Časopis Myslivost

Únor / 2017

Nové poznatky o smyslové biologii zvířat

Myslivost 2/2017, str. 18  Vlastimil Hart
Nástroj pro zlepšení managementu modelových druhů obratlovců Vážení čtenáři časopisu Myslivost, dovolte mi, abych Vás seznámil s habilitační prací, která byla úspěšně obhájena na Fakultě lesnické a dřevařské České zemědělské univerzity v Praze a jíž jsem autorem. Každý akademický zaměstnanec univerzit by měl mít vlastní nejenom pedagogický směr, ale také směr výzkumný, protože bez výzkumu a neustálého se vzdělávání ve vlastním oboru, není možné zajistit neustále moderní a kvalitní výuku. V některých oblastech je velmi obtížné najít vlastní výzkumnou cestu, ale když se chce, tak jde vše. Jen je to občas složitější.
Pro můj profesní růst jsem šel cestou poznání úplně nových obzorů, které se na začátku dají jenom těžce aplikovat v praxi. Ve vědeckém světě se tomu říká „základní výzkum“, který se od „aplikovaného“ liší hlavně tím, že by měl přinést úplně nové poznání, které v budoucnu praxi, nebo aplikovanému výzkumu, poskytne dobrou startovní pozici a základ pro rychlý růst daného odvětví.
Přinést nové poznatky o smyslové biologii zvířat jsou tomu příkladem.
Mým výzkumným zaměření je popsat a dále rozvíjet oblast smyslového vnímání zvířat. Konkrétněji popsat chování živočichů a vlivy na jejich vnímání magnetického pole Země.
Smyslová ekologie zvířat (zvěře rozhodně nevyjímaje) je nově se rozvíjející obor, který zdůrazňuje tok informací, protože informace mají nejenom v našem současném životě, ale v životě všech živých organismů, nevyčíslitelnou hodnotu. Bez fungujících smyslů, které signály nesoucí informace zachycují, by byly možnosti nalézt si potravu, partnera, komunikovat, orientovat se v čase a prostoru, nebo například být varován před nebezpečím, velmi omezené. Bez toku informací a možnosti jejich zachycení, zpracování a vyhodnocení by vývoj jedince, jakož i populace, nebyl z pohledu měnících se podmínek v prostředí možný.
Dá se tedy říci, že každý živý organismus potřebuje ke svému přežití informace, které ve formě signálů prostřednictvím svých smyslů přijímá ze svého okolí a prostřednictvím mozku vyhodnocuje.
Mnohdy se navíc jedná o spolupráci smyslů, aby byla daná informace pochopena správně. Dobře je to vidět u člověka, příjmu potravy a tekutin a propojení čichu a chuti. Člověk, který pije víno, nejdříve musí vychutnat jeho vůni a teprve potom chuť. Pokud bychom víno pili bez možnosti využití čichového smyslu, chuť by byla výrazně jiná.
A není to jenom u pití vína. Bez možnosti použití čichu máme zkresleno mnoho druhů chutí. Naopak při zapojení čichových receptorů k rozpoznávání vůní mnoho lidí instinktivně zavírá oči, aby jeden smysl nebyl rušen smyslem druhým. Lépe řečeno, aby jedna informace, která je pro organismus v daný okamžik důležitá, nebyla rušena dalšími informacemi.
Základní smysly jako je čich, sluch, hmat, chuť a zrak, které dokáže živočich kontrolovaně využívat, zachycují signály nesoucí informace, které buď sám živočich vyhledá, nebo jsou k jeho smyslovým orgánům dopraveny samovolně. Naše smysly a smysly všech živých organismů se tedy evolucí vyvinuly k co nejlepšímu zachycení relevantních informací. Některé informace jsou kódovány a vyhodnoceny jednoduše, některé informace musí zpracovat více smyslů. Dá se říci, že evoluce každého živočicha je podmíněna evolucí vlastních smyslů a naopak.
