21.4.2018 | Svátek má Alexandra


VĚDA: Sovy už nejsou, čím se zdály být

6.4.2018

Flóra i fauna musí stále intenzivněji zápasit s městským prostředím. Výsledkem jsou příběhy podobné pohádkám

Ulicemi, parky, ale i stokami nebo tunely metra uhání evoluce a mění hmyz, rostliny i zvířata doslova před našima očima. Co se to s městskou přírodou děje? A co z toho vyplývá pro Homo sapiens sapiens?

Blechy, mouchy, klíšťata, vši. A komáři! Pocity, s nimiž vstupovalo za druhé světové války na sto osmdesát tisíc Londýňanů do tunelů metra, aby se schovali před nálety německé luftwaffe, byly tíživé. Zatímco venku padaly bomby a měnily ulice i domy v ohnivé peklo, v temnotě podzemních tunelů si vybíral svou krvavou daň dotěrný hmyz a roztoči. Největší trápení ohlašovalo tenké komáří pištění. Ve srovnání s celkem mírumilovnými komáry z parků a zahrad vládla podzemním prostorám zcela neobytná a vrcholně krvežíznivá sorta.

S koncem války upadli „podzemní komáři“ do zapomnění. Stěžovali si na ně už jen dělníci, kteří měli na starosti pravidelnou údržbu metra. Teprve na sklonku devadesátých let se o sveřepé pijáky krve začala zajímat entomoložka Katherine Byrneová. A nestačila se divit. Podzemní trapiči patřili k druhu komára pisklavého nesoucího vědecké jméno Culex pipiens. Na první pohled se od svých příbuzných žijících nad zemí nijak nelišili. Vedli však zcela odlišný život.

Komáři pisklaví obvykle sají krev ptákům. Do tunelů metra zabloudí však opeřenci jen výjimečně. Zato je tam habaděj potkanů. A také lidé tam čas od času zavítají. Podzemní komáři se tomu zjevně přizpůsobili a dávají přednost krvi savců. I proto si vysloužili zoologické označení Culex pipiens molestus čili komár obtížný. Nejde o samostatný druh, ale o formu dokonale přizpůsobenou prostředí vytvořenému člověkem.

Zatímco „obyčejní“ komáři pisklaví kladou vajíčka do stojaté vody rybníčků a jezírek, komár obtížný si vystačí s kapajícím vodovodním kohoutkem. Ze silně znečištěné vody načerpá překvapivě vydatnou porci živin. Proto jsou jeho samičky s to naklást první vajíčka bez toho, že by sály krev svým obětem. Nadzemní komáři přicházejí na svět v o poznání slabší kondici a jejich samičky se bez porce krve na kladení vajíček nezmohou. Do podzemí nedoléhá střídání ročních dob. Zatímco nadzemní komáři upadají na zimu do klidového stadia, jejich příbuzní z tunelů podzemní dráhy tenhle zvyk odbourali a jsou čilí celoročně.

Komár obtížný je jen jedním z mnoha organismů dokonale přizpůsobených životu ve městě. Katherine Byrneová odhalila v jeho dědičné informaci celou řadu změn zformovaných přírodním výběrem. Komáři, kteří tyto vlohy nesli, v podzemí přežili a prosperovali. Ti, kterým stejné schopnosti chyběly, rychle vyklidili pole zdatnějším konkurentům.

Dobytí města

Trvalá lidská sídla se objevila na Zemi relativně nedávno se vznikem zemědělství. Pěstování pšenice, rýže nebo kukuřice zajistilo lidem dostatek potravy z malé plochy a naši předkové tak mohli upustit od potulného života lovců a sběračů. Vznikaly první osady a města. Vedle lidí se do nich stěhovaly i nejrůznější organismy. Některé v podmínkách města neobstály, jiné tu dokázaly jakžtakž přežívat a pro další se ukázala lidská sídla být zemí zaslíbenou, protože se ulicím, zdem, stokám a dalším zcela novým typům prostředí dokázali přizpůsobit.

