Želvy známe jako skvělé navigátorky. Přitom jen zhruba tuší, kde právě jsou

Mořské želvy mají pověst skvělých navigátorů. Překonávají tisíce kilometrů otevřeného oceánu a po letech se vracejí na pláže, kde se kdysi vylíhly. Jak ovšem ukazuje nová studie v časopise Science Advances, jsou to poněkud přehnané představy.

Vědci připevnili sledovací zařízení na krunýře samic karet obrovských, které nakladly vejce na ostrově Diego García uprostřed Indického oceánu. Poté se želvy vydaly více než 1000 kilometrů na západ k Seychelám a mělčině Saya de Malha, což zhruba odpovídá vzdušné vzdálenosti z Prahy do Londýna. Všechny dorazily do cíle, jejich cesta ovšem nebyla přímočará.

Želvy dlouho plavaly jedním směrem, i když je odváděl od nejkratší cesty. Až poté zvolily nový, ne nutně lepší kurz. Výsledná čára připomíná jízdu člověka, který odmítá zastavit a zeptat se na cestu, ale nakonec přece jen dorazí.

Ještě nedávno nešlo spolehlivě říci, zda za podobné okliky mohou želvy, nebo oceán kolem nich. Dosavadní satelitní sledovací zařízení ukazovala, kudy zvíře skutečně putovalo, nikoli kterým směrem želva natáčela tělo a aktivně plavala. Je to podobné jako při překonávání řeky: Plavec může mířit kolmo k protějšímu břehu, ale proud ho zanese o stovky metrů níže.

Tým vedl Graeme Hays, profesor a vedoucí oboru mořských věd na Deakinově univerzitě v Austrálii. Vědci vytvořili malé zařízení, které vedle satelitní polohy zaznamenává magnetometrem a akcelerometrem i to, jakou orientaci má samotné tělo zvířete – umožňuje tedy odhalit, kdy proudy unáší želvu jiným směrem, než kterým míří. Záznam tak umožňuje oddělit zvolený kurz od výsledného pohybu, jak podrobněji vysvětluje článek Science.

Vědci vybavili zařízením osm dospělých samic a u šesti z nich získali dostatek údajů o migraci. Cesta trvala v průměru 27,5 dne, záznamy o směru plavání však pokrývaly jen asi čtvrtinu této doby. Vzorek je tedy malý a záznamy neúplné, ale přesto zajímavé a vypovídající.

Zhruba 90 procent změn pohybu zvířat bylo důsledkem jejich vlastního rozhodnutí. Mořské proudy vysvětlily jen nepatrnou část zbývající variability. Želvy si tedy cesty prodlužovaly samy, vlastní volbou směru. Proudy za „okliky“ nemohly.

Když si zvíře vybralo kurz, dokázalo se ho držet velmi přesně ve dne i v noci, celé hodiny či dny, i  v oblasti hlubokého oceánu, mimo dohled pobřeží či dna. To nasvědčuje, že želvy mají dobrý kompas, ale zřejmě jen velmi přibližnou mapu. Jinak řečeno, vědí, kam míří jejich hlava a tento směr dokážou držet. Ale podstatně hůře určují, kde přesně se právě nachází a zda zvolily správný směr.

Pomyslný želví kompas a mapa patrně využívají alespoň zčásti různé vlastnosti magnetického pole Země. Želvy dokážou vnímat jeho intenzitu a inklinaci, tedy úhel, pod kterým siločáry protínají povrch planety. Kombinace obou hodnot se v různých částech oceánu liší a může zvířeti poskytnout hrubou představu o poloze. (Experimenty s magnetickým pulzem navíc naznačují, že želvy nevnímají směr a polohu stejným způsobem.)

Přirovnání ke GPS ale má své meze. Magnetické pole netvoří síť ostrých čar nakreslených na hladině; jeho hodnoty se mění pozvolna, obsahují místní odchylky a kolísají i v čase. Podle přehledu v Nature proto rychle se pohybující zvířata za běžných podmínek stěží určí polohu přesněji než na 10 až 30 kilometrů.

Ani sebedokonalejší mozek ovšem nemůže reagovat na informaci, která se k němu nedostane, tedy která ve smyslovém signálu není. Želva zřejmě musí uplavat dost dlouhou vzdálenost, než změnu magnetických hodnot vůbec rozpozná. Teprve potom začne zatáčet a postupně se ustálí na dalším kurzu.

Nová práce přímo neprokázala, jak velká musí být změna v hodnotě magnetického pole, aby si jí želvy všimly. A autoři pochopitelně připouštějí i roli dalších neznámých podnětů – roli může hrát také něco dalšího, o čem ještě nevíme. Základní předpoklad ale podporují i starší analýzy putování těchto zvířat. Podle nich karety mířící k malým oceánským cílům často reagují na chybu, až když se vychýlí na stovky kilometrů od ideální trasy.

Jednotlivé úseky migrační cesty přitom vyžadují různé typy navigace. Zvíře musí nejprve trefit správnou část oceánu v mořském prostředí, kde prakticky chybí orientační body, ale pak najít konkrétní ostrov či pláž u pobřeží. Daleko od pevniny může používat hrubou magnetickou mapu, zatímco blíže k cíli mu pomohou pachy, tvar dna, proudy, zvuky nebo nějaké významné body na pobřeží.

