Proč ptáci začínají zpívat v únoru, i když mrzne

Galerie fotek: Proč ptáci začínají zpívat v únoru, i když mrzne

1 / 3

Oko v hlavě, které se nedívá ven

Že ptáci „vidí“ světlo mozkem, tušil už v 60. letech americký biolog Michael Menaker. Pracoval s vrabci domácími a zjistil, že ptáci, kteří přišli o zrak, dál reagují na střídání světla a tmy. Když jim pod kůži na hlavě vstříkl černou tuš nebo saze, citlivost na světlo ztratili. Když jim naopak vytrhal peří na temeni, aby k mozku proniklo víc světla, reagovali silněji. Jeho tým nakonec došel k závěru, že o růstu varlat u vrabců podle ročního období rozhodují světločivné buňky v mozku, a ne oči.

Kde přesně tyto buňky sedí, odhalil až o půl století později japonský biolog Takaši Jošimura z univerzity v Nagoji. V roce 2010 jeho tým popsal v časopise PNAS, že hluboko v hypotalamu křepelek se nachází světločivný pigment zvaný opsin 5. Reaguje hlavně na krátkovlnné světlo od ultrafialového po modré, které projde peřím, kůží i kostí. Pokusy ukázaly, že ptáci se zakrytýma očima a bez šišinky stále poznali, že se den prodlužuje.

Ještě zajímavější je, co se děje potom. Už v roce 2008 Jošimurova skupina v časopise Nature ukázala, že stačí jediný dlouhý den. Asi čtrnáct hodin po svítání toho prvního delšího dne se v podvěsku mozkovém křepelky zapne gen pro hormon TSH. Ten v mozku aktivuje hormon štítné žlázy a ten spustí kaskádu, která vede k uvolnění pohlavních hormonů. Jaro tedy u ptáka začíná v hlavě, dlouho předtím, než venku roztaje sníh.

Testosteron přestaví mozek

Pohlavní hormony, hlavně testosteron, pak dělají s ptačím mozkem něco, co u savců nemá obdoby. Americký neurobiolog Fernando Nottebohm v 80. letech zjistil, že u kanárů se oblasti mozku řídící zpěv každé jaro zvětší a na podzim zase zmenší. Nejde o drobnost. Hlavní „pěvecké centrum“ zvané HVC roste hlavně tím, že do něj přibývají úplně nové nervové buňky. Když vědci podali testosteron dokonce i samicím kanárů, které běžně nezpívají, jejich pěvecká centra narostla také.

Celý řetězec tedy vypadá takto: delší den, signál z mozku, hormony, růst pěveckých center, zpěv. A důležité je, že nic z toho nezávisí na teplotě.

Kolik světla přibude v únoru

Pro ptáka je únor měsíc, kdy se kalendář dává do pohybu opravdu rychle. V Praze je kolem zimního slunovratu světlo zhruba osm hodin. Na začátku února už přes devět a na konci února skoro jedenáct. Během února tak den přibývá tempem přibližně tři a půl minuty denně, a to je změna, kterou ptačí mozek bezpečně zaznamená.

Proč se ptáci neřídí raději teplotou? Protože počasí lže. Teplý týden v lednu může vystřídat třítýdenní mráz a pták, který by se podle něj začal chystat na hnízdění, by doplatil. Délka dne je naproti tomu stejná každý rok na den přesně. Pro zvíře, které se potřebuje připravit na jaro s předstihem, je to nejspolehlivější hodiny, jaké příroda nabízí.

Že tenhle mechanismus občas vede k omylu, popsal v magazínu Avifauna český fotograf a pozorovatel ptáků David Říha. Kolem 1. října je den zhruba stejně dlouhý jako kolem 12. března. Někteří ptáci proto na podzim krátce zazpívají, jako by přicházelo jaro, protože jim hormony na chvíli říkají totéž.

Mráz zpěv ztlumí, ale nevypne

To neznamená, že je ptákům zima jedno. Zpěv stojí energii a po mrazivé noci jí mají málo. Britský ekolog Robert Thomas z Cardiffské univerzity zjistil, že červenky, které ráno zpívaly víc, přes den méně přibraly na váze. V jiné studii s Innesem Cuthillem ukázal, že červenky zpívaly při ranním chóru víc ve dnech, kdy měly ráno vyšší hmotnost, tedy víc rezerv.

Ještě rozsáhlejší data přinesli němečtí vědci z Mnichovské univerzity. Během osmi let provedli ve dvanácti hnízdních populacích sýkor koňader jižně od Mnichova přes 6 500 simulovaných vpádů na cizí teritorium. Pustili sýkorám nahrávku cizího samce a sledovali, jak se brání. Výsledek publikovaný v roce 2020 v časopise Ethology: v chladnějších dnech koňadry zpívaly méně a místo toho víc varovaly kratšími a levnějšími hlasy. Pták v mrazu tedy neztratí chuť bránit své území, jen šetří.

Starší výzkumy střízlíků a koňader ukázaly, že v lednu a únoru se začátek ranního zpěvu posouvá podle výkyvů teploty. Po studené noci začnou koňadry zpívat později. Teplota tedy rozhoduje o tom, kolik a v kolik ptáci zazpívají v konkrétní den. O tom, zda vůbec začne pěvecká sezona, ale rozhoduje světlo.

