Brouci se soumračnou a noční aktivitou se při letu orientují echolokací. Autor textu a fotografií: © Hruška Michal,
Biology Department, Faculty of Education, The University of Hradec Králové, Rokitanského 62, 500 03 HK,
email: michal [email protected], mobil: 724 830 438
Hruška Michal
Brouci se soumračnou a noční aktivitou se při letu orientují
echolokací
Obr. č. 1: „Neznámí“ chrousti? (©foto: M. Hruška, 2010)
Motto: Dne 29. dubna 2010 jsem opět zaslechl podivné zvuky. Znělo to, jako by do
střešních okapových svodů kdosi střílel. Při pozornějším pohledu jsem uviděl desítky rojících
se chroustů. Při této příležitosti jsem si vzpomněl na jarní období před čtyřiceti lety. Tehdy –
jako dvanáctiletý – jsem podobným jevům chtěl porozumět. Dnes podniknu vzrušující
fotografickou cestu za novým poznáním a pokusím se je alespoň částečně vysvětlit.
Jaký podíl má mechanorecepce a echolokace
na orientačních a letových schopnostech živočichů?
Základní principy orientace živočichů jsou v současné době velmi dobře
známé. Přesto se často setkáváme s nesprávnými a až unáhlenými závěry, že se
např. netopýři orientují pouze pomocí echolokace. Podobně nezralým je výrok,
že polohu hlavy nebo i celého těla v prostoru vnímáme pomocí vestibulárního
ústrojí. Pokud se nyní – vám čtenářům – zdají uvedená tvrzení zcela pravdivá,
věřte, že nejsou. Položím i doplňující otázky: „Které další informace využívá
netopýr při letu? Čím ještě vnímáme polohu hlavy v prostoru? Je až
neuvěřitelné, jak nám často chybí syntetické (konvergentní) procesy myšlení,
nezbytné pro chápání souvislostí mezi stále větší záplavou informací.
1
Brouci se soumračnou a noční aktivitou se při letu orientují echolokací. Autor textu a fotografií: © Hruška Michal,
Biology Department, Faculty of Education, The University of Hradec Králové, Rokitanského 62, 500 03 HK,
email: michal [email protected], mobil: 724 830 438
Obr. č. 2: Letící chroust obecný (Melolontha melolontha) má k zavalité neohrabanosti velmi daleko.
Také v jeho těle – stejně jako v každém živočichovi – není v žádném případě aktivní pouze jeden
určitý receptor nebo smyslový orgán – vždy pracují tisíce receptorových buněk společně. Informace
o průběhu a podmínkách pohybu přijímá, vyhodnocuje a koriguje nervový systém.
(©foto: M. Hruška, 2010).
Podle mého názoru je třeba orientaci v prostoru a pohyb živočichů chápat
mnohem komplexněji než se tomu často děje. Živočichové a člověk využívají při
orientaci a pohybu v prostoru velmi rozmanité a nečekané informace –
zaznamenávané jejich receptory (čidly) a smysly. Jeden konkrétní smyslový
orgán může konkrétní jedinec v různých situacích vědomě, reflexivně, intuitivně
a jinak upřednostňovat, ale všechny ostatní – řečeno počítačovou terminologií
– pracují současně a ve stejné chvíli na pozadí měřitelných či pozorovatelných
procesů.
2
Brouci se soumračnou a noční aktivitou se při letu orientují echolokací. Autor textu a fotografií: © Hruška Michal,
Biology Department, Faculty of Education, The University of Hradec Králové, Rokitanského 62, 500 03 HK,
email: michal [email protected], mobil: 724 830 438
Obr. č. 3: Mladí ptáci se obvykle učí létat. Chroust za soumraku opustí podzemí – a letí. Přestože první
zvednutí krovek, roztažení „sklopených“ blanitých křídel a současně vyhledání vhodného místa
pro start není vůbec jednoduché – brouk vhodné místo najde s pomocí stovek mechanoreceptorů
(chloupků) v přední části těla, které již nejsou v kontaktu s překážkami (©foto: M. Hruška, 2010).
