Živé střelky na ciferníku Země: Zvířata disponují překvapivě přesným kompasem

Na louce zalité letním sluncem se popásají srny. Čas od času zvednou hlavu, větří a rozhlížejí se. Teď strnuly. Od nedalekého rybníka se k nim přes čerstvě sklizené obilné pole blíží jedna z největších hrozeb, jakou znají. Člověk! Jde rázným krokem, jen občas se zastaví a zvedne k očím triedr. Pak zase letmo zkontroluje střelku buzoly, kterou svírá v dlani…

Útěk podle buzoly

Jak se kráčející podivín blíží, nervozita srn stoupá. Neklidně stříhají ušima, větří, přešlapují na místě. Teď! Zvířata už neunesla rostoucí napětí a dávají se na útěk. Plavnými skoky se ženou mořem trávy pryč, do bezpečí. V ten okamžik člověk zastavuje, aby si pečlivě poznamenal údaje odečtené z buzoly a přístroje GPS. Pak odměří vzdálenost, na jakou před ním srny prchly. Úsek, který ušel od chvíle, kdy ho zvířata zaznamenala, do chvíle, kdy se srny daly na útěk, už změřil a zapsal.

Takhle nějak si můžete představit jednu z mnoha epizod tříletého výzkumu, který podnikli vědci z Fakulty lesnické a dřevařské České zemědělské univerzity v Praze společně s německými kolegy z Přírodovědecké fakulty při Universitě Duisburg-Essen. Badatelé pod vedením pražského profesora Jaroslava Červeného a essenského profesora Hynka Burdy vyhodnotili dohromady bezmála dvě stovky podobných střetnutí člověka se srncem obecným (Capreolus capreolus). Zajímal je útěk zvířat před nebezpečím a zjistili, že v něm sehrává důležitou roli srnčí vnitřní kompas. Stádo totiž neprchá bezhlavě. Všechna zvířata se rozběhnou stejným směrem a ten jim ukáže magnetické pole Země.

Pasoucí se střelky

Výzkumu orientace zvířat podle vnitřního kompasu se česko-německý tým věnuje dlouhodobě. Vědci vedení Jaroslavem Červeným a Hynkem Burdou na sebe poprvé upozornili studií publikovanou v prestižním vědeckém časopise Proceedings of the National Academy of Sciences. V ní dokazovali, že krávy se na pastvě nestaví náhodně, ale většina z nich zaujímá pozice, při nichž osa jejich těla směřuje severo-jižním směrem. Burda, Červený a jejich spolupracovníci tento závěr vyčetli ze satelitních snímků pastvin veřejně dostupných na internetovém portálu Google Earth. Podobnou orientaci zaznamenali také u volně se pasoucích jelenů.

V další studii čeští a němečtí vědci demonstrovali, že pokud se zvířata pohybují pod dráty vedoucími elektrický proud s vysokým napětím, jejich vnitřní kompas má zřejmě narušenou činnost. Pasoucí se skot se totiž pod dráty světových stran nedrží.

Spor o „magnetické krávy“

Výzkum o „magnetických kravách“ vyvolal bouřlivé diskuse mezi odborníky i laiky. Objevily se dokonce pokusy studii zopakovat a její závěry vyvrátit. Tým kolem českého lékaře Jana Heřta, jenž neměl se sledováním zvířat žádné zkušenosti, si stáhl z Google Earth snímky pastvin se skotem a na základě jejich analýzy zveřejnil v časopise Journal of Comparative Physiology A studii, ve které se snažil prokázat, že pasoucí se zvířata jsou natočena naprosto náhodně.

Když se ale autoři původní studie v čele s Hynkem Burdou podívali na data svých kritiků, bylo jim jasné, že o „zopakování“ nemůže být řeč. Nezkušení výzkumníci si totiž na snímcích například spletli krávy s velkými balíky slámy. Seno pochopitelně vnitřní kompas nemá a světových stran se nedrží. Jindy sice kritici správně identifikovali na snímku krávy, ale nevšimli si, že se zvířata právě vracejí z pastvy do nedalekého chléva. Orientace těl těchto krav byla pak dána směrem cesty, po níž zvířata zrovna šla. Polovina „krav“ byla ve studii Heřtova týmu falešná a naopak zdaleka ne všechny skutečné krávy zachycené na snímcích vědci započítali.