Jenomže zisk informace je pro každého jedince současně spojen i s výdejem energie, která je také zásadní pro život daného jedince. Lze tedy předpokládat, že využití informací, které jsou laciné, anebo nejlépe zadarmo (ve smyslu, že není nutno je vyhledávat a vynakládat energii na jejich získání), zvyšuje fitness jedince a následně celé populace.
K takovým „laciným“ informacím patří i informace, které poskytuje všudypřítomné magnetické pole Země. Pro život na Zemi je magnetické pole stejně důležité jako gravitace a společně jsou to dvě síly, které poskytují univerzální, spolehlivé a vždy a všude dostupné informace pro orientaci v prostoru.
O magnetorecepci, tedy o schopnosti vnímat či registrovat magnetické pole Země, bylo již publikováno mnoho vědeckých prací. Od položení první hypotézy, předpokládající schopnost využívat magnetické pole Země pro orientaci, uplynulo více než 150 let a formuloval ji již v roce 1859 ruský zoolog Alexander Theodor von Middendorff.
První experimentální důkaz existence magnetorecepce u živočichů (konkrétně u červenky) pak podal německý zoolog (šumavského původu) Wolfgang Wiltschko v roce 1966.
Žádná vědecká práce však doposud nepopsala s nezvratnou jistotou mechanismus magnetorecepce ani neurčila její senzory a jejich sídlo. Mluvíme tedy o šestém smyslu, který sice není přesně znám, ale o němž s jistotou víme, že existuje a živočichové jej využívají.
Hlavním průkopníkem zjištění, že živočichové nemusejí využívat magnetické pole Země pouze k navigaci, byl český vědec, zoolog prof. Hynek Burda. Jeho první práce, která se zabývala magnetorecepcí prokázala, že afričtí podzemní hlodavci, rypoši, uzavřeni v kruhové aréně, staví hnízdo v jihovýchodním sektoru. Po otočení magnetického pole o 120° nebo o 180° upravili orientaci při stavění svých hnízd i rypoši. Rypoši se stali prvními savci, u nichž byla v laboratoři jednoznačně prokázána magnetorecepce.
Výzkum magnetorecepce velkých pozemních savců začal ale až publikací Burdova týmu popisující tzv. magnetický alignment (tedy zarovnání po směru magnetických siločar, v našem případě severojižně) u některých přežvýkavců.
O pasoucím se skotu a jelenech na pastvě i při odpočinku jste byli informováni na stránkách časopisu již dříve. Tato velmi důležitá práce, popisující vliv magnetického pole na každodenní aktivitu živočichů, která navíc není přímo spojena s jejich hlavními životními potřebami, dala základ mnoha dalším pracím, které se zabývají chováním živočichů a jejich využíváním magnetického pole v běžném životě.
Pouhá myšlenka, že až koncem druhého tisíciletí po Kristu jsme začali objevovat nové smyslové vnímání, je velmi vzrušující. Jak se ukazuje z podobných výzkumů po celém světě a z následných reakcí vědců, novinářů, či zainteresovaných laiků, je otázka smyslové biologie, a zejména magnetorecepce, velmi pozorně sledované téma. Výsledky výzkumů a pozorování přírody mohou změnit naše vzory a příklady chápáni chování zvířat, což je velmi důležité nejenom pro pochopení života ve volné přírodě, ale samozřejmě i pro zlepšení životních podmínek v zajetí chovaných živočichů.
Poznání nových informací o potřebách volně žijících živočichů je zásadní i pro správné řízení populací, kterému komplexněji říkáme management. A právě pro myslivost a management populací, je jednou z nejzásadnějších otázek prostorová orientace, o které je, paradoxně právě v případě „běžné“ zvěře, doposud známo pouze velmi málo.
Jestliže vnímání informací z magnetického pole poskytuje živočichům nějakou adaptivní výhodu, měli bychom se zeptat i my.
 