Je možné, aby chroust při letu využíval principy echolokace?
Ano, je, ale nejedná se pouze o ní. Nakonec ani netopýr se obvykle
neorientuje pouze pomocí echolokace. Netopýr se při letu orientuje, podle
aktuálních podmínek v jeho životním prostředí, zrakem, echolokací, pomocí
sluchu aj., protože – pokud by to bylo např. pouze echolokací, neměl by
dokonalé komorové oči. Podobně člověk vnímá změnu polohy hlavy prostoru za
normálních okolností – přednostně zrakem. Teprve při zavřených očích nebo
potmě se uplatňují další smyslové orgány, např. váčky utriculus a sacculus,
polokruhovité kanálky ve vestibulárním ústrojí v oblasti vnitřního ucha aj.
Orientovat v bytě se můžeme i hmatem, pokud nám při noční bouřce zhasne
světlo a při pohybu na silnici i sluchem, neboť v případě, že za sebou uslyšíme
zvuk auta, stává se „nejdůležitější“ informací pro změnu pohybu celého těla
právě zvuk přijíždějícího auta. Kromě toho máme v těle řadu proprioreceptorů
(receptorů hlubokého čití), s pomocí kterých si také můžeme uvědomovat např.
polohu končetin v prostoru a tím i polohu a pohyby celého těla při současném
udržování rovnováhy. Svůj význam může mít i čich, pokud kolem nás projíždí
auto s kejdou. U některých živočichů a u člověka hraje při pohybu významnou
roli paměť a životní zkušenosti, neboť způsob pohybu v neznámém prostředí
nebo v prostředí, ve kterém se nám již něco nepříjemného stalo, je zcela jiný
3
Brouci se soumračnou a noční aktivitou se při letu orientují echolokací. Autor textu a fotografií: © Hruška Michal,
Biology Department, Faculty of Education, The University of Hradec Králové, Rokitanského 62, 500 03 HK,
email: michal [email protected], mobil: 724 830 438
než v prostoru, ve kterém se cítíme naprosto bezpečně. A ani to ještě není
všechno. Při plavání v moři nás informace z termoreceptorů mohou až
instinktivně navádět do pásů teplejší vody, při chůzi víme o poryvech větru i
podle pohybu vlasů, při zemětřesení může mít nenahraditelný význam vnímání
vibrací atp. V tomto úhlu pohledu není žádný důvod k tomu, abychom tvrdili, že
se netopýři v prostoru orientují echolokací a mysleli tím „pouze echolokací“.
Také chrousti – a pravděpodobně i další druhy soumračného a nočního hmyzu –
se při letu neorientují např. pouze zrakem.
Receptory a smyslové orgány živočichů jsou jen zdroje informací pro
nervový systém, který využívá pro řízení cíleného lokomočního pohybu všechny
dostupné informace – uložené v nervovém systému a získávané v průběhu
každého nového pohybu.
Obr. č. 4: Letící chrousti drží krovky šikmo vzhůru, často přetočené vnitřní plochou mírně vpřed – ať
již jsou jejich blanitá křídla dole nebo nahoře (©foto: M. Hruška, 2010).
Obr. č. 5: Složené oči chroustů, umístěné na nepříliš pohyblivé hlavě, mají při letu v zorném poli „až
příliš překážek“. Velká a vějířovitě rozevřená tykadla jsou při letu vyklopena vřed a nahoru, krovky
jsou zvednuté, vířící blanitá křídla a přední končetiny do zorného pole rovněž zasahují. Krovky
a tykadla chroustů poté mnohem více připomínají radarové antény špionážního letadla Avax.
(©foto: M. Hruška, 2010).
