Síla vs. rychlost vs. teplo: Je až překvapením, čemu všemu nás může naučit ptačí zpěv
Máte doma tence cvrlikajícího kanárka s maličkým zobáčkem? Važte si ho – je možné, že jeho potomkům zobák vyroste, jejich píseň zhrubne a jejich schopnost najít si partnera bude ohrožena.
Až se někdy na jaře dostanete ven, pozorně poslouchejte ptáky okolo sebe. Poznáte rozdíly v rychlosti a výšce jejich trylků? Dokážete odhadnout, kteří ptáci mají silnější zobák než ostatní, aniž byste je viděli? Bez praxe to nejspíš dokáže málokdo, ačkoli takové věci v sobě skrývají důležité informace – nejen o ptácích.
Evoluční historie zpěvných ptáků je stará více než 40 milionů let. Během té doby nashromáždila tato vývojová řada přibližně pět tisíc druhů, z nichž každý produkuje svůj vlastní jedinečný zpěv, typ zpěvu či prostě píseň. Nikdy nebudeme schopni ten kauzální řetězec takového množství událostí docela rekonstruovat, ale je pravděpodobné, že máme co do činění s kompromisem mezi silou a rychlostí.
Nejsilnější zobák
Onen kompromis se týká zobáku, síly jeho stisku a frekvence jeho pohybu. Rozdíly mezi různými druhy zpěvných ptáků ve velikosti a síle zobáku jsou obrovské. Například u slavných Darwinových pěnkav z Galapág je 40násobný rozdíl v síle skusu mezi drobným zobákem pěnkavy zelené a mohutným zobákem pěnkavy velké. V poměru k velikosti těla umějí ty posledně jmenované stisknout zobák nejpevněji ze všech ptáků vůbec.
Jednejte s nimi proto doslova v rukavičkách, radí Maja Mielkeová z Laboratoře funkční morfologie Antverpské univerzity, která věnovala značnou část svého doktorského studia výzkumu způsobů, jimiž zpěvní ptáci používají zobák k přijímání potravy v podobě semen. Jak odstraňují slupku semen, aniž by rozdrtili výživné vnitřní jádro? Které pohyby zobáku se na tak složitém úkonu podílejí? Jak rychle se zobák pohybuje? (Ano, je to do jisté míry problém prvního světa, řeknete si možná; ale to už patří k půvabům bohaté společnosti.)
Protože na dané téma existuje pramálo známého, musela Mielkeová začít od píky. Pořídila vysokorychlostní rentgenové videozáznamy různých hodujících ptáků – a odhalila nečekané souvislosti. K těm prvním patřily ty, které kategorizovaly rozdíly v pohybech zobáku mezi ptáky se silným a slabým skusem a stylem jejich zpěvu.
Možná není úplně šokující, že ptáci s obrovskými rozdíly v síle kousání zpívají odlišně. Zajímavé však je, že i ptáci stejného druhu vykazují rozdíly ve zpěvu založené na mnohem jemnějších rozdílech ve velikosti zobáku. A takové rozdíly v rámci druhu jsou zásadní, pokud chceme pochopit, jak kompromis mezi silou a rychlostí ovlivňuje vývoj těchto ptáků.
Jídlo, samičky, zpěv
Mielkeová se soustředí na vrabce jávské a kanáry domácí. Skus prvně jmenovaných je více než trojnásobně silný. Videozáznamy však ukázaly, že síla není jednoznačné plus: jávští vrabci „žvýkají“ tak, že často rozdrtí celé semeno a zůstanou jim rozlámané kousky jádra a skořápky, které jim většinou vypadnou ze zobáku. Naopak kanárci odstraňují slupku pečlivě a do detailu. Kromě toho vrabci koušou o 35 procent pomaleji než kanárci.
Zdá se tedy, že silný zobák je pomalejší a méně šikovný. Tomu říkáme kompromis mezi silou a rychlostí. Samo o sobě to není nic obzvlášť nečekaného. Vlastnosti svalových vláken a funkce kloubů si u obratlovců obecně často takový kompromis vyžádají. U zpěvných ptáků to však má důsledky, jež se projevují dále než ve schopnosti co nejúčelněji se nasytit.
Zpěvní ptáci se silným skusem jsou nejen pomalí jedlíci, ale také pomalí zpěváci. Kolegyně Mielkeové nahrály zpěv vrabců jávských a zjistily, že jejich velké, silné zobáky kmitají v průměru třikrát nižší frekvencí než u kanárků. Podobné zákonitosti popisují dobové i moderní prameny stran Darwinových pěnkav.
