V tropech vedou mravenci, v Česku housenky, zjistili vědci v unikátním srovnání

Cesta do tropického pralesa je snem každého dobrodruha. Českobudějovickým biologům se splnil v míře vrchovaté. Do hlubin novoguinejské džungle se během čtrnáctiletého výzkumu vydali mnohokrát. Vzhledem k tamnímu klimatu se museli připravit na všudypřítomný hmyz. To jim však vůbec nevadilo, právě mravenci, larvy listožravého hmyzu a pavouci byli hlavním předmětem jejich zájmu – a nejen to, rozhodli se, že je spočítají a výsledky porovnají s opadavými lesy mírného podnebného pásu. Jaké pak bylo překvapení, když zjistili, že v jihomoravském a americkém lese žije v korunách stromů oproti tropům dvojnásobek larev.

Cílem mnohaletého projektu bylo zmapovat vztahy mezi vybranými skupinami hmyzu a jejich početnost na třech kontinentech: na ostrově Nová Guinea v Oceánii, který má rovníkové klima, v lesích americké Virginie a v lužních zalesněných oblastech ve středu Evropy. Mezinárodní tým vědců, studentů, ale i pomocníků z řad domorodého obyvatelstva pod vedením ekologa Vojtěcha Novotného z Biologického centra AV ČR tak v rámci vědeckého úkolu prozkoumal tisícovku stromů a vzal do ruky desetitisíce až statisíce hmyzích jedinců.

V případě většiny larev motýlů bylo potřeba dochovat je v laboratoři, aby vědci byli schopni rozpoznat, o jaký druh jde.

„Pralesy i naše lesy se kácejí obrovským tempem, a my stále uspokojivě nevíme, co za živočichy v nich žije a jaké vazby mezi nimi jsou,“ komentuje hlavní motivaci projektu Vojtěch Novotný, který si za hlavní téma svého výzkumu vybral ekosystém pralesů ostrova Nová Guinea a založil zde centrum New Guinea Binatang. V něm vznikly v devadesátých letech první studie a s nimi se zrodil i velmi ambiciózní plán na velký srovnávací projekt, který by se vůbec poprvé zaměřil na výzkum celého kusu pralesa a všech druhů stromů a hmyzu, jež ho obývají. Ten započal v odlehlé vesnici Wanang již v roce 2006. Později se projekt rozšířil na srovnání lesních ekosystémů několika zemí – postupně tak přibyly výstupy z bádání v Česku, zatímco americký les je posledním přírůstkem ve výzkumu.

Napříč kontinenty
V každé z devíti vybraných oblastí, z nichž jedna leží v lesích okolo moravského Lanžhotu, další dvě jsou v nížinách na východě USA a šest lokalit se nachází ve státě Papua Nová Guinea, biologové rozebrali takřka na elementy každičký kousek zalesněné plochy přibližně o tisíci metrů čtverečních. V nich sledovali, jaký hmyz obývá koruny listnatých stromů, které mají alespoň pět centimetrů široký kmen, zda si jednotlivé živočišné druhy nekonkurují či jestli si navzájem pomáhají.

Práce to byla doslova mravenčí. Na každých pět měsíců práce v terénu připadají asi dva roky laboratorního třídění a analýz. Na Novou Guineu se v roce 2007 podíval i Petr Klimeš z Biologického centra AV ČR, tehdy jako doktorand v rámci svého studia. Na starost dostal mimo jiné mravence a těm se věnuje dodnes i z pozice vedoucího laboratoře ekologie sociálního hmyzu na Entomologickém ústavu BC AV ČR v Českých Budějovicích.

Zkoumaný nížinný les poblíž vesnice Wanang v Papue Nové Guineji

„Zjednodušeně lze říct, že v tropických pralesech žije desetkrát víc mravenců než v lesích mírného pásma. Je to tím, že sociální hmyz má v tropech v průměru daleko více hnízd a o větší velikosti. Dále tropy poskytují pro mravence víc medovice, než je tomu u nás,“ říká. Zároveň upozorňuje, že mraveniště v půdním pokryvu, se kterými si Češi mravence spojují nejčastěji, tento projekt nezohledňoval. Výzkumníky totiž zajímalo stromové patro lesa. A právě v korunách stromů podle odborníků žije až polovina tropických druhů této čeledi hmyzu (Formicidae), zatímco v lesích u nás jsou stromové druhy v menšině.

Česko – ráj housenek
V českých a amerických lesích vědci naopak spočítali mnohem více housenek motýlů i larev hloubících si chodbičky v listech než v novoguinejské džungli. Přitom logická úvaha naznačuje spíš opak – s teplem a rozmanitostí zeleně, jež tropy nabízejí, stoupá i početnost hmyzu, jako se projevilo u mravenců. Čím si tedy entomologové vysvětlují tento rozpor?