K veleúspěšným „měšťákům“ zvířecí říše patří například potkani nebo holubi. Evoluce zapracovala na těchto organismech bleskurychlým tempem. To platí i o komárovi obtížném. Londýnské metro bylo otevřeno v roce 1863 a je nejstarší podzemní drahou světa. Nová forma komára se v něm zformovala za necelé století. Co rozhoduje o tom, zda bude živočich v „betonové džungli“ slavit evoluční úspěch, nebo zda propadne?

Jedno z významných specifik městského prostředí představuje člověk, či spíše davy lidí. Zvířata, která chtějí ve městě uspět, musí obstát při konfrontacích s jeho obyvateli. Názornou ukázku „dobytí města“ předvedly sovy králičí v třistatisícové argentinské Bahía Blance. Tito ptáci dostali jméno podle zvyku hnízdit v opuštěných norách menších savců, což je mezi sovami naprostá výjimka. Drobný asi dvacet centimetrů vysoký pták je nápadný svýma dlouhýma nohama. Ty se mu hodí při lovu, protože hmyz a další drobné živočichy nenapadá ze vzduchu, ale honí se za nimi po zemi. Od většiny svých příbuzných se sova králičí liší i tím, že před nočním lovem dává přednost výpravám za kořistí s padajícím soumrakem nebo nastupujícím rozbřeskem.

Městské populace argentinských sov králičích vzkvétají. Jestliže na venkově dělí jejich hnízda běžně vzdálenost kolem 15 kilometrů, ve městě není výjimkou, když jsou od sebe dvě hnízda vzdálená pouhých deset metrů. Dnes už se nové sovy stěhují z venkova do města Bahía Blanca jen výjimečně. Vědci pozorují migraci opačným směrem. Populace městských sov už je tak početná, že mladí ptáci jen těžko hledají místo pro vlastní lovecký revír a jsou vytlačováni do příměstských oblastí a odtud dále na venkov.

Klíčem k úspěchu sovy králičí v argentinských městech je variabilita chování venkovských ptáků, především v reakci na blížícího se člověka. Některé prchají na poslední chvíli, jiné jsou ostražitější a dávají se na útěk s velkým předstihem. Ve městech se prosazují především soví nebojsové. Zvládají častý kontakt s člověkem za cenu mnohem slabší stresové zátěže. Při odchytu do sítě sice městským sovám vyletí hladiny stresových hormonů v těle do stejně nebetyčných výšin jako jejich venkovským příbuzným, ale rozbouřené hormony se jim velmi rychle vracejí na normální hodnoty. Venkovské sovy se uklidňují neskonale pomaleji. Úspěšné sovy králičí si přinesly z venkova do měst vlohy pro slabší strach z lidí. Evoluce u nich pak upřednostnila vlohy pro rychlé odeznění stresu.

Podobně úspěšní jsou v prostředí severoamerických měst draví jestřábi Cooperovi. Také v novomexickém Albuquerque je značná část mladých dravců nucena opouštět přecpané rodné město. Na jednoho jestřába, který se do města „přistěhuje“, připadá třicet ptáků, kteří dávají Albuquerque vale. Mohlo by se zdát, že ve městě vyrostlí ptáci budou ve venkovském prostředí narážet na řadu problémů. Ale je tomu přesně naopak. Městští vyděděnci často vytlačí z hnízdišť venkovské starousedlíky.

Genetické pozadí talentu pro život ve městě odhalili vědci při analýzách DNA městských kosů černých. Tito ptáci vy užívají pouličního osvětlení k prodloužení doby, kdy mohou shánět potravu. Mají k tomu uzpůsoben dědičně podmíněný chod vnitřních biologických hodin. Probouzejí se mnohem časněji než venkovští ptáci. Městští kosi jsou také nebojácnější. Když narazí na nový, nezvyklý objekt, jsou zvědaví a zkoumají ho. Jejich venkovští příbuzní se stejnému objektu raději obloukem vyhnou. Vědci odhalili v dědičné informaci městských kosů hned několik variant genů, které jsou pro život ve městě výhodné a evoluce je u ptáků v městském prostředí zjevně upřednostňuje.

