Kudy vedla cesta do oblak
Jen tři skupiny obratlovců v celé historii naší planety opustili pevnou zem a naučily se aktivně létat. Byli to pterosauři, ptáci a letouni – tedy kaloni a netopýři. Počátky létání jsou však zahalené tajemstvím. Nejen, že nevíme, kdy k prvním vzletům došlo. Není ani jisté, jak se to vlastně stalo. Nedochovaly se žádné přechodové články. Ale něco málo už se tuší.
Každý asi ví, že jako první vzlétli do vzduchu bezobratlí živočichové, tedy hmyz. Možná i uhodnete, že prvními létajícími obratlovci se stali pterosauři. Nejstarší doklady pterosaurů pocházejí z Itálie, z vrstev ze středního triasu, nejstaršího období druhohor. Tito triasoví pterosauři však už byli, co se stavby těla týče, takříkajíc „hotoví“; jejich vývoj tedy musel proběhnout dříve. Je dokonce možné, že k němu došlo už na sklonku prvohor, v období permu. Co se nejstarších ptáků týče, každý asi zná druhohorního praptáka archeopteryxe. Jeho fosilie byly nalezeny ve vrstvách takzvaných litografických vápenců u jihoněmeckého Solnhofenu. První netopýři se vznesli do vzduchu ve starších třetihorách. Co se dnes soudí o vzniku létajících obratlovců? Kdo byli jejich předchůdci a jak začali létat? Byly důvody pro vznik letu stejné u pterosaurů, ptáků i netopýrů? O tom hovoří paleontolog Oldřich Fejfar z Ústavu geologie a paleontologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze:
„To je zajímavá a velmi závažná otázka. Musíme si říci, že se jedná o počátek aktivního letu; pasivní letci mezi obratlovci jsou dobře známí. Známe létající drobné plazy nebo ještěrky, dokonce i létající žábu. I mezi savci jsou pasivně létající druhy, jako třeba poletucha nebo někteří vačnatci. Jsou to živočichové, kteří roztáhnou čtyři končetiny, mezi nimiž je napjatá blána a vznášejí se ze stromu na strom. Typické pro tyhle pasivně létající živočichy je to, že žijí na stromech. Ten jejich pohyb ze stromu na strom se vyvinul, aby nemuseli přistát na pevnině nebo na souši, která je pro ně nebezpečná... Aktivní letci jsou, jak jsme už řekli, mezi bezobratlými, hmyzem. U obratlovců je to překvapivě pouze ve třech případech. Jsou to pterosauři, pak to jsou ptáci a nakonec během nejstarších třetihor vznikli ti poslední, kteří rovněž aktivně létají, a to jsou netopýři nebo správně letouni. A teď k té otázce, jak ten aktivní let vzniká. Nejde jen o to "vzlétnout". Nejdříve je nutná přestavba přední končetiny, která vytvoří křídlo; ta musí být samozřejmě opatřená zvláštním svalstvem, musí mít zvláštní stavbu kosti a zejména musí mít nervstvo, které ovládá pohyb těch křídel.
