Mravenci na rozžhavené plotně: Jak přežít horoucí peklo Sahary

Slunce stoupá po bezoblačné obloze a praží plnou silou do saharského písku. Rtuť teploměru šplhá k padesáti stupňům Celsia. I ti nejodolnější z tohoto pekla mizí a čekají v úkrytech na podvečerní ochlazení. Jen pro jednoho tvora je nastupující polední výheň signálem k opuštění chladu podzemí. Z chodbiček mraveniště vylézají jako na povel stovky drobných, asi centimetr dlouhých, stříbřitě zbarvených mravenců Cataglyphis bombycinus. Jejich úhlavní nepřátele z řad ještěrek vyhnal žár z písečných dun. Venku je tedy bezpečno. Zároveň s narůstající výhní svítá mravencům naděje, že narazí na tvora, který nebyl na útěku před horkem dost rychlý a svou liknavost zaplatil životem. To je jejich kořist.

Jako kapky rtuti

Mravenci musí být rychlí. Ven se vydávají, když teplota stoupne na 47 °C a do hnízda se musí vrátit dřív, než se vzduch rozpálí na víc než 53,6 °C. Maximální teploty dosahují na Sahaře 70 °C a to je i pro „žáruvzdorné“ mravence příliš. K výpravě za potravou proto mívají k dispozici třeba jen deset minut. Aby nepromarnili ani sekundu drahocenného času, spoléhají mravenci na dokonalou sluneční navigaci. Díky ní kdykoli najdou nejkratší cestu do bezpečí kolonie. 

Peklu Sahary jsou přizpůsobeni i jinak. Mají například delší končetiny a na nich drží tělo dál od rozžhaveného písku. Při úprku plnou rychlostí zvedají první pár končetin nad písek a běží jen po druhém a třetím páru nohou. Snižují tak kontakt s rozpáleným podkladem. Náhodnému pozorovateli se mohou mravenci chvátající rychlostí kolem 70 centimetrů za sekundu jevit jako stříbrné kapky rtuti střelhbitě tekoucí po rozpáleném písku. 

Na výlet do sluneční výhně se mravenci připravují už v hnízdě. Vyrábějí si speciální bílkoviny označované jako proteiny teplotního šoku. Ty jsou běžnou součástí obrany mnoha organismů. Pozemské formy života je produkují k likvidaci následků silného stresu, například ke zhojení škod napáchaných vysokými teplotami. Saharský mravenec je ale výjimečný v tom, že si tyto „léčebné“ molekuly vyrobí předem, ještě než je extrémně vysokým teplotám vůbec vystaven. 

Relativní chlad v horku

Švýcarští a američtí vědci nyní objevili u mravence Cataglyphis bombycinus jedinečný chladicí systém, jehož principy by mohly najít uplatnění i při chlazení nejrůznějších strojů, budov a dokonce i oblečení. Horní stranu a boky těla a hlavy mravence Cataglyphis bombycinus kryjí stříbřité chloupky. Ty mají trojúhelníkový průřez a velmi dobře odrážejí podstatnou část spektra slunečního záření včetně vln blízkých infračerveným vlnovým délkám. Právě odražené světlo dává mravencům jejich stříbřité zbarvení. Mnohem důležitější je, že odražené záření nedopadá na povrch mravencova těla a neohřívá ho.

Snímky z elektronového mikroskopu ukazují detaily mravenčího porostu. Chloupky rostou souběžně s „kůží“ mravence a vytvářejí mezi jeho tělem a porostem malou vzduchovou štěrbinu. Na pravém snímku je dobře vidět průřez chloupků.

Není to jediná unikátní vlastnost chloupků na povrchu těla mravence Cataglyphis bombycinus. Ty vynikají i v tepelném vyzařování a jsou velmi výkonné v předávání tepla do okolí. Teplo, které chloupky neodrazí a které ohřeje mravenčí organismus, se tak dostává zase pryč. Podobný ochlazovací efekt zažíváme, když ráno vstaneme z vyhřáté postele do běžné teploty ložnice. Povrch našeho těla se pod pokrývkou zahřál na podstatně vyšší teplotu, než jakou má okolí. Teplo proto přechází z naší kůže do okolního vzduchu a my máme pocit podstatně většího chladu, než odpovídá teplotě na teploměru. Tepelným vyzařováním v té chvíli ztrácíme polovinu veškeré tepelné energie. 

Mravenčí patent

Údiv vědců vzbudila především šířka spektra vlnových délek záření, které chloupky na těle mravence Cataglyphis bombycinus ovlivní. Navzdory jednoduché stavbě chloupků je jejich ochlazovací efekt skutečně obdivuhodný. Pokud by mravenec neměl své stříbřité ochlupení, stoupla by teplota jeho těla o 5 až 10 °C. A to by pro něj mělo při většině pobytů mimo mraveniště smrtelné následky. 

Tým vědců z americké Columbia University a švýcarské Universität Zürich se nyní snaží napodobit povrch těla saharských mravenců různými materiály. Hodně nadějí vkládají do tzv. metapovrchů. Ty jsou tvořeny různě uspořádanými strukturami nanometrových rozměrů, které dovolují měnit vlastnosti povrchu i s ohledem na množství odraženého a vyzářeného tepla. 

Nechejme se inspirovat

Úspěšná inspirace stříbrnými mravenci Cataglyphis bombycinus vědce namlsala. Rozhlížejí se po dalších vynálezech evoluce. Živočišná říše nabízí nepřeberné množství strategií pro vnímání a využívání elektromagnetického záření. Například hlubinné ryby obývající svět věčné temnoty dokážou očima rozlišit nejen překážky, ale i kořist. Motýli dosahují úžasné hry barev na křídlech často bez pomoci barevných pigmentů. Využívají k navození barevných efektů jemné struktury povrchu křídla. Včely a mnoho dalších tvorů vnímá jak ultrafialové tak i polarizované světlo. Světlušky zase rozvinuly dokonalý systém komunikace pomocí světelných záblesků. 

TIP: Nejbojovnější ze všech tvorů: Mravenci na válečné stezce

„Orgány, které se vyvinuly u živočichů pro vnímání a kontrolu elektromagnetických vln, často výrazně překonávají všechno, čím doposud vládne naše technika. A to jak výkonností, tak i důmyslností. Pokud tyto vynálezy přírody pochopíme a naučíme se je využívat, otevře se nám cesta k úplně novým technologiím,“ konstatují vědci.