Ryby vzdorují mrtvé vodě

Příklad sovy králičí názorně ukazuje, že vlohy pro úspěšný městský život se mohou vyskytovat celkem přirozeně i v populacích obývajících venkov, či dokonce úplně panenskou přírodu. Obvykle jsou tyto schopnosti vzácné, ale po příchodu do měst zajistí svým nositelům tak významné výhody, že se z nich stane evoluční hit a městskou populací se rychle rozšíří.

Mezi rybami žijícími v americké řece Hudson se přirozeně vyskytovali jedinci s vlohami pro odolnost k nebezpečným chemikáliím ze skupiny polychlorovaných bifenylů. V čisté vodě jim nepřinášela vloha žádnou výhodu a zůstávala proto velmi vzácná. Když však začaly továrny vypouštět polychlorované bifenyly do řeky, zvyšovala vzácná vloha šance na přežití a začala se v rybí populaci šířit.

V rozmezí let 1947–1976 skončilo v řece Hudson 600 tun vysoce toxických polychlorovaných bifenylů, které se vyznačují vysokou stabilitou. Jedy zůstávaly ve vodě a v usazeninách na dně i dlouho poté, co byla jejich vypouštění do řeky učiněna přítrž. Řada rybích druhů byla těžce postižena. Vyskytovaly se u nich například tak těžké deformace, jako je nevyvinutí čelisti. Ryby chráněné kdysi vzácnou variantou genu však v otráveném prostředí prosperují. Například treska tomkod odolá i vodě, jaká by jiné ryby zabila. Díky stejné vloze se přizpůsobila vodám zamořeným polycyklickými aromatickými uhlovodíky americká ryba fundul mumiový. Za adaptaci na jedy zaplatila treska i fundul nižší odolností k nedostatku kyslíku ve vodě.

Z venkova se do měst nepřestěhují celé populace živočichů, ale jen jejich menší části. Ty si s sebou nepřinesou zdaleka všechny varianty genů, které se vyskytují v původní populaci. Městští živočichové jsou proto zpočátku geneticky méně pestří. To se ale postupem doby mění a pestrost pozvolna narůstá. S objevením nových variant genů se městským živočichům otevírají další cestičky evoluce a další příležitosti k adaptaci na podmínky lidských sídel. Názorně je to vidět na dědičné informaci myšic obsazujících polskou metropoli Varšavu. Myšice lesní nežije na území Varšavy déle než pár desetiletí a její populace je po genetické stránce jednotvárnější než populace myšic temnopásých, které pronikly do města už před více než stoletím.

Proměny uhlířské můry

Některé výhodné vlohy vznikají díky spontánním změnám dědičné informace teprve poté, co živočich pronikne do měst. Prostředí lidských sídel bývá nejednou silně znečištěné látkami, které poškozují DNA. Takto vzniklé mutace s sebou obvykle nesou trable. Ojediněle však mohou být pro svého nositele hotovým ternem.

Příklad takové nově povstalé výhodné genetické inovace nabízí známý příběh můry drsnokřídlce březového. Ten měl světle zbarvená křídla, díky nimž snadno splýval s bílou kůrou bříz a s porosty lišejníků na kmenech stromů. S rozvojem těžkého průmyslu došlo k silnému znečištění životního prostředí. Lišejníky zmizely a na kůře ušpiněné prachem a sazemi se můry nápadně vyjímaly. Stávaly se proto snadnou kořistí ptáků. Na počátku 19. století se mezi anglickými drsnokřídlci objevila zcela nová mutace zajišťující tmavší zbarvení křídel. Nositelé této vlohy byli dokonaleji maskováni, unikali pozornosti nepřátel a ve větší míře přežívali. „Uhlířská“ vloha v populaci anglického drsnokřídlce březového rychle převládla. Před rokem 1811 nikdo tmavé můry v Anglii neviděl. V roce 1895 už tvořily v okolí průmyslového Manchesteru plných 98 procent populace. S tím, jak se v druhé polovině 20. století začal klást větší důraz na čistotu ovzduší, přestalo tmavé zbarvení přinášet výhodu a nositelů „uhlířské“ vlohy ubývá. Dnes už mnohde tvoří méně než 10 procent populace.