V této souvislosti přišel na takovou spásnou myšlenku jeden americký profesor na univerzitě v Yale ve státě Connecticut, John Ostrom, který vytvořil teorii, že to mávání u všech třech skupin aktivních letců, u létajících plazů, praptáků i letounů, souvisí nějak s lovem létajícího hmyzu. Tito živočichové na počátcích svého vývoje museli těmi křídly lapat hmyz - tak, že sevřeli křídla takzvaným abdukčním pohybem. To je takový zvláštní pohyb jakoby směrem k tělu, který děláme i my, když třeba tleskáme nebo když chytáme míč. A tato lapací činnost při lovu stála podle Ostroma na počátku všech těch tří skupin. Když tuto myšlenku v roce 1976 vyslovil na jedné přednášce v Londýně, tak kolem toho vznikla velká diskuse, ale nakonec se zjistilo, že žádná jiná smysluplnější teorie neexistuje. Teorie lapání na počátku vzniku aktivního letu, i když vypadá na první pohled dost zvláštně, je tedy platná.“
Zdá se tedy, že už známe důvod a základní mechanismus, který v různých dobách vedl ke vzniku všech tří skupin létajících obratlovců. Přesto jsou mezi pterosaury, ptáky a netopýry velké rozdíly, upozorňuje Oldřich Fejfar. Od samého počátku...:
„Pterosauři a netopýři byli určitě původně stromoví živočichové. O tom svědčí už ta jejich zvláštní struktura nohou a to, že se pohybují v korunách stromů. Hmyz lapali tak, že startovali ze stromu. Narozdíl od těchto dvou skupin ptáci lovili úplně jinak. Ptáci jsou původem dinosauři a dá se o nich skutečně plným právem říct, že jsou létající dinosauři. Vyvinuli se z jedné skupiny dinosaurů, kteří se pohybovali na zadních nohou a byli to velmi rychlí, hbití a já rád říkám, dokonce bleskurychlí lovci. Byli to lovci, tajemstvím jejichž lovu byla extrémní rychlost, kterou doběhli tu kořist a chytili ji. A jedna skupina těch běhajících dinosaurů měla takovou zvláštní vlastnost - měli lapavé ‚ručičky‘. Říkám jim zdrobnělinou ‚ručičky‘, protože ty končetiny nebyly u většiny z nich veliké. Byly to drobné přední končetiny, které už se nepodílely na pohybu na zemi, ale to zvíře, když rychle běželo, je mělo napřažené dopředu a jejich sevřením chytalo hmyz. Dokonce pro tuto skupinu dinosaurů byla vytvořena zvláštní větev, které se říká Maniraptora, to znamená lovci, kteří lovili rukama. Je to taková hezká latinská vazba - maniraptor. A k těmto maniraptorům patří celá řada dinosaurů z těch solnhofenských vrstev; maniraptorem byl prakticky i archeopteryx, u kterého se zachovalo zázračným způsobem peří.
Paleontologové vždycky říkají, a říká se to také ve všech učebnicích, že kdyby se u archeopteryxe nezachovalo peří, tak bychom ho všichni pokládali za normálního běhajícího maniraptora, protože archeopteryx je ještě dinosaurus. Celá jeho stavba je taková lehoučká kostra, která má přední končetiny stavěné jako maniraptor a ty jsou okřídlené. Teď ovšem do té celé historie vstoupilo další naleziště, které je mladší o 25 milionů let, už to není svrchní jura jako v těch solnhofenských vápencích, ale spodní křída v severovýchodní Číně, v oblasti, která se nazývá Jixian a tam jsou takové zvláštní vrstvy, které jsou ideální pro zachovávání fosilií. Jsou dokonce, řekl bych, ještě lepší než ty solnhofenské vrstvy, protože jsou to jemné, pudrovité sopečné popely, které tu krajinu posypaly po nějakém výbuchu daleké sopky. Zároveň se ty popely dostaly do jezer, která byla obklopena bohatou vegetací a všechno, co ty popely zakryly, se tam ideálním způsobem zachovalo. Jsou tam zachované žáby, hmyz, a protože ty vrstvy měly takovou jemnou živičnou, jak v geologii říkáme bituminózní, příměs, tak se tam zachovávají i měkké tkáně - to znamená i rohovina a peří. To peří se zachovává dokonce mnohem lépe než v těch solnhofenských vrstvách; je zachováno jako takové, jsou to fosilizovaná pera, většinou takovou černou barvou. A tam jsme s překvapením zjistili, že tihleti maniraptoři, utíkající dinosauři, měli rovněž peří, a to peří se zachovalo u některých takovým zvláštním způsobem na předních končetinách, které ještě nebyly použity k letu, ale jako lapák na hmyz. Bylo to ideální řešení. To znamená, že v těch křídových vrstvách severovýchodní Číny je doložena taková zvláštní skupina těchto dinosaurů, kteří se nezávisle proměňovali v aktivní letce.“
Podívejme se na křídla pterosaurů a ptáků, dvou skupin létajících obratlovců, které v období druhohor žili společně, pohledem anatoma. Jak moc se jejich křídla od sebe lišila?