V roce 1973 získal Karl von Frisch Nobelovu cenu za objasnění včelích
tanců a odhalení podstaty dotykově vibrační komunikace, nezbytné pro
orientaci včel medonosných při sociální spolupráci a při vyhledávání zdrojů
4
Brouci se soumračnou a noční aktivitou se při letu orientují echolokací. Autor textu a fotografií: © Hruška Michal,
Biology Department, Faculty of Education, The University of Hradec Králové, Rokitanského 62, 500 03 HK,
email: michal [email protected], mobil: 724 830 438
potravy. Teprve později se ukázalo, že včely uvnitř úlu získávají v naprosté tmě
od tančící dělnice nejen informace o směru a vzdálenosti k rozkvetlým
rostlinám, ale také zaznamenávají vůně květů a rostlinných látek, kterými je
nasycen povrch tančící včely, ochutnávají i vzorky nektaru aj. A poté, při letu k
potravnímu zdroji, se včely nejprve orientují podle slunce, ale v cílové oblasti
také zrakem (vidí barvu rozkvetlého pole) a také čichem (cítí rostlinné vůně) aj.
Ano – i jinak. Kdysi jsem stěhoval kolonie čmeláků z místa na místo. I po
přestěhování celé kolonie v uzavřeném batohu se až 10 % starších létavek
vracelo na původní místo. Uvážíme-li, že se létavky vracely na původní
stanoviště např. ze vzdálenosti 4 km – orientovaly se dostatečně dobře v kruhu
o ploše 25 km2, což je možné považovat za mimořádný „neobjasněný“ výkon.
Obr. č. 6: Při letu má chroust končetiny vysunuté mírně dopředu, široce vějířovitě roztažená tykadla,
krovky zvednuté šikmo vzhůru a spodní stranou přivrácené šikmo vpřed k místu možného přistání.
Noční průlet mezi větvemi stromů pro něho není složitý (©foto: M. Hruška, 2010).
V posledních letech již každoročně na konci dubna a počátkem května
prolétají naší vesnicí tisíce chroustů a není obtížné je pozorovat. Již v prvních
dnech jejich rojení prolétají mladí brouci mírným svahem vzhůru, z polí a sadů
pod vesnicí, směrem k dubovým lesům nad ní. Při cíleném pozorování letové
aktivity chroustů od 24. dubna 2010 do 9. května 2010 jsem zjistil, že chrousti
v průběhu letu zcela jistě využívají pro vlastní orientaci v prostoru odrazů
zvukových vln (a samozřejmě všech dalších možností svých smyslových orgánů
a receptorů). Zdrojem zvukového signálu je s největší pravděpodobností
bručivě cvakavý zvuk, který vzniká při činnosti jejich blanitých křídel. Protože
podobný zvuk můžeme slyšet i v případě, že kolem nás proletí i jiní zástupci
vrubounovitých brouků, roháč obecný (roháčovití) nebo tesaříků (např. tesařík
5
Brouci se soumračnou a noční aktivitou se při letu orientují echolokací. Autor textu a fotografií: © Hruška Michal,
Biology Department, Faculty of Education, The University of Hradec Králové, Rokitanského 62, 500 03 HK,
email: michal [email protected], mobil: 724 830 438
piluna), nelze než předpokládat, že i jiné druhy hmyzu mají obdobné schopnosti
jako chrousti.
Jako důkaz pro své tvrzení „brouci se soumračnou a noční aktivitou se při
letu orientují také s pomocí echolokace“ předkládám zjištění, že většina
chroustů se v podvečer (i za téměř úplné tmy) velmi dobře vyhýbala všem
překážkám – až na několik výjimek. Zjistil jsem, že pro chrousty je značnou
překážkou okap zavěšený pod střechou. Při pořizování fotografií, kdy jsem měl
hlavu přibližně 1 m od okapu a stál klidně, do mě nenarazili v průběhu pěti
večerů žádní chrousti, zatímco za tu samou dobu narazilo přímo do zaobleného
okapu několik stovek chroustů – z toho mnozí opakovaně (i pětkrát).
Obr. č. 7: Chrousti narážejí do okapů – vlevo těsně před nárazem (©foto: M. Hruška, 2010).
Obr. č. 8: Bylo pozorováno, že není rozhodující, zda jde o nenatřený pozinkovaný plechový okap,
plechový okap s hnědým nátěrem nebo hnědý okap plastový. Pro chrousty je spodní zaoblená část
okapů „neviditelným bombardérem B-2 Spirit“ – vpravo chroust po nárazu (©foto: M. Hruška, 2010).