O tom, že průmyslové prostředí přeje mutacím dědičné informace nejen u lidí, ale i u zvířat, svědčí analýzy DNA. Extrémní příklady nabízí okolí havarovaných atomových elektráren v Černobylu a Fukušimě, kde je výskyt poškození DNA u bakterií, rostlin i živočichů o poznání vyšší než v oblastech, kde organismy radiaci nečelily. Ani relativně běžné znečištění ovšem neponechává DNA beze změn. Rackové stříbřití na americkém venkově si nesou v dědičné informaci méně mutací než rackové obývající velká města. Pokud tito ptáci žijí v blízkosti měst s rozvinutým ocelářským průmyslem, kde je míra znečištění podstatně vyšší, poznamená to jejich DNA ještě větší měrou. Jestli z těchto mutací vzešla i taková, která by rackům usnadnila život v zamořeném prostředí, není jasné.

Někdo to už nerad sladké

Evoluční změny městských živočichů dokážou nadělat lidem vrásky. Nepříjemný cizopasník štěnice domácí se zabydlel v lidských obydlích už ve starém Egyptě a možná ještě dříve. Moderní doba vyhlásila štěnicím válku těžkou chemií, ale ty se řadě hubících prostředků docela dobře přizpůsobily a dnes jsou vůči nim odolné. Podobně si vyvinula během soužití s člověkem rezistenci k insekticidům třeba veš dětská. Maminky, které lomí rukama nad neúčinnými šampony proti „breberkám“ hemžícím se ve vlasech jejich ratolestí, jsou tak konfrontovány s evolučním úspěchem obtížného hmyzu. Rusi domácí se dali kdysi snadno nalákat na sladké otrávené návnady. Evolucí ale získali navrch rusové, kterým sladké nechutná a cukru se vyhýbají. Potkani už dnes začínají být odolní k jedům na bázi warfarinu, používaným k deratizaci.

Městští holubi se vrátili k tmavšímu zbarvení svých divokých předků, protože jsou méně nápadní pro sokoly, kteří se do měst rovněž stěhují. U zdivočelých holubů je rovněž patrná evoluce k vyšší odolnosti vůči otravám olovem nebo k nákaze různými cizopasníky. Obojí přichází ptákům zjevně vhod a ti vytvářejí ve znečištěném městském prostředí početná hejna. Odolnost k těžkým kovům, jako je olovo nebo chrom, a infekčním chorobám se vyvinula také u křečků bělonohých, kteří obývají parky v New Yorku. I oni mohou přenášet nebezpečné infekce.

Celkem prozaické vysvětlení má změna, kterou prošli v amerických městech hýlové mexičtí. Těm se postupně prodloužily a rozšířily zobáky. Vynutila si to změna jídelníčku. Zatímco venkovští ptáci se živí malými a měkkými semínky, ve městech létají hýlové ke krmítkům, kam jim lidé sypou semena slunečnice. Ta jsou výrazně větší než přirozená potrava hýlů a jsou obdařená podstatně tvrdší slupkou. Do výhody se tak dostávají ptáci s většími zobáky, kteří si se slunečnicovými semínky snáze poradí.

Plevel s těžkými semeny

Plevelná rostlina škarda druhu Crepis sancta se přizpůsobila životu ve městě prakticky okamžitě. Během dvanácti, ale možná jen pěti generací si vyvinula podstatně těžší semena, která nelétají daleko vzduchem, ale skončí nedaleko od mateřské rostliny. Zatímco v přírodě přináší šíření semen na velkou vzdálenost celou řadu výhod, v betonové džungli města je tomu naopak. Míst s volnou půdou se tu nabízí jako šafránu. Pokud ale semeno dopadne blízko mateřské rostliny, má dobré vyhlídky, že padne na půdu, kde může vzklíčit. Při letu na větší vzdálenost dopadne s vysokou pravděpodobností na beton, asfalt či jiný zpevněný povrch, a tam kořeny nezapustí.

