraad regelmatig aan te worden gevuld. De vlinders kiezen vaak plasjes regenwater of rottend fruit om aan water te komen. Hierbij kunnen ze soms in grote groepen worden aangetroffen. Als de vlinders aan het eind van de herfst de staat Texas naderen, kunnen ze in groepen vliegen. Texas vormt een flessenhals waar alle vlinders langs komen. Omdat ze in grote aantallen aankomen maar niet alle plaatsen geschikt zijn om te rusten, overnachten vaak veel exemplaren in dezelfde boom. Uit onderzoek door Urquhart blijkt dat ze daarbij de lijzijde van de boom uitkiezen, dus uit de wind. Zo worden ze beter beschermd tegen koude en uitdroging. Hoe dichter de vlinders hun eindbestemming naderen, hoe groter de concentraties vlinders worden. Als de vlinders hun bestemming in Mexico bijna hebben bereikt kunnen ze in enorme oranje wolken worden aangetroffen.
Doordat de rupsen van giftige planten eten en ze het milde gif dat in de bladeren zit niet verteren maar opnemen in het weefsel waar het zich ophoopt, zijn ze oneetbaar voor de meeste soorten vogels, en aangezien ze door de opvallende kleuren erg herkenbaar zijn worden ze meestal met rust gelaten. Hoe ouder de rups is, hoe meer gif wordt opgeslagen, en de rups wordt dus giftiger naarmate hij ouder wordt.
Het eten van giftige planten heeft nog een ander voordeel: de rupsen vallen niet ten prooi aan grazers, die dergelijke planten mijden. Rupsen die van niet-giftige planten leven - zoals grassen - worden soms per ongeluk met plant en al opgegeten door grote herbivoren zoals koeien en paarden.
De soorten uit het geslacht Asclepias zijn allemaal in meerdere of mindere mate giftig. De toxische verbindingen bestaan uit alkaloïden en glycosiden die op het zenuwstelsel van zoogdieren werken. Sommige soorten zijn niet giftig en van andere soorten zijn alleen bepaalde delen giftig zoals de bast en het sap. Er zijn soorten die zo giftig zijn dat de rups onmiddellijk vergiftigd wordt als hij ervan eet.
Van veel planten is beschreven dat bij insectenvraat het speeksel van het insect een afweerreactie bij de plant oproept. Die reactie bestaat eruit dat de plant extra plantentoxine door de vaatbundels naar het aangevreten deel brengt. De tabaksplant bijvoorbeeld stuurt extra nicotine naar de boosdoener, wat giftig is voor insecten. De rupsen van de monarchvlinder zijn bestand tegen het milde gif dat normaal gesproken in de bladeren voorkomt, maar zullen proberen te voorkomen dat het blad door de plant nog giftiger wordt gemaakt. De rupsen knagen hiertoe eerst de bladnerven door en beginnen dan pas het blad op te eten. De plant kan hierdoor geen sappen meer naar dat deel van het blad toevoeren. Naast gifstoffen bevat het plantensap van de zijdeplant een latex-achtig goedje dat snel stolt. Het dient om beschadigingen aan het blad te bedekken en af te sluiten, maar heeft ook tot gevolg dat de kaakdelen van de rupsen aan elkaar gelijmd worden. Door de hoofdnerven door te bijten wordt voorkomen dat de monddelen van de rups aan elkaar blijven plakken.
De kleuren van de rups zijn aposematisch, wat betekent dat ze dienen om vijanden af te schrikken. De meeste rupsen hebben camouflagekleuren en verstoppen zich het liefst, de rupsen van de monarchvlinder daarentegen laten zich juist zo veel mogelijk zien. Om de zichtbaarheid te vergroten zijn de rupsen positief fototactisch en negatief geotactisch, wat wil zeggen dat ze naar het licht toe (positieve fototaxie) en van de bodem af kruipen (negatieve geotaxie), dus hoger in de plant komen. Zo zijn de rupsen goed zichtbaar waardoor vijanden sneller leren om ze te mijden.
