S čím evoluce hmyzích instinktů nepočítala

Otázku Proč hmyz v noci létá ke světlu zaslal redakci Vesmíru pan P. Uttendorfský a já bych ji ještě doplnil: i když ho to často stojí život. Na takto formulovanou otázku není jednoduchá odpověď už proto, že ne každý hmyz, který je aktivní v noci, reaguje na světlo pozitivně. Pro vysvětlení motivů okřídleného šestinožce, který se bezhlavě řítí k plamenu svíčky a po několika divokých kličkách v něm spáchá sebevraždu, je třeba nabídnout poněkud širší pohled na mechanizmy ovládající hmyzí chování a orientaci.

Hned na okraj musím zdůraznit ošidnost otázek začínajících slůvkem PROČ v souvislosti s živočichy, jejichž chování je založeno na jiných principech a mechanizmech než chování naše. Chování hmyzu je ovládáno především instinkty, což jsou v biologickém smyslu vrozené reakce na rozmanité podněty, s nimiž se jedinec v nejrůznějších předvídatelných situacích setkává. Pro jejich provedení nepotřebuje žádné předchozí zkušenosti, což zvyšuje jeho naději na přežití, neboť mu to umožňuje reagovat vhodným způsobem ihned, jakmile se s problémem poprvé setká. Pro krátkověkého tvora je to neocenitelná výhoda. V chování vyšších živočichů včetně člověka naopak převládá jednání, jež je výsledkem určité předchozí zkušenosti. Asi nejjednodušší formou učení je habituace (uvykání) jejímž cílem je nereagovat na podnět, po němž nenásleduje ani odměna, ani trest. Nejsložitější formou učení je uvažování, proniknutí do podstaty věci, řešení problému abstraktní úvahou, jinými slovy učení bez nutnosti prakticky problém vyzkoušet a poučit se z omylů. Není však výlučnou vlastností člověka, nejrůznější živočichové se učí například používat nástroje. Pro schopnost adaptivního chování je třeba, aby jedinci žili poměrně dlouho a měli složitější centrální nervový systém. Není proto překvapením, že prvky učení objevujeme u společenského hmyzu, jenž délkou života i velikostí a složitostí mozků předčí své solitérní příbuzné.

Vůbec nejjednodušší formou chování je reflex. K jeho provedení ani není potřeba mozek. Vnější podnět zaznamená smyslová buňka a předá informaci motorickému neuronu, který dá povel k odpovědi a tím se reflexní oblouk uzavírá. Kýchání, zívání a podobné projevy člověka jsou také výsledkem jednoduchého reflexního oblouku. Většinou mají povahu jednostupňové reakce vše nebo nic, neskládají se tedy už ze žádných podjednotek (jen zkuste zastavit kýchání nebo zívání, jestliže už bylo spuštěno).

Poněkud složitější chování představuje kineze, lokomotorická reakce postrádající směrovou (vektorovou) složku. Ilustruje ji například zběsilé vrtění housenky obaleče jablečného, kterou jsme vytáhli na světlo z jejího příjemně tmavého úkrytu v jádřinci červivého jablka. Intenzita kinetické reakce je úměrná stupni libosti podnětu, který ji vyvolal. Čím nepříjemnější podnět, tím silnější je reakce. V prostředí s gradientem intenzity takového podnětu organizmus dříve či později skončí v místě, které je pro něj nejpřijatelnější.

