Zpět na články

Proč jsou vodní savci tak velcí? Za vším zřejmě stojí energetická rovnováha

Zatímco největší suchozemský čtyřnožec, slon, váží kolem deseti tun, plejtvák obrovský bez problémů dosáhne i na dvacetinásobek. Nejméně desetinásobný rozdíl nalezneme i v délce a celé srovnání korunuje fakt, že dospělý slon nemusí dosahovat ani velikosti velrybího jazyka. Dobrá, řeklo by se, velryby jsou jednoduše velké. Podobné formy gigantismu ale nalezneme také u dalších skupin savců, které přešly do vodního prostředí. Jaké zákonitosti za zvětšováním vodních savců stojí? Nebo je snad celý trend pouze výsledkem náhody?

Ilustrační snímek Ilustrační snímek, zdroj: ThinkStock

Právě na tuto otázku se pokusili nalézt odpověď američtí vědci, kteří o svém výzkumu referují v nedávném čísle vědeckého časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences. Na první pohled je zřejmé, že suchozemské a vodní tvory ovlivňují odlišné faktory prostředí.

Souš může silně omezovat maximální velikost organismů. Zatímco vodní masy "unesou" i velmi masivní tvory, na suchu by slon o velikosti plejtváka neudělal ani krok. Donedávna ale nebylo jasné, zda vodní savce k většímu vzrůstu nějaké faktory přímo tlačí, nebo si prostě jen mohou dovolit ve vodním prostředí s velikostí více experimentovat.

Američtí vědci za tímto účelem analyzovali průměrnou velikost zástupců čtyř skupin vodních savců a rozptyl mezi velikostí jejich druhů. Konkrétně se zaměřili na kytovce, sirény zahrnující kapustňáky a dugongy, vodní psovité šelmy zahrnující mimo jiné tuleně či mrože a vodní lasicovité šelmy, tj. vydry. Hodnoty následně srovnali se stejnými údaji naměřenými u jejich nejbližších suchozemských příbuzných. Do své studie přitom zahrnuli i známé vymřelé druhy.

Na základě průměrné velikosti příslušníků dané skupiny, variability ve velikosti mezi různými druhy, síly přírodního výběru a množství náhodných odchylek mohli biologové sestavit graf předvídající různé cesty, po kterých se savci směrem k větší velikosti mohli vydat. Každá z možností je přitom charakteristická určitou rychlostí zvětšování těla v průběhu evoluce a rozptylem ve velikosti různých druhů v rámci skupiny.

Pět teorií o velikosti vodních savců

Vědci v průběhu času formulovali v zásadě pět různých teorií, proč by se vodní savci měli vyvíjet směrem k větší velikosti těla. První z hypotéz počítá s tím, že se z vodních savců přednostně stávají býložravci, kteří obecně dosahují větší velikosti. Pokud by byla pravdě nejblíže tato hypotéza, vodní savci by se v souvislosti se změnou stravování zvětšovali, ale v zásadě stejnou rychlostí a se stejným "rozstřelem" mezi velikostmi jednotlivých druhů, jako mají jejich suchozemští příbuzní.

Podle druhé hypotézy suchozemské prostředí silně limituje velikost organismů. Jakmile se přesunou do vody, padnou omezení a savci se mohou volně vyvíjet i k větší velikosti. V takovém případě bychom čekali větší rozptyl mezi velikostmi jednotlivých druhů. Podobné jsou i předpovědi hypotézy, která považuje za hlavní omezení menší množství dostupných živin na suché zemi v porovnání s oceány, a také konceptu, podle kterého si savci mohou v oceánu dovolit větší teritoria.

Podle poslední hypotézy mořské prostředí přímo zvýhodňuje větší organismy, které dokáží efektivněji regulovat svou tělesnou teplotu. Pokud by měl pravdu tento koncept, mořští savci by se v moři měli vyvíjet směrem k větší velikosti rychleji a bez zbytečných "odboček", tj. se sníženou variabilitou mezi velikostmi různých druhů dané skupiny.

Práce s regulací tělesné teploty vyhrála

Výsledky analýzy poměrně jednoznačně podpořily poslední možnost. Optimální velikost většiny studovaných skupin je výrazně větší než u jejich suchozemských příbuzných. Mezi různými nepříbuznými skupinami se tato hodnota navíc nápadně podobá a blíží se 500 kg. Vysvětlením je patrně fakt, že zatímco na souši působí na savce mnoho různých vlivů, takže se jejich velikostní optima liší, v moři dominuje v tomto ohledu jeden faktor prostředí.

Z tohoto trendu se vymykají jen vydry. Velikost těchto drobných šelem, zdá se, nesleduje v evoluci žádný trend. To by nás ale vzhledem k tomu, že je ze všech vyder vodnímu stylu života výrazně přizpůsobená jen vydra mořská, nemělo překvapovat. Výrazné zvětšení těla je teprve čeká, a to pokud se začnou přizpůsobovat výhradně životu ve vodě.

Určitou výjimkou mezi zbývajícími skupinami jsou kosticovití kytovci. Ti se naopak v evoluci zvětšují k ještě větší optimální velikosti než zbytek vodních savců. Vysvětlením je patrně jejich velmi efektivní způsob získávání potravy filtrací drobných mořských organismů.

Tlak na zvětšování těla

Nejsilněji ve prospěch teplotně regulační hypotézy hovoří fakt, že se evoluce vodních savců směrem k větším velikostem oproti suchozemským příbuzným zrychlila. Zároveň se zdá, že mezi jejich druhy panuje v tomto ohledu menší různorodost. To vše nasvědčuje, že v oceánu působil silný tlak přirozeného výběru na zvětšování těla a nešlo o pouhé uvolnění ze suchozemských omezení.

Dokonalejší modely celý obrázek pouze dokreslily.  Život ve vodě klade v porovnání se souší na savce daleko výraznější energetické nároky. Minimální velikost, která se ve vodě savcům vyplatí, je až trojnásobně větší než na souši.

Zvětšování těla ovšem nemůže pokračovat do nekonečna. Při určité velikosti těla spotřebuje organismus takové množství energie na pouhé udržování těla v chodu, že se linii další zvětšování v průběhu evoluce nevyplatí. Pokud evoluční linie nevynalezne nějaký nový, velmi výhodný způsob obživy, jako se to povedlo například kosticovcům s filtrováním mořského krilu, zvětšování se na dané úrovni zastaví.

Sečteno a podtrženo, nemůžeme vyloučit, že svou roli při zvětšování velikosti mořských savců sehrálo vícero procesů zahrnující třeba i větší teritoria, nebo prosté uvolnění ze suchozemských omezení. Udržování a efektivní regulace tělesné teploty ale byly podle všeho rozhodující.

Zdroj: Gearty W, McClain CR & Payne JL (2018): Energetic tradeoffs control the size distribution of aquatic mammals. Proceedings of the National Academy of Sciences, Latest Articles.

diskuze: 0 příspěvků, nových

Zpět na články