De toxische verbinding is chemisch gezien een glycoside die behoort tot de groep cardenoliden en wordt wel een cardioglycoside genoemd. Het voorvoegsel cardio betekent 'hart' en slaat op een van de effecten van het gif. Net als andere cardioglycosiden werkt het gif voornamelijk op het hart. Als een vogel de rups toch eet, werkt het gif direct op de maag en de vogel spuugt zijn prooi meestal korte tijd later weer uit. De vogel zal in het vervolg vermijden een rups of vlinder op te eten, als de confrontatie tenminste overleefd wordt.
De waardplanten voor de rups van de monarchvlinder zijn planten uit de maagdenpalmfamilie. Net als alle vlinders kunnen de rupsen zich slechts op een beperkt aantal soorten ontwikkelen. Met name de soorten uit het geslacht zijdeplant (Asclepias) worden gegeten.
In de lijst hieronder zijn de bekendere waardplanten van de rups weergegeven:
Af en toe worden nieuwe voedselplanten van de monarchvlinder ontdekt, zoals in 2006 op het Iberisch Schiereiland, waar overwinterende exemplaren soms worden aangetroffen. Uit onderzoek bleek dat de rups zich kan ontwikkelen op de giftige plant Cynanchum acutum, die verwant is aan de soorten uit het geslacht engbloem (Vincetoxicum).
De volwassen vlinder leeft van nectar uit bloemen van planten die behoren tot uiteenlopende families. De monarchvlinder is in staat deze suikerrijke vloeistof als een vetachtige stof in het lichaam op te slaan. Met name de exemplaren die de lange reis naar het overwinteringsgebied vliegen, hebben de vetten nodig als energiebron voor de lange vlucht; zie ook onder migratie naar het zuiden. Het kunnen omzetten van suikers naar vetten heeft als voordeel dat het volume en gewicht ervan afnemen, wat voor een vliegend insect van veel belang is.
De monarchvlinder drinkt regelmatig. Vaak worden hiervoor kleine plasjes opgezocht zoals plassen regenwater. De vlinder onttrekt ook vocht van rottend fruit, de ontlasting van dieren en aan kadavers. Uit het opgezogen vocht worden de benodigde mineralen gehaald. De opname van water reguleert het lichaamsgewicht; het vocht dient zo als 'ballastwater'.
Uit laboratoriumproeven is gebleken dat de vlinders kunnen leren welke kleuren met hun favoriete voedsel te maken hebben. De vlinder kan zich zo aanpassen aan een veranderend voedselaanbod.
De monarchvlinder behoort tot de Endopterygota en ondergaat een volledige gedaanteverwisseling. De vlinder komt ter wereld uit een ei, en de larve of rups ondergaat eerst een aantal juveniele stadia. De larve van de monarchvlinder doorloopt vijf groeistadia of instar, voordat de rups volledig is ontwikkeld. Vervolgens vindt de verpopping plaats, waarbij de rups in het lethargische popstadium treedt. Uit de pop komt na enige tijd de vlinder tevoorschijn, die zich vervolgens voortplant, waarna de cyclus opnieuw begint. Net als alle dieren maken vlinders een koude periode in de winter mee of een hete periode in de zomer. Ze kunnen die doorstaan of ontvluchten en er zijn maar weinig vlinders die voor het laatste kiezen. De meeste soorten overwinteren of overzomeren in het ei-, rups- of popstadium. Er zijn ook wel soorten die als volwassen vlinder een schuilplaats opzoeken, zoals de dagpauwoog. De soorten die als volwassen vlinders overwinteren, zoeken vaak lokale schuilplaatsen op. De monarchvlinder echter trekt over grote afstanden en volgt de groeiperiode van de waardplanten van de rupsen, die verder noordwaarts steeds later in het voorjaar valt. Zie ook onder migratie.
Zodra de vlinders in het begin van de lente uit hun winterslaap ontwaken, vangt de voortplantingstijd aan. De mannetjes lokken de vrouwtjes met geurstoffen die vrouwtjes seksueel prikkelen. Deze stoffen worden feromonen genoemd.