Jako taxi označujeme směrovaný pohyb buď k podnětu (pozitivní taxe), či od něj (negativní taxe). Předpokládá to už smyslovou výbavu, která je schopna určovat směr, odkud podnět přichází, a lokomotorický systém schopný korigovat odchýlení z daného směru. Taxe jsou podle povahy podnětu různé. Pohybová orientace ke světlu je fototaxe, reakci na chemický gradient označujeme jako chemotaxi, orientace vedoucí k dosažení kontaktu je tigmotaxe a orientace za pomoci zvuků fonotaxe. Všechny způsoby orientovaného pohybu si můžeme ilustrovat na chování dobře známých, i když nezvaných spoluobyvatel lidských příbytků švábů. Tento noční hmyz je negativně fototaktický jestliže náhle rozsvítíme v kuchyni zamořené třeba rusy domácími (Blatella germanica, menší okřídlení švábi), volně pobíhající hmyz bleskurychle osvětlený prostor vyklidí. Díky pozitivní tigmotaxi zmizí rusi ve štěrbinách, často nahloučeni jeden na druhého, což jim usnadňuje i chemotaktická orientace k agregačním feromonům, jež vylučují všichni jedinci včetně nedospělých nymf a svolávají se tím do houfu. Chemotakticky vyhledávají i potravu nebo pohlavní partnery, a to nejen švábi. Sameček a samička obřího švába madagaskarského rodu Gomphadorrhina se při námluvách dorozumívají strukturovanými zvuky, vydávanými prudkým vypouštěním vzduchu z průduchů vzdušnic. Reakce na takové syčení je příkladem pozitivní fonotaxe. Šváb syčí i při vyrušení či napadení, v tomto případě však má zvuk nepřítele odpudit, jde tedy o fonotaxi negativní.

Z uvedeného přehledu se zdá, že by to nejpravděpodobněji měla být vrozená pozitivní fototaxe, co nutí noční hmyz létat na umělé světlo. Podle hmyzích smyslových fyziologů to však není ten hlavní důvod. Existuje totiž ještě jeden druh orientace, který je nejspíš pro pochopení sebevražedného chování nočních šestinožců klíčový. Je to příčná neboli transverzální orientace. Dráha pohybujícího se hmyzu v tomto případě nesměřuje ani k podnětu, ani od něj, ale je vzhledem ke zdroji podnětu odchýlena o určitý neměnný úhel. U hmyzu je univerzálně rozšířená. Mnohé vážky nebo saranče zaujímají během dne různé postoje ke slunci. Za ranního chladu maximalizují hřejivé účinky jeho paprsků tím, že se k nim natáčejí bokem a vystavují jim co největší plochu těla. V poledním žáru nebo když se potřebují ochladit po dlouhém letu naopak nasměrují osu svého štíhle protáhlého těla přímo ke slunci, aby na něj dopadalo co nejméně paprsků. Jiným příkladem transverzální orientace je navigace letícího hmyzu vzhledem k světelným majákům na obloze. Dobře prozkoumaná je orientace podle polohy slunce u včel nebo pouštních mravenců. Jelikož se slunce během dne pohybuje, musí mít tento hmyz vynikající smysl pro čas, tedy jakési vnitřní hodiny, pomocí nichž kompenzuje měnící se úhel pohybu slunce po nebeské báni.

Ovšem i měsíc nebo hvězdy slouží nočnímu hmyzu coby navigační světelné majáky, podobně jako ptákům migrujícím v noci. S jednou věcí však evoluce hmyzích instinktů nepočítala: Že se objeví člověk a s ním i nepohyblivé zdroje světla, jako jsou plameny loučí, svíček nebo žárovky, které nebudou kdesi daleko na obloze, ale v lehce dosažitelné vzdálenosti. Udržuje-li letící můra neměnný úhel k nekonečně vzdálenému světelnému bodu, může vykonávat dlouhé přímočaré přelety. Jestliže ji však vrozený instinkt nutí udržovat stále stejný úhel letu i vzhledem k blízkému zdroji světla, směr jejího letu se musí odchýlit už po ulétnutí krátké vzdálenosti a dráha letu se plynule mění z přímočaré na spirálovitě zakřivenou se svítícím bodem ve středu spirály (obrázek). To je tedy alespoň částečné vysvětlení onoho zdánlivě nepochopitelného sebezničujícího chování tolika nočních motýlů, můr, jepic, chrostíků a mnohého dalšího hmyzu. Vysvětluje to, proč takový hmyz úporně krouží okolo žárovek pouličních lamp tak dlouho, dokud ho jejich žár nespálí nebo vysílením nepadnou. Intenzivní umělé světlo může navíc působit jako nadnormální (supernormální) podnět, tj. podnět, na nějž jedinec ovládaný instinktem nemůže nereagovat. Ostatně komerční úspěchy některých bohem nadprůměrně obdařených filmových hvězd jsou dokladem, že supernormální podněty fungují i u živočichů fylogeneticky mnohem pokročilejších.