Mravenec rodu Diacamma, typický představitel mravenčího predátora v novoguinejských pralesích

„Jedna z teorií byla, že vysoký počet mravenců v tropech má přímo za následek nižší výskyt housenek, že mravenci jsou zkrátka predátoři a larvy motýlů představují jejich potravu. Ukázalo se ale, že se tyto dvě skupiny téměř vůbec neovlivňují,“ tvrdí Petr Klimeš. Významnou roli by tak mohlo hrát střídání ročních období v krajinách mírného podnebného pásu, kdy se životní cyklus motýlů řídí právě vyššími teplotami a obdobím přírůstku čerstvých lupenů, kterými se mohou živit, kdežto v tropech teplota víceméně nekolísá, a nedochází tam proto k takové populační explozi.

Od věci není ani myšlenka úzké specializace larev na konkrétní hostitele či potravu, přičemž platí, že čím rozmanitější zastoupení stromů na určité ploše je, tím menší šanci má vybíravý hmyz, že listy, které mu chutnají, mezi nimi najde. „Týká se to hlavně takzvaných minujících larev, které hloubí cestičky uvnitř listů určitých druhů stromů. V extrémně druhově rozmanitém tropickém lese mohou takto specializované druhy v hektaru lesa najít třeba jen pár takových druhů, které by jim vyhovovaly. Tomuto svému teritoriu pak přizpůsobí i míru rozmnožování, aby se nestalo, že si sežerou ‚střechu nad hlavou‘,“ uvažuje nad možnými vysvětleními vědec.

Larva minující uvnitř listu v nížinném lese mírného pásu

Čím se živí a kde se ukrývají
Početnost hmyzích druhů v různých ekosystémech je jen jedním ze sledovaných výsledků projektu unikátního co do velikosti i rozkročení napříč kontinenty. Mezinárodní tým odborníků zajímá i srovnání starých (tzv. primárních) a nově vyrostlých lesů, dále vitálních a poškozených porostů či to, jak jsou jednotlivé druhy zastoupeny v různých nadmořských výškách a zda se v závislosti na tom mění jejich vztahy. Ačkoli dílčí studie týmu některá tato témata již zpracovaly z pohledu jedné skupiny hmyzu, první velkou studií, která jejich výstupy propojuje napříč různými skupinami a kontinenty, na konci září otiskl odborný prestižní časopis Ecology Letters.

Studii vedl někdejší Klimešův doktorand Ondřej Mottl, který za svou práci získal i ocenění děkanky Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity. Tento úspěch ukazuje jako klíčovou nejen spolupráci se zahraničními institucemi, ale i mezi Akademií věd ČR a českobudějovickou univerzitou ve výchově studentů.

V dalším kroku se vědci v týmu Vojtěcha Novotného zaměří hlavně na druhovou rozmanitost a potravní řetězce mezi housenkami a rostlinami nebo mezi mravenci a stromy.

Známí neznámí
Jakýmsi „vedlejším produktem“ sbírání, katalogizování a posuzování vzorků je i objevování nových druhů. Českobudějovičtí entomologové se mohou pochlubit rozsáhlou databází, v níž je ještě mnoho adeptů na komplexní popis a latinské pojmenování.

„Zejména na Nové Guineji zůstává třeba v případě mravenců minimálně polovina neobjevena, navíc je vzhledem k obrovské tamní rozmanitosti velice obtížné vyznat se v tom, které druhy už jsou popsané a které ne. Pro náš ekologicky zaměřený výzkum nicméně není potřeba přesně vědět, s kým máme tu čest. Většinou stačí upřesnění morfologických typů v kombinaci se sekvenovanou DNA,“ uzavírá Petr Klimeš, který je podepsán pod čtyřmi objevy nových tropických mravenčích druhů.

Změny početností čtyř skupin členovců v korunách stromů od našich lesů směrem do tropů (upraveno dle Mottl a kol. 2020, Ecology Letters 23: 1499–1510).

Více o výzkumu mravenců v tropech, práci v terénu a metodě sběru najdete v článku v Živě či rozhlasovém pořadu. Nejen o výzkumu housenek na Nové Guineji jsme si v časopise A / Věda a výzkum povídali s Kateřinou Sam.

Připravila: Jana Bečvářová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR, za přispění Daniely Procházkové BC AV ČR
Foto: Milan Janda, Petr Klimeš, Martin Volf

Přečtěte si také

• Paraziti jsou podle mě nádherné organismy, říká Julius Lukeš
• O myších a lidech. Vědci zjistili souvislosti migračních tras člověka a myši
• Svůj svátek slaví i včely. Jaká je role opylovačů v krajině a co je ohrožuje?
• Evoluce věčně živá. V čem tkví podstata biologické rozmanitosti?
• Pozor na klíšťata v městských parcích, jsou nebezpečná, varují odborníci
• Unikátní rozmnožování skokanů z Moravy potvrdili vědci i u dalšího druhu žáby
• Embrya parazitických ryb hořavek se naučila přemet, který jim umožňuje přežít
• Na světě klesá počet velkých šelem – vymírání čelí například levharti
• Vědec chce rozlousknout záhadu rozmanitosti přírody za pomoci mušek octomilek
• Rostliny se mohou přizpůsobit klimatickým změnám, aniž by změnily svoji DNA