Van veel vlinders is bekend dat feromonen een grote rol spelen bij de voortplanting, maar bij de monarchvlinder spelen ze waarschijnlijk een minder grote rol. In vergelijking met andere vlinders vinden de mannetjes en vrouwtjes elkaar meer op zicht en in mindere mate door gebruik te maken van feromonen. De mannetjes van de monarchvlinder gebruiken pyrrolizidine-alkaloïden als grondstof voor hun feromonen en onttrekken deze stof uit de nectar van planten. De mannetjes slaan de feromonen op in kleine zakjes aan de bovenzijde van de achtervleugel, die te zien zijn als ovale zwarte vlekjes. Aan het achterlijf bevinden zich uitstulpbare borsteltjes die in het zakje worden 'gedoopt' zodat de vlinder efficiënter geursporen afgeeft.
De paring van de monarchvlinder vangt aan in de vlucht; vaak plukt een mannetje simpelweg een vrouwtje uit de lucht waarna de vlinders op de grond vallen. De mannetjes zijn zeer dominant; bij een bereidwillig vrouwtje neemt een mannetje haar mee naar een hoger gelegen plant of struik waar de paring wordt voortgezet. Tijdens de paring geeft het mannetje een zaadpakketje af aan het vrouwtje; dit wordt de spermatofoor genoemd. Naast de zaadcellen bevat het pakketje ook voedingsstoffen in de vorm van proteïnen. Hierdoor krijgt het vrouwtje extra bouwstoffen die ze gebruikt voor de ontwikkeling van haar eieren. De paring van de monarchvlinder kan tot 16 uur duren.
Bij de meeste vlinders worden de vrouwtjes groter dan de mannetjes. Zij moeten de eitjes dragen en hiertoe is een groter lichaam geschikter. Bij de monarchvlinder is dit echter andersom en omdat de mannetjes groter worden, lukt het ze meestal wel om een kleiner vrouwtje overmeesteren. De mannetjes zien echter regelmatig de kleinere mannelijke exemplaren aan voor vrouwtjes en de grotere mannetjes kunnen ze dan tot een paring dwingen. Bij de monarchvlinder zijn paarpogingen tussen mannetjes onderling hierdoor niet ongewoon.
Een ei van de monarchvlinder is rond op dwarsdoorsnee, en langgerekt ovaal in lengtedoorsnede. Het ei is smaller aan de bovenzijde dan aan de basis. De basis van het ei wordt door het vrouwtje aan het blad gekleefd. Het ei heeft een hoogte van ongeveer 1,2 millimeter en een breedte van ongeveer 0,9 mm. Het ei is wit tot groen van kleur. De verharde buitenzijde van het ei wordt het chorion genoemd. Het oppervlak vertoont een complex patroon van opstaande randen die van top tot basis lopen, en hiertussen zijn rijen putjes aanwezig. Het gehele ei is voorzien van een dun laagje was, zodat het minder snel uitdroogt. Aan de bovenzijde van ieder ei zit een zeer klein gaatje: de micropyle. Door dit gaatje komt een zaadcel het ei binnen zodat het bevrucht wordt. Net als bij andere vlinders wordt eerst de schaal van het ei gevormd en vindt daarna pas de fertilisatie plaats. Als het embryonale stadium bijna is voltooid en het ei op uitkomen staat, kleurt het grijs en zijn de ogen en de lichaamsdelen van het embryo al te zien.
Het aantal eitjes varieert; dit hangt zowel samen met de lichaamsgrootte van een vrouwtje als met haar levensduur. Gemiddeld zet een vrouwtje ongeveer 700 eitjes af in twee tot vijf weken, maar het aantal eitjes kan ook aanzienlijk lager liggen. Een vrouwtje dat in een laboratorium werd bestudeerd produceerde in totaal 1179 eitjes, wat als record geldt.
De eitjes worden niet in groepjes afgezet, zoals bij veel andere vlinders het geval is, maar worden individueel tegen een blad geplakt. De eitjes worden op bladeren in het bovenste deel van de plant afgezet, meestal op zijdeplanten die behoren tot het geslacht Asclepias. Het ei wordt meestal op de onderzijde van een uitschieter afgezet, dus een fris blad waaraan de larve zich meteen na het uitkomen tegoed kan doen. De embryonale ontwikkeling duurt ongeveer drie tot acht dagen, afhankelijk van de omgevingstemperatuur. Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller het embryo zich zal ontwikkelen. Als de larve het ei verlaat, eet ze eerst de eierschaal op.