Popsané chování transverzálně se orientujícího hmyzu sice dost věrohodně vysvětluje případy sebevražedných náletů nočního hmyzu do plamene, nedává však odpověď na otázku, proč vůbec hmyz na světlo reaguje. Je na to několik teorií. Podle jedné je pozitivní fotototaxe podstatou únikové reakce. Uvězníme-li vosu nebo mouchu v průhledné láhvi, sotva se dostane ven. Stačí však láhev obalit černým papírem a v několika sekundách je vězeň na svobodě. Také moucha vyrušená v přítmí místnosti obvykle skončí na okně. Podobně se pomocí světla orientují migrující druhy. Například právě dospělé okřídlené mšice zpravidla na rodných rostlinách nezůstávají, ale aktivně vzlétají k obloze podníceny ultrafialovou složkou jejího světla. Aktivním stacionárním letem (šlapou křídly vzduch jako my nohama vodu) se jen udržují ve vzduchu, na větší vzdálenosti jsou však unášeny vzdušnými proudy. Když hmyz spotřebuje většinu tělních zásob, tj. dochází mu palivo, jeho fotopozitivní reakce ke světlu oblohy se změní a mšice reaguje na zcela jinou barevnou oblast spektra, na světlo okolo vlnové délky 550 nm. A nejvíc světla této barvy odráží povrch listů zelených rostlin. Je to pěkný příklad, jak organizmus reaguje na změnu svého fyziologického stavu změnou instinktů.

Reakce hmyzu na světlo člověk často využívá. V tropech se každoročně na začátku období dešťů po prvním velkém nočním lijáku vyrojí jako na povel miriády pohlavních jedinců termitů a rozletí se zakládat nové kolonie. Kromě početných predátorů na tyto výroční svátky termití lásky nedočkavě čekají i domorodci a ve velkém chytají tučná létající sousta, zhotovují na ně okolo termitišť důmyslná světelná tenata a ve městech je sbírají pod pouličními lampami po tisících. Keňští školáci na to někde dokonce dostávají volno. Hmyz pojídají buď hned, čerstvý, nebo ho praží a melou na moučku, z níž připravují různé pamlsky. V okolí Viktoriina jezera a možná i jinde ve východní rovníkové Africe zase domorodci straží světelná tenata na pakomáry čerstvě se líhnoucí z vody či jiný drobný dvoukřídlý hmyz. Úspěšné úlovky se měří na kila. Uvážíme-li, že jeden takový pakomár váží sotva pár miligramů, masa polapeného hmyzu musí čítat miliony jedinců. Pro Afričany, ale nejen pro ně, jsou termiti a hmyz vůbec velkou pochoutkou, hodnotným bílkovinným doplňkem stravy i vítaným zpestřením jídelníčku. To jen naše euroatlantická civilizace je nad tento zdroj potravy arogantně povznesena.

I při jiných činnostech využívají lidé slabost nočního hmyzu pro umělé světlo. Entomologové-sběratelé chytají hmyz na osvětlené bílé plátno a znám nadšence, kteří pro vidinu vzácných úlovků vláčeli přenosný elektrický generátor i do amazonského pralesa. Entomologové pracující v aplikovaném výzkumu zase používají světelné lapáky pro monitorování výskytu hmyzích škůdců, neboť většina z nich patří v dospělosti k nočním druhům (obr. 2 a 3). Na světelné atraktivitě jsou založeny i komerčně vyráběné lapače, v nichž hmyz přilákaný světlem zabíjí elektrická mřížka pod vysokým napětím. Protože hmyz je většinou citlivější na UV světlo než na světlo viditelné, výbojka takového lapáku vydává světlo krátkých vlnových délek, které v očích hmyzu suverénně přesvítí ostatní světelné zdroje v místnosti, zatímco my je prakticky nevidíme. U nás elektrické lapáky zatím moc nezdomácněly, častěji se s nimi setkáme v teplejších krajinách a třeba ve Spojených státech bývají běžné v různých nočních restauracích, provozovnách rychlého občerstvení nebo i na terasách výstavných rezidencí. Lze tedy snad jen konstatovat, že lidský mozek, přecejen o něco větší, v těchto případech nad mozkem hmyzu boduje. V mnoha jiných situacích to však tak přesvědčivé není.