Celkem vzato tedy lze zhruba zobecnit poznatek, že velké zobáky produkují méně slabik za sekundu. Ne však dost na tom: jejich majitelé také zpívají s menším hlasovým rozsahem a v nižší výšce.
Homo pardubensis
Co to znamená? Když se ptáci potřebují přizpůsobit novým zdrojům potravy, může se velikost jejich zobáku vlivem přírodního výběru změnit během několika generací. Vzhledem ke kompromisu mezi silou a rychlostí se změní i způsob zpěvu zpěvných ptáků. V průběhu času se mohou u jedinců v dané populaci vyvinout (a zvyknout si slýchat) vlastní varianty ptačího zpěvu.
Jak bylo řečeno, zpěvní ptáci si většinou vybírají partnery podle zpěvu. Když začnou členové skupiny pěnkav nebo kanárků dávat přednost páření mezi sebou před pářením s jinými jedinci stejného druhu, poměrně rychle se vyvine nový druh. Je to, jako by si Pardubičáci a Hradečáci, hnaní regionální rivalitou, hledali partnery výhradně ze svého města. Zanedlouho bychom měli co do činění s člověkem pardubickým a člověkem hradeckým. Nechť se lokální patrioti ani fandové, ani Maxim Gorkij nehněvají, ale homo pardubensis nijak obzvlášť hrdě nezní.
Tato myšlenka se loni potvrdila. Ve studii publikované v časopise Science v říjnu 2024 vědci z Massachusettské univerzity prokázali, že Darwinovy pěnkavy již nerozpoznávají zpěvy druhů, jejichž tvar zobáku se v důsledku ekologické adaptace vyvinul, byť ze stejných předků. To známe – je to jako netrénované české ucho, jež nerozumí němčině, ačkoli oba naše jazyky mají společné prapředky.
Menší tělo, větší zobák
Tyto skutečnosti mají různé nepřímé důsledky. Tak například jiná studie australských ptáků zjistila, že v reakci na teplejší počasí se u více než stovky tamních ptačích druhů zmenšila jejich celková velikost, zatímco jejich zobák se naopak zvětšil. Před třemi lety pak vědci z australské Deakinovy univerzity publikovali práci, v níž ukázali příklady takových změn z celého světa. Výsledky ukázaly, že stejný vzorec – větší zobáky, menší těla – platí pro nepřeberné množství ptačích druhů od kachen až po zpěvné ptáky.
Vysvětlení je jednoduché: větší zobák umožňuje efektivněji odvádět přebytečné teplo. Jak vědí například designéři topných radiátorů, větší povrch odvádí více tepla. Stejně jako trubky s teplou vodou v radiátorech pomáhají odvádět vnitřní teplo, i ptačí zobáky jsou protkány cévami, které přenášejí teplo z vnitřku těla na povrch zobáku, odkud se pak ztrácí do okolí (teplo, ne celý pták).
Tento trend není jednoznačný. V lokalitách s prudce stoupajícími teplotami se například zmenšují souběžně s celými těly i zobáky, protože ptáci si jen obtížně hledají potravu. Jsou proto celí menší, podobně jako hladoví Severokorejci ve srovnání s podstatně sytějšími jižními sousedy.
Jde o rychlost učení
Zdálo by se tedy, že průměrně stále teplejší klima bude obecně zobáky zvětšovat. To by znamenalo jakési „zarovnání dolů“ v tom smyslu, že zpěvní ptáci, kteří si vybírají partnera podle zpěvu, budou pro své partnery ztrácet na atraktivitě.
Ani to však není vše. Při studiu zpěvu mnoha monogamních a polygyniích druhů ptáků přišly vědkyně z Vanderbiltovy univerzity s výsledky, které jsou v rozporu s převládajícím názorem. Atraktivitu ptačí písně neurčuje její celková složitost, nýbrž rychlost, s níž si ptáci dokážou novou verzi své písně osvojit. To může změnit klasické hypotézy o nemonogamii a sexuálním výběru obecně.
Co to znamená pro našeho kanárka? S jistotou to říct samozřejmě neumíme. Ale zdá se, že aby si vynahradil větší – méně šikovný – zobák v prostředí se stále menším množstvím potenciálních partnerů (protože ti dřívější jsou již jinými druhy a na jeho písničku nereagují), bude se novým kouskům muset učit rychleji než dosud. Jinými slovy, jsou na tom právě tak jako lidé.