Když tým Hynka Burdy a Jaroslava Červeného „očistil“ data svých kritiků od podobných omylů a prozkoumal orientaci těl krav během nerušené pastvy, došel ke stejným závěrům jako při původním výzkumu. Krávy nestojí náhodně, ale osou těla preferují směr sever-jih. Z velkolepého „vyvrácení“ studie o „magnetických kravách“ se tedy nakonec vyklubalo její nezávislé potvrzení.

K čemu je kachnám kompas?

V období, kdy byl česko-německý tým nucen obhajovat závěry svého výzkumu, zároveň podroboval zkoumání další typy živočichů. Při orientaci podle světových stran se vědcům podařilo přistihnout pestrou paletu dalších živočichů počínaje kapry v kádích na předvánočních trzích a konče prasaty bradavičnatými (Phacochoerus aethiopicus) v africké divočině. Skeptici předhazovali česko-německému týmu potměšilou otázku: „A k čemu je to vlastně zvířatům dobré?“

Jednu z prvních odpovědí podal Vlastimil Hart z České zemědělské univerzity v Praze. Pozoroval hejno divokých kachen březňaček (Anas platyrhynchos) přistávajících na hladinu jednoho finského jezera, která se v bezvětří leskla jako zrcadlo. Podvědomě se přitom podíval na buzolu. Kachny dosedaly ve směru sever-jih. To mohla být samozřejmě náhoda. Jenže i další kachny přistávaly buď od severu k jihu, nebo z jihu na sever. Hartovi bylo jasné, že může být na stopě zajímavého zvířecího chování. Jenže co když je severo-jižní přistávací manévr z nějakého důvodu výhodný jen na tomhle jezeře?

Pozorování na českých rybnících a dokonce i na jezerech v Africe však potvrdila, že kachny dosedají na hladinu severo-jižním směrem bez ohledu na zeměpisnou polohu. Muselo však být bezvětří, nebo jen velmi slabý vánek! Když foukal vítr, klesaly kachny k hladině vždy přímo proti proudění vzduchu, což je pro přistání obecně nejvýhodnější.

Přistávání je pro ptáky jednou z nejrizikovějších fází letu a v hejnu je celý manévr ještě náročnější. Pokud ale všichni ptáci zamíří k hladině proti vanoucímu větru, drží stejný směr a nehrozí jim vzájemné srážky. V bezvětří ale tento „větrný ukazatel“ nefunguje a pak se musí ptáci na společném přistávacím kurzu buď nějak domluvit, nebo se řídit jinou „směrovkou“. Vlastimil Hart ukázal, že za bezvětří ukazuje kachnám kurz magnetické pole Země a přistávající ptáci se řídí svými vnitřními kompasy.

Zvířata ve startovních blocích

Nová studie o „magnetických srncích“ publikovaná ve vědeckém časopise Behavioral Ecology and Sociobiology naznačuje, že u býložravců může mít poloha těla během pastvy význam pro zdárný útěk před nebezpečím. Pasoucí se tur, jelen nebo srnec nikdy neví, kdy na něj zaútočí šelma. Jedinou šanci na záchranu pak slibuje bleskový útěk. Jednotlivá zvířata ve stádě ale nemohou vyrazit libovolným směrem, protože by v chaosu docházelo ke srážkám a pádům. Vyvolané zdržení by pak pro uprchlíka mohlo mít fatální následky, protože útočící šelmy si vybírají opozdilce. Srnci proto hromadně prchají nejčastěji k jihu nebo k severu a vyhýbají se tak kolizím. Podobně jako kachny přistávající za bezvětří na vodní hladinu.

Česko-německý tým zjistil, že i srnci a srny upřednostňují během pastvy postavení, v němž osa jejich těla míří severo-jižním směrem. Vzhledem k tomu, že se zvířata vydávají na útěk stejným směrem, je toto postavení vlastně jakousi přípravou na útěk. Zvíře si tak ušetří obrátku, kterou by muselo absolvovat na samém začátku útěku, pokud by osa jeho těla směřovala třeba ve směru východ-západ. Pasoucí se zvíře se tak trochu podobá sprinterovi zakleknutému ve startovních blocích a čekajícímu na startérův výstřel. Ačkoli se tedy srnec na první pohled jen poklidně pase, je zároveň všemi možnými způsoby připraven k útěku před nebezpečím.