Magnetická mapa tedy nemusí být dokonale přesná, stačí aby byla dostatečně spolehlivé pro tu část cesty, kterou má na starosti. Abyste trefili do Prahy, také nemusíte znát svou polohu na centimetry.

Přímější cesta by želvě mohla ušetřit čas a energii. Přesnější orientace by však nejspíš také něco stála: citlivější smysly, více nervové tkáně či delší vyhodnocování signálu. Studie tyto náklady neměřila, takže nelze tvrdit, že okliky jsou „optimální“ a že by se přesnější navigace želvám nakonec nevyplatila.

Ale evoluce zvýšení přesnosti prosadí pouze tehdy, pokud se jeho výhoda projeví v počtu potomků a převáží dodatečné náklady na „upgrade“. Žádný organismus navíc neřeší jediný úkol: Musí současně růst, shánět potravu, unikat predátorům, bojovat s infekcemi a rozmnožovat se. Všechny schopnosti najednou zlepšit nelze. Biologové proto používají pojem Paretova hranice, tedy soubor nejlepších dostupných kompromisů mezi protichůdnými cíli. Živočich nemusí být nejlepší v ničem jednotlivém, a přesto může být jako celek velmi úspěšný.

Dodejme, že evoluce s sebou neustále vláčí dědictví minulosti a nemůže se ho zbavit. Ne každá nedokonalost je důsledek výhodného kompromisu – některé jsou prostě balast. François Jacob v klasické eseji Evoluce a kutilství přirovnal přírodní výběr ke kutilovi, který předělává, co má po ruce, místo aby začínal jako inženýr s čistým listem a od nuly. Nemůže si prostě objednat nové díly – a tak je někdy jediná možnost i nepodařený díl nechat být, jak je.

Do velké míry také záleží na kontextu a situaci. Jsou případy, kdy se skutečně vyplatí být v něčem excelentní a na přesnosti záleží do té míry, že vznikla řešení, která nás překvapují i při dnešní úrovni vědy a techniky.

Abychom se drželi tématu navigace: Lišaj smrtihlav je noční motýl, který migruje mezi Evropou a Afrikou. Když vědci tato zvířata sledovali za letu, zjistili, že lišajové dokážou s překvapivou přesností vyrovnávat vliv větru: V případě protivětru či bočního větru s extrémní přesností upravují směr, takže například při cestě přes Alpy udržují precizní přímý kurz.

Nabízí se dobré vysvětlení, proč by drobný živočich měl být přesnější: Motýl má omezené zásoby energie, jeho život je krátký a vítr jej může za jedinou noc zanést daleko od cíle. Na nápravu má méně času i rezerv než velká mořská želva – a tak se mu jako druhu vyplatí být dokonale přesný.

Funguje to i na úrovni našich buněk. Ty při rozpoznávání molekul a výrobě bílkovin používají několikastupňovou „kontrolu kvality“. Systém tak má vlastně zbytečné a (energeticky) nákladné „mezikroky“, které poskytují další příležitosti, jak nesprávnou molekulu odmítnout.

Výjimečná přesnost se vyplácí hlavně tehdy, když cena chyby prudce roste, času či energie je málo nebo o úspěchu rozhoduje i nepatrný rozdíl mezi soupeři. Pokud k úspěchu stačí splnit poměrně volnou podmínku – třeba dorazit na rozlehlé krmiště –, zlepšení přesnosti o desetinné místo nemá valnou hodnotu.

U mořských želv může mít nepřesnost ještě jeden důsledek. Samice se vracejí do oblasti, kde se vylíhly, a jejich věrnost tak pomáhá udržovat hnízdiště po mnoho generací. Pláže ovšem nejsou věčné a nemluvíme přitom jen o lidských vlivech: Může je poničit bouře či jiné vlivy a pobřeží se může stát pro kladení vajec nevhodné.

Navíc magnetické „adresy“, na které želvy spoléhají, také nejsou neměnné. Analýza 19letého souboru dat z Floridy ukázala, že se hustota želvích hnízd na plážích mění podle toho, jak se pohybují magnetické čáry v oblasti.

Absolutní přesnost by tedy byla nejen zbytečně nákladná, ale z dlouhodobého hlediska by se navíc mohla stát pastí. Nová hnízdiště mohou vzniknout, jen když některá zvířata doputují jinam než na své původní rodiště. Výzkum sporadického hnízdění u jiného druhu, karety obecné, ukazuje, že „zatoulané“ samice pomáhají kolonizovat nové oblasti.

Neznamená to, že želvy mají nepřesnou navigaci proto, aby objevovaly nové ostrovy. Studie takový závěr netestovala a evoluce si cíle nestanovuje. Ukazuje však, proč je ošidné „známkovat“ nějakou biologickou vlastnost podle jediného výkonu v jediném okamžiku. Příroda neuděluje body za eleganci řešení – počítají se potomci.

V plné verzi newsletteru TechMIX toho najdete ještě mnohem víc. Přihlaste se k odběru a budete ho dostávat každou středu přímo do své e-mailové schránky.