Proč tak brzy? Kvůli nemovitostem

Zbývá otázka, proč ptáci nepočkají do dubna, kdy je tepleji. Odpověď zná každý, kdo shání byt. Nejlepší místa se rozeberou dřív, než o nich ostatní vědí.

Sýkory, kosi a další ptáci, kteří u nás přezimují, mají oproti tažným druhům velkou výhodu: jsou na místě. Kdo si v únoru a březnu zpěvem vymezí kvalitní teritorium s dobrou dutinou a dostatkem potravy, má v dubnu, kdy přijde čas na snůšku, vyhráno. Zimní hejna se proto na konci zimy rozpadají a samci začnou mezi sebou zpěvem vyjednávat hranice. Zpěv je přitom levnější než rvačka. Kdo zpívá hlasitě a vytrvale, dává sokům najevo, že je v dobré kondici a nevyplatí se s ním pouštět do boje.

Zvláštní případ je červenka. Ta zpívá celou zimu, protože si na rozdíl od většiny ptáků drží teritorium po celý rok. Zimní zpěv červenek je tišší a nesouvisí s lákáním partnerky. A zpívají i samice, které si brání vlastní zimní revír. Prokázal to už v roce 1924 J. P. Burkitt v Severním Irsku, když ptákům jako jeden z prvních nasadil barevné kroužky a začal je rozlišovat jednotlivě.

Světlo z lampy jako falešné jaro

Pokud ptáci řídí sezonu světlem, co se stane, když jim lidé světlo přidají? Tady začínají nejnovější a nejznepokojivější výsledky.

V roce 2010 publikoval tým Barta Kempenaerse z Institutu Maxe Plancka pro ornitologii v Seewiesenu v časopise Current Biology studii z lesa, kterým vedla osvětlená silnice. Samci čtyř z pěti sledovaných druhů začínali pod lampami ráno zpívat dřív než jejich sousedé ve tmě. U modřinek to byly v průměru tři minuty, u červenek zhruba hodina. Samice modřinek pod lampami snášely vejce v průměru o den a půl dřív. A samci z osvětlených okrajů lesa byli dvakrát úspěšnější v páření s cizími samicemi než jejich sousedé.

Stejný tým pak v roce 2015 nahrával zpěv na dvanácti lesních lokalitách v jižním Německu od 6. ledna do 17. dubna, přičemž polovina míst byla osvětlená pouličními lampami. Červenky, kosi a koňadry tam, kde v noci svítilo světlo, začaly s ranním zpěvem dřív v roce. „Naše výsledky podporují hypotézu, že umělé noční osvětlení mění přirozené sezonní rytmy nezávisle na dalších vlivech města,“ napsali autoři.

Nejsilnější důkaz přinesl Jesko Partecke, rovněž z Institutu Maxe Plancka. Jeho tým nejprve nasadil kosům ve městě miniaturní měřiče světla a zjistil, že v noci na ně dopadá jen asi 0,2 luxu, tedy přibližně třicetina světla běžné pouliční lampy. Pak vystavil kosy z města i z lesa po deset měsíců v noci světlu o intenzitě pouhých 0,3 luxu. Samcům vystaveným tomuto slabému světlu dozrály pohlavní orgány v průměru téměř o měsíc dřív než ptákům, kteří spali ve tmě, dřív jim stoupl testosteron a během dne začínali zpívat zhruba o hodinu dřív. „Výsledky byly ohromující,“ řekl Partecke. Tak slabé světlo přitom stačilo k tomu, aby ptačí mozek „posunul“ kalendář.

Padesát minut zpěvu navíc

Loni v srpnu se ukázalo, že jde o celosvětový jev. Ekologové Neil Gilbert a Brent Pease publikovali v časopise Science analýzu 4,4 milionu nahrávek ptačích hlasů z občanského projektu BirdWeather, v němž lidé po celém světě nechávají běžet automatické mikrofony. Porovnali je se satelitními snímky nočního osvětlení. U 583 druhů ptáků zjistili, že na nejosvětlenějších místech zpívají ptáci v průměru o 50 minut déle denně: zhruba o 18 minut ráno a o 32 minut večer. Nejvíc to platilo pro druhy s velkýma očima a v hnízdní sezoně.

„Čekali jsme, že se ptáci světlu nějak přizpůsobí, ale nečekali jsme, že to bude mít tak velký dopad,“ řekl Neil Gilbert. Zda to ptákům škodí, zatím nikdo neví. Mohou přicházet o spánek, ale také mohou mít víc času na shánění potravy pro mláďata.

Rozjet motor ještě neznamená vyjet

Zpátky k ostříhaným sýkorám z Nizozemska. Jejich pohlavní orgány rostly rychleji, ale vejce snesly ve stejnou dobu jako sýkory s neporušeným peřím. Světlo tedy pták používá jako startovní signál, který ho připraví. Kdy přesně začne hnízdit, si pak doladí podle teploty, množství potravy a stavu přírody kolem.

Proto únorový zpěv dává smysl i v mrazu. Sýkora na zasněžené větvi nepředpovídá oteplení a nehlásí, že je jaro. Ohlašuje sousedům, že tohle místo je její a že bude připravena, až jaro opravdu přijde. Zpívá podle hodin, které se rok co rok nezpozdí ani o minutu. Jenže ve městech jim lidé k těm hodinám přidali lampy, a ptáci pod nimi dnes žijí trochu v jiném roce než jejich příbuzní v tmavém lese.