Jak můžeme našich poznatků z výzkumu magnetorecepce využít ke zlepšení života zvěře a jejich životních podmínek?
A současně, mohou nám nová poznání a jejich využití pomoci i při utváření pohledu veřejnosti na celou myslivost?
 
Důležitost výzkumu smyslové ekologie a propojenosti všech smyslů, včetně těch, o kterých se teprve učíme, je po tomto dlouhém úvodu jistě nezpochybnitelná. Habilitační práce je složena z vědeckých článků, které problematiku demonstrují na vybraných případech u určitých modelových druhů živočichů, sledovaných při nejrůznějších životních projevech.
I když se na první pohled může zdát, že výzkum například skotu, nebo kaprů, nemá s myslivostí nic společného, tak je nutné připomenout jednu z ekologických pouček, že „Chování je komplexní a druhově specifické, ale mnohé problémy, jež musí organismy řešit a možné strategie, jsou univerzální“.
Vědecké články, které byly základem úspěšného obhájení habilitační práce, byly rozděleny do čtyř skupin, které naplňovaly hlavní cíle práce a souhrnně popsaly komplexnost a význam magnetického pole na chování živočichů.
 
Prvním cílem bylo popsání Role magnetorecepce při koordinaci a synchronizaci skupinového a antipredačního chování. Tento cíl byl popsán nejrozsáhleji a naplnilo jej pět vědeckých prací publikovaných, nebo odeslaných do vědeckých časopisů.
Sledovanými druhy byli kapři, kachny, husy a plameňáci, divoká prasata a prasata bradavičnatá a kapitolu uzavřela práce o útěkové strategii srnčí zvěře.
Ukázalo se, že při odpočinku, využívali stejnou strategii kapři, ptáci i savci a že magnetické pole Země poskytuje všem živočichům bez rozdílu podobnou výhodu a že nasměrování jejich těl v severojižní ose je společnou strategií.
Na předchozí práce, popisující alignment u mnoha rozličných živočichů, navázal výzkum útěkové strategie srnčí zvěře. Práce prokázala, že magnetický alignment u srnčí zvěře může sloužit k organizování vnitřní prostorové mapy a pomoci jí při synchronizaci prostorového chování jako například společné únikové reakce. V této práci byla tato hypotéza testována a byly změřeny alignmenty volně se pohybující srnčí zvěře (stojící či pastvící se) a směry jejich únikových cest, stejně tak jako směr od možné hrozby k dalšímu úkrytu.
Tyto parametry byly korelovány a analyzovány, aby určily, zda směrové úniky byly ovlivněny pohlavím, věkem, početností skupiny, větrnými podmínkami, pozicí slunce, světelnými podmínkami či dalšími faktory.
Při 188 provokacích uskutečněných v otevřené krajině, srnčí zvěř obvykle neunikala přímo od hrozby, tedy strategií, která by maximalizovala únikovou vzdálenost, ale utíkala v širším úhlu a prokazatelně preferovala útěk směrem na sever, nebo na jih a vyhýbala se úniku na východ či na západ. Preferování severo-jižní osy k úniku tak pravděpodobně může napomoci k synchronizaci pohybu, soudržnosti skupiny a podpoře mentálního prostorového mapování.
 
Druhý cíl práce popisoval Magnetorecepci a magnetosenzitivitu u psů a vliv magnetické informace na vytváření kognitivní mapy. Tento cíl byl naplněn jednou rozsáhlou prací, která celému našemu autorskému týmu vysloužila mezinárodně uznávané vědecké ocenění (IgNobelova cena), které se každoročně předává na Harvardově univerzitě v Bostonu.
Práce totiž popsala vliv magnetického počasí na tvorbu, nebo korekci kognitivní mapy u psů. Kuriózní na celé problematice jsou dvě věci. První z nich je, že pravou Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství získala ve stejném roce 2014 trojice vědců (M.B. Moser, E. Moser, J. O'Keefe), kteří identifikovali v mozku savců buňky, umožňující orientaci v prostoru.
Byli jsme tedy velmi blízko zásadnímu zjištění. My jsme nepopsali konkrétní buňky, ale zjistili jsme, že pravděpodobně ty samé buňky, které popsali tři výše jmenovaní nobelisti, jsou vnímavé na malé změny (způsobené aktivitou slunce) v magnetickém poli Země.
Druhou kuriozitou našeho výzkumu bylo nepochopení novinářů (vlastně hlavně českých), kteří z naší práce vybrali jenom část a o zbytku, který byl pro práci zásadní, vůbec neinformovali. Naše práce popisovala chování psů při značení teritoria (přesněji lokality, ve které se pohybují), tak jak to šelmy často dělají. Trusem a močí. Zjištění byla zásadní z pohledu pochopení významu tohoto chování šelem.
Hlavní rolí magnetického alignmentu v tomto kontextu je pravděpodobně nastavení jejich kognitivní mapy a kalibrace magnetického kompasu tak, aby do vlastní kognitivní mapy a prostorové paměti mohly být uloženy „koordináty“ značkovaného místa. Práce ale popsala velmi zásadní věc. Ukázalo se totiž, že psi během klidného magnetického počasí preferovali vyměšování (značkování) v severo-jižní ose. Toto směrové chování však neplatilo, když magnetické pole Země bylo neklidné. Poprvé tak bylo prokázáno magnetické vnímání u psů, jejich vysoká citlivost na malé změny hodnot v parametrech přirozeného magnetického pole Země a měřitelné předpověditelné reakce chování na kolísání přírodního magnetického pole Země.
Jen pro zajímavost uvádím, že v případech velkých magnetických bouří často nevzlétnou ani letadla, protože jejich přístroje by mohly pilotům ukazovat špatné informace.
 