De belangrijkste bedreiging van de monarchvlinder is de mens. De natuurlijke omstandigheden zoals weer en klimaat kunnen de vlinder eveneens ernstige schade toebrengen. De grootste natuurlijke bedreiging van de vlinder vormt het klimaat van hun leefgebied in Noord-Amerika. De weersomstandigheden kunnen behoorlijk onstuimig zijn door bijvoorbeeld cyclonen, wat de populaties in extreme gevallen kan decimeren. Zowel de vlinders in winterslaap als de trekkende exemplaren staan bloot aan dergelijke grillen van de natuur. Als de winter doorzet of als er gedurende de winter krachtige stormen woeden, kunnen populaties zware schade oplopen. Er is gerapporteerd dat door een zware storm naar schatting tachtig procent van de exemplaren in twee kolonies in zuidelijk Mexico werden gedood. Na een strenge, koude winter komt de plantengroei langzamer op gang dan na een zachte winter. Na een zachte winter vinden de vrouwtjes een ruim voedselaanbod voor de larven. Na een strenge winter komen de vrouwtjes massaal naar gebieden waar nog geen sprietje groeit, waardoor ze hun eitjes niet af kunnen zetten. Zo'n scenario voltrok zich in de jaren 1995 en 1996 en later in 1998 en 2000 in de Amerikaanse staat Texas. In het jaar 2000 werd de vlinder hard getroffen en werden er slechts 30 miljoen overwinterende exemplaren geteld, tegenover 120 miljoen in het jaar 2001, dat juist bijzonder gunstig was.
Ook droogte kan de aantallen monarchvlinders drukken. Als het gedurende langere tijd erg droog is, blijven de voedselplanten kleiner, soms te klein om de rups van voldoende voedsel te voorzien om de gehele ontwikkeling te doorlopen. Het gevolg is dat de rupsen langzamer worden en vatbaarder voor ziektes.
De belangrijkste menselijke activiteit die de monarchvlinder bedreigt is ontbossing in de berggebieden in Mexico waar de vlinder overwintert. De lokale bevolking kapt bomen om brandhout voor de winter in te slaan. Hierdoor wordt het potentiële overwinteringsgebied ieder jaar kleiner. Niet alleen heeft het kappen van bomen als direct gevolg dat een boom niet meer gebruikt kan worden als overwinteringsplaats, ook zijn er verschillende indirecte gevolgen. Als er in de buurt van dergelijke locaties bomen worden gekapt ontstaan open plekken in het bladerdek waardoor warmte minder goed wordt vastgehouden door het bos. Roofdieren zoals vogels die normaal gesproken niet in dichte bossen leven, kunnen via open plekken de kolonies beter benaderen. Ten slotte kunnen weersinvloeden als regen en wind meer schade aanrichten in een bos met open plekken dan in het dichte woud.
Andere menselijke activiteiten, zoals het verkeer, doden jaarlijks vele vlinders. Uit een studie naar het door het verkeer gedode aantal vlinders in de Amerikaanse staat Illinois kwam naar voren dat per week meer dan 20 miljoen vlinders werden doodgereden, waarvan naar schatting 500.000 monarchvlinders. Het totale aantal monarchvlinders dat in het gehele verspreidingsgebied door het verkeer wordt aangereden moet dan in de miljoenen lopen.
De opwarming van de Aarde kan mogelijk voor problemen zorgen. Voor de vlinders die van het zuiden naar het noorden trekken zal deze opwarming waarschijnlijk geen grote veranderingen teweegbrengen maar voor de overwinterende exemplaren ligt dit anders. Er zijn aanwijzingen dat de vlinders hun winterkwartier steeds vroeger verlaten omdat de temperaturen hoger worden. Dat gaat alleen goed als ook de voedselplanten, synchroon met de stijgende temperatuur, eerder uitlopen en groeien. Zo niet, dan duurt het voor de vlinders langer voordat er voldoende voedsel beschikbaar is voor de rupsen.