Oldřich Fejfar: „Mezi stavbou křídel pterosaurů a ptáků je nebetyčný rozdíl. Zatímco ptáci použili velice šikovně toho peří, pterosauři měli mezi prstními články čtvrtého prstu a tělem napjatou kožovitou blánu, která byla dost podobná bláně netopýrů. Nebyla s ní totožná, což vyplývá taky z toho, že netopýři nebo letouni jsou savci, kdežto pterosauři byli vlastně plazi. Pterosauři byli původně malí ještěři, kteří žili na stromech; prodloužily se jim ty čtvrté prsty a vyvinul se u nich lapací efekt lovu létajícího hmyzu. Vytvořili takový zvláštní model, který by se na první pohled ve srovnání s ptáky mohl zdát velmi nešikovně řešený. To křídlo je tak neobvyklým způsobem opatřeno blanou, že je opravdu velmi zvláštní, že ti živočichové se dokázali dostat do vzduchu. Navíc byli tak úspěšní, že žili celých 180 milionů let během druhohor a byli to aktivně létající letci. Ptáci, kteří vznikali hlavně v období spodní křídy, je svou konkurencí jednoduše nedokázali vymáčknout z vývoje.“
To dokázala až velká katastrofa na konci druhohor, kterou nepřežili pterosauři, ale ptáci ano... My se ještě na chvíli vrátíme do období, kdy obě tyto skupiny létajících obratlovců vznikaly. Možná je vám divné, jak je možné, že se dosud nepodařilo najít některé z přechodových článků jejich vývoje. U mnoha druhů nejsou známí předchůdci – doslova jako by spadly z nebe. Netýká se to jen pterosaurů a ptáků, ale prakticky všech přechodových období a forem v historii Země. Podle Oldřicha Fejfara to ale žádná záhada není:
„To vysvětlil už v roce 1859 ve svém spise O původu druhů prostřednictvím přirozeného výběru Charles Darwin. V 10. kapitole o nedostatečném záznamu tvrdí, že počátky jednotlivých skupin jsou proto vždycky tak náhlé a bez přechodu, protože k jejich vzniku dochází ve zvláštním prostředí, které nemá naději na uchování ve vrstvách – to je právě ta ‚nedostatečnost geologického záznamu‘. Spočívá v tom, že rozkolísané neklidné prostředí nemá většinou takové sedimentární okolnosti, aby se v nich ty fosílie zachovaly. Proto jsou nálezy prvních pterodaktylů ze svrchního triasu severní Itálie ‚hotové‘ a my známe ten model už dokonale vytvořený.“
Proč a jak patrně začali někteří obratlovci létat nám za pomoci nejnovějších vědeckých poznatků vysvětlil Oldřich Fejfar z Ústavu geologie a paleontologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze.
Vysíláno v Planetáriu č. 25/2010, 19. - 25. června. Repríza z března 2009.
Přepis: NEWTON Media, a.s., redakčně upraveno.
Kompletní rozhovor si poslechněte ZDE (12:55).
Nejposlouchanější
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Kdo jste vy? Klára, nebo učitel?
Tereza Kostková, moderátorka ČRo Dvojka
Jak Klára obrátila všechno vzhůru nohama
Knížka režiséra a herce Jakuba Nvoty v překladu Terezy Kostkové předkládá malým i velkým čtenářům dialogy malé Kláry a učitele o světě, který se dá vnímat docela jinak, než jak se píše v učebnicích.