Trable se psí toaletou

Kritiky výzkumu česko-německého týmu jistě neumlčí ani studie o orientaci srnců podle světových stran. Vždyť skeptici často zpochybňují samotnou existenci zvířecího kompasu. Z fyzikálního hlediska jim přijde nemožné, aby zvířata dokázala reagovat na velmi malé odchylky magnetického pole. Jeden takový spor se rozhořel poté, co tým vedený Vlastimilem Hartem publikoval výsledky sledování psů. Vědci zjistili, že když pes močí nebo kálí, opět preferuje takovou polohu těla, aby osa jeho těla směřovala od severu k jihu.

Amatérské pokusy o zopakování studie opět závěry česko-německého týmu zpochybňovaly. Venčení psi si při nich s polohou těla při močení a kálení hlavy nelámali a vnitřním kompasem se neřídili. Kdyby se ale Hartovi následnici nespokojili jen s novinovými články a přečetli si originální studii ve vědeckém časopise Frontiers in Zoology, zjistili by, že během pokusů Hartova týmu se psi pohybovali bez jakéhokoli omezení a v pro ně zcela novém terénu. Pokud si tedy někdo vyšel na obvyklou vycházku se psem na vodítku a čekal, že se jeho Azor či Trixi při kálení nebo močení natočí ve směru sever-jih, nemusel se dočkat.

Za bouře je vše jinak

Snaha vyvrátit závěry Hartovu týmu byla natolik výrazná, že téměř překryla klíčový objev celé studie se psím kompasem. Ten vyplynul z případů, kdy se ani Hartovi a spol. psi severo-jižním směrem při kálení a močení nenatáčeli. První pohled na data ze všech pozorování vědcům zamotal hlavy. V některých dnech se psi vnitřním kompasem řídili, jindy ho naprosto ignorovali. Hynek Burda se s tímhle problémem dlouho trápil. Pak ho ale napadlo zadat datum všech dní, kdy psi kompas nerespektovali, do internetového vyhledávače. Čekal, co z počítače vypadne a zpočátku ani nechtěl výsledku vyhledávání věřit. Zjistil totiž, že právě v daných dnech zuřily magnetické bouře!

Při magnetických bouřích dochází k velmi malým výkyvům zemského magnetického pole a jeho síla kolísá zhruba o 1 %. Psi toto narušení evidentně vnímali a reagovali na ně. Pokud tedy amatéři opakovali pokus se psy během magnetické bouře, potvrzovala neochota psů stavět se ve směru sever-jih výsledky Harta a jeho kolegů. Právě schopnost zvířat registrovat i malé změny magnetického pole představovala největší překvapení, které výzkum českých a německých biologů přinesl.

Výzkum k pousmání a zamyšlení

Rozruch kolem „psího kompasu“ nanovo vypukl poté, co Vlastimil Hart získal za svou studii ve Spojených státech cenu Ignáce Nobela. Toto ocenění začali udělovat recesisté už v roce 1991 za experimenty, které „nemohou nebo by neměly být opakovány“. Jednoduše řečeno, cenu slabomyslného Ignáce Nobela, fiktivního bratra slavného vynálezce dynamitu a zakladatele skutečné „nobelovky“ Alfreda Nobela, dostávali autoři pokusů, pro které platí: „Žádný pokus není zbytečný, vždycky může posloužit jako odstrašující příklad.“

Postupem času si ale organizátoři ceny Ignáce Nobela kladli stále více za cíl upozornit na zcela seriózní výzkum, který laikům možná připadá poněkud bizarní, ale řeší seriózní problémy. Když v roce 2014 přebíral cenu Vlastimil Hart, udělovala se za „výzkum, který vás nejprve rozesměje, ale pak vás donutí k zamyšlení“.

Pokračování: Magnetická orientace živočichů: Různé typy zvířecích kompasů

A zamyšlení nad zvířecími kompasy bylo namístě. Nerozřešena zůstávala otázka, jak mohou zvířata vnímat i tak slabé odchylky magnetického pole Země, jaké provázejí magnetické bouře. Skeptici využili udílení ceny Ignáce Nobela k další ofenzivě a nechávali se ve sdělovacích prostředcích slyšet, že z čistě fyzikálního je reakce zvířat na slabé změny magnetického pole vyloučená. O tom, že i na tyto námitky lze racionálně a přesvědčivě odpovědět, se dočtete příště.