Bij een stijgende temperatuur kan een deel van het bos ongeschikt worden als overwinteringsgebied. De huidige overwinteringsplaatsen liggen in bergstreken van verschillende hoogtes. Deze bossen zijn koel maar niet te koud, en hebben in de winter een stabiele temperatuur waardoor de vlinders in rust kunnen blijven. Als de temperaturen stijgen verliezen de lager gelegen delen van het bos deze functie als temperatuurbuffer en zijn niet meer geschikt als overwinteringsplaats.
Een ander mogelijk gevolg van het opwarmen van de aarde is het veranderen van het verspreidingsgebied van de planten waarvan de vlinder eet als rups. In het noorden zullen de planten meer voorkomen, maar de zuidgrens van het verspreidingsgebied zal zich noordwaarts verplaatsen. Hierdoor wordt de afstand tussen de overwinteringsplaatsen en de voedselplanten groter, zodat de vlinders verder moeten vliegen om hun eitjes af te zetten.
In Noord-Amerika komen soms extreme weersomstandigheden voor als gevolg van de klimaatfenomenen El Niño en La Niña. Door de opwarming van het zeewater kan het weerpatroon gedurende enige jaren drastisch veranderen en droogte of juist extreme neerslag brengen.
Niet alle menselijke activiteiten zijn echter schadelijk voor de monarchvlinder. Door het kappen van enorme hoeveelheden bos in de Canadese staat Ontario vanaf de jaren 40 tot in de jaren 90 werd het voedselgebied van de vlinder groter. Doordat het landschap open werd, kreeg de zijdeplant Asclepias syriaca de kans zich naar het noorden te verspreiden, van de 43e breedtegraad tot de 47e.
De monarchvlinder zelf wordt niet beschermd en heeft door de internationale natuurbeschermingsorganisatie IUCN de status "niet geëvalueerd" (Not Evaluated of NE) gekregen. De migratieroutes van de vlinders zijn echter wel deels beschermd. Enkele locaties waarvan bekend is dat de vlinders er in grote groepen overwinteren zijn tot "resting area" verklaard. De monarchvlinder wordt beschouwd als bedreigd fenomeen.
In landen waar de vlinder voorkomt wordt met borden gewaarschuwd op te passen voor de vlinders om de dieren niet te verstoren. Een aantal overwinteringsgebieden is als beschermd gebied aangemerkt. De Mexicaanse regering verklaarde in 1986 een bergstreek van 16.000 hectare tot beschermd gebied om de monarchvlinder te beschermen. In het jaar 2000 werd dit gebied uitgebreid tot 56.000 hectare.
De totale oostelijke populatie van de monarchvlinder strekt zich uit van zuidwestelijk Mexico, waar de dieren overwinteren, tot boven de grens met Canada. De populatie wordt begrensd door de vegetatiegroei; als er geen zijdeplanten zijn kunnen de rupsen zich niet ontwikkelen. Er zijn echter ook vlinders aangetroffen die ver buiten dit gebied zijn geraakt, zoals op open zee.
De westelijke populatie is aanmerkelijk kleiner dan de oostelijke, zowel wat betreft de grootte van het leefgebied als de aantallen vlinders. Geschat wordt dat 10% van de monarchvlinders in het westelijke deel leeft en 90% in het oostelijke deel van de VS. De westelijke populatie leeft langs de westkust van het zuiden en midden van de Verenigde Staten, grofweg van San Francisco tot San Diego. Het leefgebied van de populatie wordt in het westen begrensd door de Stille Oceaan en in het oosten door de Rocky Mountains. De vlinders steken deze bergketen voor zover bekend zelden over.
De dieren van westelijke populatie zijn identiek aan die van de oostelijke populatie; het vele onderzoek naar de soort heeft laten zien dat ze niet als verschillende ondersoorten of variaties kunnen worden opgevat. Er wordt vermoed dat sommige groepen van vlinders uit de oostelijke populatie soms hun weg vinden door het gebergte en zich bij de westelijke populatie aansluiten.