Třetí cíl práce byl laboratorní a zabýval se Experimentálním průkazem magnetorecepce a studiem její biologické role a jejího mechanizmu. Experimentální výzkum je základním předpokladem jasného a nepopiratelného prokázání magnetického smyslu.
Experimentální výzkumy nejčastěji pracují s modulováním magnetického pole, kdy mění jeho intenzitu, azimut či inklinaci, což byl příklad i naší vědecké práce, která popsala magnetosenzitivitu u myšice křovinné.
V rámci tohoto výzkumu jsme pomocí jednoduchého behaviorálního testu, ve kterém myšice přes noc stavěly svá hnízda v kruhové aréně, popsali vliv radiofrekvenčního pole na život těchto savců. Myšice vystavené frekvencím od 0,9 do 5 MHz změnily preference ze severo-jižní na východo-západní. Avšak na rozdíl od ptáků, konstantní Larmorova frekvence 1,33 MHz neměla žádný vliv na orientaci myšic. V souhrnu lze konstatovat, že naše studie se tak stala prvním dokladem chemického kompasu u savců.
Druhá práce se zaměřila na využití techniky k automatickému sběru dat o chování lišek obecných v přirozeném prostředí. Inspirací se stala práce profesora Jaroslava Červeného publikovaná roku 2011, kdy se prokázalo, že lišky při lovu myší jsou úspěšnější v případech, kdy loví (myškují) zhruba v severním či jižním směru.
V této práci popisujeme vývoj bio-logging techniky pro studium volně žijících zvířat. Naše práce umožňuje automatizovaný záznam pozičního chování a aktivity lišek vybavených (na obojku) miniaturním trojosým akcelerometrem a magnetometrem. Práce je průkopnická, ale rozvoj a využití této a obdobné technologie je základním předpokladem pro velmi účinný, neovlivněný a neinvazivní sběr magnetobiologických dat nejenom u divokých lišek.
 
Poslední cíl práce se zabýval problematickou Využití magnetické informace pro výběr hnízda ptáky, tedy vlivem magnetického pole na hnízdění ptáků v ptačích budkách.
V mnoha ornitologických příručkách se doporučuje orientovat vyvěšované budky výletovým otvorem směrem na jih, jihovýchod, či východ. Autoři to zdůvodňují klimatickými faktory, jako například vliv deště, větru, slunečního záření atd.
Naše výsledky však ukazují nejednotný obraz a zjevné rozdíly mezi druhy. Přesto je možné konstatovat, že vliv orientace vyvěšené ptačí budky není zásadní z pohledu následného výběru a úspěchu vyhnízdění. Je ale zajímavé, že u uměle vytvořených budek pro divoké kachny se nám prokázalo, že kachny častěji preferovaly budky orientované na severozápad. Kompasový efekt při volbě hnízdní budky se navíc ukázal u pěvců a u budek na opadavých stromech. Rozhodně jsme ale nenašli žádnou podporu pro populární mínění, že budky s výletovým otvorem na východ až jih jsou nejoblíbenější.
 
Závěr práce
Habilitační práce popsala vliv magnetického pole Země na nejrůznější druhy živočichů a představila nové poznatky o smyslové ekologii vybraných druhů obratlovců, přičemž tyto poznatky lze výhledově použít pro zlepšení managementu zvěře i divokých zvířat.
Je nesporné, že pro efektivní řízení populací zvěře a pro získání kompletního a komplexního obrazu o jejím pohybu a ekologii, musíme mít detailní znalosti její biologie, včetně jejích smyslových schopností. Využití našich poznatků v aplikované lesnické zoologii a myslivosti je zatím, jako u každého teprve se rozvíjejícího základního výzkumu spekulativní. V budoucnu si však lze představit například cílené vyvěšování ptačích budek pro určité druhy ptáků na určitých druzích stromů v určitých směrech, plánování a výstavba zelených mostů (přechodů pro zvěř přes dálnice) přednostně v severo-jižní ose - čili v úsecích, kde dálnice směřuje východo-západně, plánování a výstavba stájí, krmelců, ohrad, voliér apod. s určitou geometrií a v určitém směru, cílené budování mysliveckých posedů v určitém směru (na určitém okraji paseky), naháňky konané určitým směrem, zatahování rybářských sítí určitým směrem apod. To ale ukáže čas, praktičnost a konkrétní důležitost.
Cílem základního výzkumu ale nikdy není a nemá být poskytovat návod na praktické řešení nějakého problému. Proto také toto nebylo mým záměrem. Aplikovaný výzkum ale hledá návody a inspiraci na řešení problémů a zakázek praxe v poznatcích základního výzkumu. A pevně věřím, že čím větší zásobu takových poznatků budeme mít k dispozici, tím více inspirací v ní aplikovaný výzkum nalezne. Toto ukazují dějiny našeho poznaní ve všech oblastech přírodních a lékařských věd a dějiny smyslové ekologie obecně a výzkumu magnetorecepce obzvláště, a speciálně u savců, se teprve nedávno začaly psát.
Doc. Ing. Vlastimil HART, Ph.D.
 
 
vychází v 7:27 a zapadá v 18:03 vychází v 5:34 a zapadá v 17:55 Nákupní košík 0
 
Zpracování dat...