Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jak živí tvorové začali létat? Zdá se, že odpověď na tuto otázku je i v současnosti o hodně obtížnější než odpověď na otázku, která vedla k napsání této práce – jak vlastně ptáci, netopýři a hmyz létají?
Létat mohou jen tvorové, kteří mají křídla. Samotná křídla však k létání nestačí. K tomu je zapotřebí nejen dostatečný výkon létacích svalů, ale i přizpůsobení celého organizmu k letu, schopnost ovládat svá křídla podle účelu letu, ať už je to let za kořistí, nebo útěk před predátorem.
První se dostal do vzduchu hmyz, a to už v prvohorách, někdy před 350 miliony let. Ptáci se objevili na nebi o hodně později – v druhohorách, v období křídy, asi před 150 miliony let. Netopýři se objevili ještě později – v období paleogénu, přibližně před 50 miliony let.
Nejméně toho víme o nejstarším hmyzu, protože paleontologické nálezy neskýtají takové informace, které by umožnily jednoznačně popsat jejich vývoj. Zdá se, že u hmyzu se křídla vyvinula z jakýchsi blanitých laloků mezi některými částmi těla, které mohly sloužit k pohybu jak ve vodě, tak později i ve vzduchu, např. k usnadnění přemísťování nebo ke zmírnění pádu se stromů. Taková křídla, jaká vidíme u hmyzu v současnosti, prošla miliony let vývoje, který nejsme schopni vystopovat. První létající hmyz snad vypadal jako nynější vážky, měl čtyři křídla, která se nedala sklopit a byla ovládána tzv. přímými svaly. Usuzujeme na to z paleontologických nálezů. Tento největší známý druh létajícího hmyzu v historii života na Zemi dostal název Meganeura monyi.
Má-li dnešní vážka rozpětí 12 cm a hmotnost cca 1 g, kmitočet křídel cca 25 až 30 Hz, měla Meganeura rozpětí 75 cm, hmotnost cca 216 g, kmitočet křídel 3 až 4 Hz. Gigantický růst zřejmě umožnilo složení atmosféry (především výrazně vyšší obsah kyslíku) v mladších prvohorách. Ještě méně toho víme o netopýrech. Ti spolu s kaloni tvoří zcela samostatnou vývojovou skupinu létajících živočichů – letouny. Je zajímavé, že i nejstarší známé fosilie netopýrů (Icaronycteris index, Onychonycteris fynneyi), staré 50 milionů let, již vykazují většinu znaků současných netopýrů. To by ale znamenalo, že jejich vývoj probíhal nezávisle na vývoji ptáků, a byl už v tomto období ukončen. V některých rysech by se dala najít určitá podobnost mezi letouny a pteranodonem, který ovšem vyhynul už 10 milionů let předtím.
Nejvíce informací – i když někdy hodně rozporuplných – máme o vývoji ptáků. Je to dáno i jejich velikostí. Na Zemi žili už s dinosaury, ale díky svým rozměrům a menším životním nárokům současně s těmito tvory nevyhynuli. Paleontologické nálezy, zdá se, svědčí o tom, že byli vlastně sami malými dinosaury, kteří získali dlouhým vývojem schopnost létat. Potvrzuje to i fosilie tzv. mikroraptora (Microraptor gui), nalezená v roce 1996 v severovýchodní čínské provincii Liao-ning. Měřil asi půl metru a tělo se čtyřmi křídly měl pokryto jakýmsi peřím. Dlouhý pevný ocas a množství prvků kosterní soustavy připomíná spíše malého dinosaura adaptovaného na stromový život a klouzavý let, než nějakou starou formou praptáka. Je také o 20 až 30 milionů let mladší než Archaeopteryx – nejznámější fosilní prapták nebo spíše ptákům podobný neptačí dinosaurus, který žil na konci jurského období před asi 150 miliony let na území současného jihovýchodního Německa. Dosahoval délky asi 40–50 cm a hmotnosti kolem 0,8–1 kg. Živil se zřejmě rybami a snad i drobnými savci.
Archaeopteryx lithographica měl shodně znaky ptáků i teropodních dinosaurů. Jeho peří bylo velmi podobné holubímu, což opravňuje k domněnce, že byl schopen klouzavého letu.
Bylo ale opeření tím, co by nás opravňovalo k tomu, abychom mohli tyto dinosaury považovat za praptáky schopné samostatného letu? Jak začali létat? Na to existují dvě teorie:
Arboreální teorie, která předpokládá, že prvními letci byli tvorové, kteří žili původně na stromech a schopnost létat si vyvinuli postupným prodlužováním skoků ze stromu na strom. Měli opeřené všechny čtyři končetiny a postupně začali užívat peří, které původně sloužilo jen jako tepelná ochrana těla, k vytvoření nosné plochy křídel pro klouzavý let.
Kurzoriální teorie, která předpokládá, že schopnost létat se postupně vyvinula u malých dinosaurů zdokonalováním skoků při rychlém běhu v nerovném terénu, nebo při pronásledování kořisti (skokem po kořisti). Pomáhali si přitom máváním předních končetin, z kterých se později vyvinula křídla.
Nebudeme-li považovat klouzavý let za skutečné aktivní létání, zbývají dvě nezbytné podmínky k aktivnímu živočišnému letu – pohyblivá křídla a dostatečný svalový výkon. Zdá se, že před mnoha miliony let byly v přírodě skutečně vytvořeny podmínky, které umožnily původně pozemním tvorům získat schopnost létat. Je např. zajímavé porovnat počátky létání živých tvorů s průběhem koncentrace kyslíku v zemské atmosféře.
Velikost vztlaku, tj. síly, která je zapotřebí k vyrovnání síly tíže a k aktivnímu letu, závisí na tvaru a velikosti křídel a na hustotě okolního prostředí – atmosféry. Hustota vzduchu závisí na koncentraci kyslíku – zhruba před 300 miliony let vzrostla hustota až téměř o 30 % (na cca 1,56 kg/m3) proti současné hodnotě 1,21 kg/m3. To znamená, že i vztlak vzrostl při stejném tvaru letce a rychlosti jeho pohybu o téměř 30 %. Rovněž svalový výkon závisí na množství kyslíku, a tak obě tyto příznivé okolnosti umožnily aktivní let živým tvorům.
Mezi předchůdci současných ptáků se objevili i ptakoještěři, kteří žili v několika druzích koncem období křídy (asi před 80 miliony let) na území dnešní severní Ameriky. Byli to obratlovci příbuzní krokodýlům a dosahovali obrovitých rozměrů. Právě tyto rozměry a stavba jejich těla vedou k domněnkám, že nebyli schopni aktivního letu v pravém slova smyslu, ale že se u nich jednalo jen o jakési prodloužené skoky. Žili současně s dinosaury a současně s nimi také zhruba před 65 miliony let vyhynuli.
K nejznámějším patřil Pteranodon, který se rozpětím křídel až 9 m řadil mezi největší známé ptakoještěry. Například jen jeho kratší spodní čelist měřila 1,25 m. Na rozdíl od starších druhů byl zcela bezzubý (čemuž odpovídá také jeho název). Na hlavě měl výrazný dlouhý výrůstek, který mohl sloužit ke kormidlování za letu nebo udržování stabilní polohy ve vzduchu. Měl přitom řadu společných znaků s ptáky, jako duté kosti, kosterní systém i létací svaly. Zdá se však, že do vzduchu se dostával jen startem z vyvýšených míst, protože jeho schopnost pohybu po zemi byla značně omezená.
Tento text je úryvkem z knihy
Rudolf Dvořák: Jak létají, Academia 2015
O knize na stránkách vydavatele