Ještě pozoruhodnější adaptaci na rušné město odhalili vědci u americké vlaštovky pestré. Ta si podobně jako naše vlaštovky staví z hlíny hnízda přilepená na zdi budov. V Nebrasce si tito ptáci začali po roce 1982 budovat hnízda na zdech mostních pilířů. Nejvíce se jim líbily mosty a nadjezdy rušných dálnic. Za tuto volbu platily vlaštovky krvavou daň. Řada z nich zahynula poté, co za letu narazila do aut řítících se vysokou rychlostí po dopravní tepně. Za třicet let však klesl počet ptáků zabitých auty na pětinu. Detailnější pohled na vlaštovky ukázal, že se za tu dobu ptákům zkrátila křídla, a tím se zlepšily jejich manévrovací schopnosti. Vlaštovky se díky tomu dokážou autům vyhnout a život u rušné dálnice už pro ně není tak nebezpečný.

Jedno z úskalí městského prostředí představují o několik stupňů vyšší průměrné teploty. Zdi, vozovky nebo chodníky vystavené slunci se můžou v létě rozpálit na extrémní hodnoty. I tomu se dokážou živočichové přizpůsobit. Například městští mravenci druhu Temnothorax curvispinosus vzdorují teplotám, při kterých se jejich venkovští příbuzní dostávají do vážných obtíží.

Hladké plochy skleněných tabulí na městských budovách nezaskočily portorické ještěrky anolise chocholkaté. Evolucí se jim prodloužily končetiny a na prstech jim narostl větší počet přísavných destiček. Díky tomu běhají s jistotou i tam, kde by jejich příbuzným z venkova hrozilo uklouznutí.

Roztančená evoluce

Zvířata i rostliny se budou prát s městským prostředím zřejmě čím dál častěji. Stěhování lidí do města a růst městské zástavby patří k charakteristickým trendům moderní doby. Kolem roku 1800 žil ve městech každý desátý obyvatel naší planety. V roce 1950 už to byl každý třetí a v roce 2008 se počet obyvatel venkova a měst vyrovnal. Do roku 2050 by měly žít ve městech dvě třetiny lidí.

Lidská sídla dnes zabírají necelá tři procenta celkové plochy kontinentů mimo Antarktidu. Může se to zdát málo, ale jedná se o území o rozloze kolem 3,5 milionu kilometrů čtverečních. Zhruba stejně velká je Indie, která v žebříčku největších zemí světa uzavírá první desítku. Na tak rozlehlé ploše už se může evoluce skutečně rozmáchnout a donutit organismy k radikálním změnám.

Navzdory stále většímu množství poznatků o evoluci živočichů i rostlin ve městech zůstávají osudy městské fauny a flóry prozkoumány jen spoře. Přitom jsou pro nás tyto informace velmi důležité. Některé ohrožené druhy, jako například sokoli, mohou najít u lidí útočiště, na něž je už volná příroda skoupá. Další druhy obývající města nás zajímají z ryze zištných důvodů. Jejich adaptace na podmínky lidských sídel a život v těsném sousedství člověka zvyšuje riziko šíření nebezpečných cizopasníků či infekčních chorob. To platí třeba o městských holubech, havranech přilétajících s nástupem zimy do blízkosti měst či o armádě potkanů tvořících neodmyslitelnou součást fauny všech lidských sídel.

Autor, biolog, je profesorem České zemědělské univerzity

LN, 31.3.2018



emimino-diskuse
emimino-diskuse

Je fajn si občas s někým popovídat o tom, co vás trápí. S námi v tom nejste sami.

Diskuse


L. Písařík
6:44
14.4.2018

P. Bureš
23:28
7.4.2018

P. Sulc
1:23
7.4.2018

J. Vlačiha
0:38
7.4.2018

počet příspěvků: 7, poslední 14.4.2018 06:44









 Neviditelný pes
Toto je DENÍK: do sítě jde obvykle nejpozději do 8.00 hod. aktuálního dne. Pokud zaspím, opiji se, zešílím nebo se zastřelím, patřičně na to upozorním - neboť jen v takovém případě vyjde Pes jindy, eventuálně nikdy.
Šéfredaktor Ondřej Neff (nickname Aston), příspěvky laskavě posílejte na adresu redakce Jiřímu Wagnerovi, redaktorovi NP (nickname JAG). Rubriku Zvířetník vede Lika.