一年一度壯觀帝王蝶大遷徙，成因難解。（視頻截圖）
每年春天，美國各地出現帝王蝶遷徙現象。這些帝王蝶的遷徙方向為春天自南向北、秋天自北向南，每年遷徙路程約4000多公里。科學家一直試圖解釋帝王蝶遷徙功能的生理機制。
科學家認為，帝王蝶體內有一個時空羅盤，可以本能地判斷遷徙時間和方向。帝王蝶的複眼監測太陽的位置，觸角中有生物鐘，這些信息進入蝴蝶的大腦，之後被大腦加工，並與體內的時空羅盤整合在一起，判斷飛行方向的角度以及向左或向右飛行的時機。
科學家認為，在一天的早晚，帝王蝶對南北方向的角度檢測程度更強。可能是因為這個時間內，蝴蝶旋轉運動多，而需要更多次調整飛行方向。
據《細胞報導》（Cell Reports）雜誌發表關於帝王蝶遷徙機制的一項最新研究。研究者之一、馬薩諸塞大學醫學院（University of Massachusetts Medical School）的神經生理學家斯蒂文．瑞普特（Steven Reppert）說，該研究是將以前的研究結果更好地組織在一起，嘗試說明一些遷徙現象。
瑞普特還表示，因為帝王蝶的遷徙功能非常複雜，所以很多問題還找不到分析途徑。如帝王蝶可以在時晴時陰的天氣時判斷太陽位置，甚至在陰天也會按照正確方向飛行，而現在的分析只是侷限於帝王蝶在晴天時對太陽位置的判斷。
芝加哥大學的生態學家馬科斯．科隆弗斯特（Marcus Kronforst）未參與此項研究。他認為該研究說明帝王蝶的遷徙功能很複雜。他推測很可能有神經系統參與遷徙飛行，因為帝王蝶到了遷徙時間，幾乎立即判斷正確的遷徙方向，而不是無目的亂飛。
資料記載，帝王蝶在北美地區遷徙路線大致兩條：東線，墨西哥中部山區的米喬坎州（Michoacan）至美加邊界的五大湖區、美國東北部和加拿大東部；西線，墨西哥的下加利福尼亞半島（Baja California）至美國的加州南部，之後穿越美國到達加拿大。
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