6
Brouci se soumračnou a noční aktivitou se při letu orientují echolokací. Autor textu a fotografií: © Hruška Michal,
Biology Department, Faculty of Education, The University of Hradec Králové, Rokitanského 62, 500 03 HK,
email: michal [email protected], mobil: 724 830 438
Obr. č. 9: V okolí kořenů blanitých křídel a krovek letícího chrousta jsou nápadné a rezavými chlupy
mechanoreceptorů pokryté plošky. Jejich význam vzrůstá za letu a při roztažení křídel, protože do té
doby jsou ukryty pod krovkami. Činnost souboru receptorů, ovlivňujících průběh letu, může být
oklamána zaoblenými hladkými plochami nebo materiály pohlcujícími zvuk. Vpravo srážka chrousta
se zateplenou stěnou budovy (©foto: M. Hruška, 2010).
Z pozorování chování chroustů v okolí okapů podle mého názoru vyplývá,
že k broukům se – od rozhraní vzduch-okap, které není kolmé k směru šíření
zvukové (vibrační) vlny – vrací zpět již nepostačující množství informací nutných
pro bezproblémový let. Podobná situace nastává u některých materiálů, které
pohlcují část zvukové informace. Např. polystyren sice není doporučován pro
akustické izolace, přesto se jeho vlastnosti výrazně liší např. od cihlové zdi.
Zatímco cihlová zeď má činitel akustické pohltivosti α = 0, 02 až α = 0, 07,
polystyrenová deska o tloušťce 60 mm, použitá na zateplení zdi může mít
hodnotu α > 0, 50, což znamená, že 1 m2 cihlové zdi odráží až 98 % dopadající
zvukové energie, ale polystyrenové deska nebo zateplená fasáda domu (povrch
které navíc není rovný) může odrážet zpět ke zdroji zvuku méně než polovinu
zvukové energie (v závislosti na frekvenci, tj. Hz). Z provedeného pozorování
vyplývá, že do běžné cihlové fasády chrousti nenarážejí, ale do zateplené fasády
ano – a často v plné letové rychlosti (obojí platí pro neosvětlené zdi).
Brouci zvuky zachycují především tympanálními orgány (sluchem), hmyz
obecně velmi dobře zaznamenává vibrace prostředí, např. čmeláci nebo včely,
ale cílem tohoto článku není popisovat všechny známé i neznámé tympanální
orgány a mechanoreceptory hmyzu, které jsou schopné zaznamenat zvukové
vlny. Zcela jistě existují. Lze předpokládat, že je jich větší počet. U letícího
chrousta stojí za povšimnutí vějířovitě roztažená tykadla před jeho očima. Při
detailnějším pozorování očí chroustů, s velkým překvapením uvidíme přibližně
uprostřed oka řadu „velkých hrubších“ chlupů mechanoreceptorů (při zběžném
pohledu do stereolupy připomínají řasy zavřených očních víček člověka).
7
Brouci se soumračnou a noční aktivitou se při letu orientují echolokací. Autor textu a fotografií: © Hruška Michal,
Biology Department, Faculty of Education, The University of Hradec Králové, Rokitanského 62, 500 03 HK,
email: michal [email protected], mobil: 724 830 438
Obr. č. 10: Složené oko chroustů je v přední části „rozděleno“ řadou chloupků na horní a dolní
„polovinu“. Na prvním tykadlovém článku jsou v řadě obdobné chloupky. Při roztažení tykadel a jejich
vysunutí dopředu, obě řady chlupů do sebe vzájemně zapadnou (©foto: M. Hruška, 2010).
Podobná řada chlupů je na bázi tykadla. Při vyklopení tykadel před
vzlétnutím a při letu do sebe obě skupiny chlupů zapadají asi jako dva hřebeny.
Jesliže přímo z oka vyrůstá relativně dlouhá řada chlupů, jejichž funkcí je
nepochybně kontrola polohy roztažených tykadel, může to být dokladem
skutečnosti, že existují situace, kdy je – pro určení polohy v prostoru – přesná
poloha tykadel před očima stejně důležitá nebo důležitější než zrak. Obvykle u
tykadel hmyzu uvažujeme o zachycování feromonů jedinců opačného pohlaví,
ale např. i vzhledem k tomu, že chloupky na očích mají obě pohlaví, stoupá za
určitých podmínek prostředí i význam mechanorecepce nad fotorecepcí.
Na letících chroustech jsou dále vidět v okolí ukotvení křídel nápadné –
rezavými chlupy pokryté plošky. Význam zmíněného ochlupení a souvisejících
kutikulárních struktur vzrůstá až za letu při zdvižení krovek a roztažení křídel
(do té doby jsou tato místa těla s receptory chráněna pod krovkami). Umístění
a uspořádání chloupků do obloučků kopíruje vnitřní hrany křídel a svědčí o tom,
že jedince zcela jistě informují o poloze krovek v prostoru, podobně, jako když
člověk cítí polohu klobouku na hlavě – a např. nechce, aby mu spadl. Chloupky
mechanoreceptorů zachycují změny v poloze krovek za letu – včetně změn
vyvolaných např. poryvy větru nebo změn v proudění vzduchu kolem zdí budov
a jiných překážek.
Zvuk letícího chrousta neodpovídá pouhému mávání křídel – je doplněn
zvláštním vrněním. Při pozornějším zkoumání kořenů blanitých křídel odhalíme
na jejich dorzální straně chitinový hrot, který při letu pravděpodobně vyvolává
zmíněné vrnění (cvakání, drnčení) přesouváním přes hranu zdvižených krovek.
Pozoroval jsem, že se liší zvuk chrousta letícího za šera od zvuku téhož
chrousta, který letí za denního světla. Předpokládám, že letící brouci mohou
měnit pootočení krovek tak, aby vznikal slabší nebo silnější zvuk a i jinak se
měnila kvalita vysílaných zvukových signálů. Současně předpokládám, že při
náhodném letu za denního světla existuje poloha, kdy jsou nadbytečné
8
Brouci se soumračnou a noční aktivitou se při letu orientují echolokací. Autor textu a fotografií: © Hruška Michal,
Biology Department, Faculty of Education, The University of Hradec Králové, Rokitanského 62, 500 03 HK,
email: michal [email protected], mobil: 724 830 438
echolokační zvuky „vypnuty“, neboť by tím brouci na sebe zbytečně mohli
upoutat pozornost ptáků.
Obr. č. 11: Na hřbetní straně blanitých křídel v blízkosti hrudi má chroust chitinový hrot, který
se při letu může přesouvat přes hranu vzhůru zdvižených krovek vně a dovnitř (asi jako trsátko přes
strunu kytary) – vzniká cvakavý vibrační zvuk, který splývá se bzučením blanitých křídel. Odlomená
krovka vlevo je obrácena nahoru rubovou stranou. (©foto: M. Hruška, 2010).
Obr. č. 12: Chitinové „trsátko“ na svrchní straně blanitých křídel (na obrázku vpravo) „hraje“ na
výstupek poblíž kořenu krovek (na obrázku vlevo). Vzniká zvuk (vlnění), které se šíří na krovku i do
jejího okolí - brouci jsou schopní zachycovat zpět odražené zvukové vlny (©foto: M. Hruška, 2010).
Problematika orientačních schopností hmyzu je celkově velmi složitá a
nedořešená. Vím, že nechávám všem čtenářům k dalším úvahám řadu
pochybností a zatím nezodpovězených otázek, např. do jaké míry vibrace
krovek a změny jejich polohy poskytují chroustům informace - využitelné pro
úpravu letové dráhy, nebo dokonce, zda v určitých situacích prohnutí krovek
může či nemůže navíc zpětně přijímat nebo alespoň usměrňovat zvukové vlny,
přicházející z prostředí, na známé či neznámé tympanální (sluchové) orgány
chroustů a dalších brouků se soumračnou a noční aktivitou atp.
9
Download

Brouci se soumračnou a noční aktivitou se při letu