Velké biologické téma už máme vlastně za sebou, když jsme ve fyzice probírali kladnou a zápornou zpětnou vazbu a rovnovážné děje.
Živá příroda je téměř nekonečnou studnicí souvislostí právě proto, že jednotlivé organismy jsou odkázány jeden na druhý (kdy si to asi uvědomí člověk?) a o většině těchto vztahů nemají lidé zatím ani tušení (Není divu, že došlo k takové spoustě dobře míněných chyb, při ovlivňování přírody.)
Druhým zdrojem souvislostí jsou fantastické schopnosti živých tvorů využívat fyzikální zákony. Vždyť mnoho vynálezů objevily živé organismy dávno před člověkem (a člověk často opisoval), mnoho jejich vynálezů člověk zatím neumí napodobit (třeba pavoučí vlákno je nepřekonaným vzorem pevnosti a ohebnosti), samy pak jsou obrovským příkladem účelnosti a šetrnosti.
Navíc nám život ukazuje pravou míru pro zálibu v zobecňování. Většina pravidel, o kterých budeme mluvit má spoustu výjimek, kterou neznamenají nic jiného (stejně jako v případě černochů na začátku našeho putování), že někdo vymyslel fígl, který znamená ještě větší výhodu.
1. Proč jsou lední medvědí největší
Jedním takovým pravidlem je, že příbuzné druhy teplokrevných živočichů, se zvětšují směrem od rovníku k pólům. Známým příkladem jsou u savců medvědi (největším žijícím medvědem je medvěd lední) u ptáků pak tučňáci (nejmenší z nich tučňák galapážský žije na rovníku, největší tučňák císařský v Antarktidě). Nejdůležitější stopou při pátrání po výhodě, která nutí živočichy ve studených oblastech více růst, bude fakt, že tento zákon neplatí pro studenokrevné živočichy. Výhoda, kterou větší vzrůst poskytuje, se zřejmě projeví pouze v případě, že živočich udržuje svoji tělesnou teplotu. Ve studených oblastech jde zejména o šetření teplem.
Použijeme rozbor podobný problému s létajícím prachem. Tepelné ztráty živočicha, kromě dokonalosti tepelné izolace (která nezávisí na velikosti) závisí přímo úměrně i na povrchu těla živočicha (přes dvojnásobný povrch unikne dvojnásobek tepla). Zdálo by se, že zvířata se chovají nesmyslně (rostou velká, aby měla větší ztráty tepla), musíme si ale uvědomit, že s velikostí roste nejen povrch (jako druhá mocnina), ale i objem (laicky velikost vnitřku zvířete) a hmotnost (a to jako třetí mocnina). Je-li tedy tučňák císařský dvakrát větší než tučňák galapážský, měl by přibližně čtyřikrát větší ztráty tepla (za poměrně uhozeného předpokladu, že oba druhy tučňáku mají stejnou tepelnou izolaci), ale dokonce osmkrát větší objem a hmotnost (množství tuku, krve apod.). Větší velikost je tedy výhodou (v případě rozumného dostatku potravy).
Podobné řešení má záhada nenažraných myší. Když budete porovnávat absolutní množství potravy, které denně potřebuje slon a myš, zjistíte samozřejmě, že slon spotřebuje mnohem víc, ale pokud byste porovnávali množství potravy vzhledem k tělesné hmotnosti dopadne porovnání opačně a to docela hrozivě, protože myš sežere možná dvakrát[1] tolik. Vysvětlení není po předcházejícím odstavci těžké. Myš má sice miliónkrát menší hmotnost, ale jenom desettisíckrát menší povrch těla (ten spolurozhoduje velikosti tepelných ztrát). Musí tedy do udržení své tělesné teploty investovat daleko více než slon (a tedy i víc jíst).
?? Otázky
Ø Jak je možné, že hadi mohou jíst i jednou za několik měsíců, zatímco pro savce, je nutný daleko častější příjem potravy.
2. Proč nejsou gigantičtí pavouci
Noční můrou mnoha lidí je představa obrovského hmyzu. Proč je hmyz (jinak bezkonkurenčně nejúspěšnější skupina živočichů) tak malý (maximálně centimetry, deset cm a více jen výjimečně)? Zdánlivě tomu nic nebrání.
Prvním důvodem, který nás napadne, je neexistence vnitřní kostry. Jedním z problémů, se kterým se každý živočich musí potýkat je gravitace (a kvůli ní hmotnost vlastního těla). Příkladem tohoto problému jsou sloni, kteří se mohou v případě, že špatně leží, udusit vlastní vahou (tento problém se řeší v každém přírodovědném pořadu, kde uspávají slony). Obratlovci řeší tento problém vnitřní kostrou (osa těla, která ho drží pohromadě). Hmyz má pouze vnější kostru (většinou chitinový krunýř), který plní tuto funkci dobře u malých živočichů ale jako opora většího těla je podstatně horší (všimněte si, že vnitřní kostra se dnes používá ve stavebnictví místo vnější u mnoha staveb. Mrakodrapy už nemají nosné obvodové zdivo, ale několik nosných sloupů uvnitř. Za jistý typ vnitřní kostry je možné považovat lano u vysutých mostů, které nese tíhu mostu místo vlastní vozovky).[2]
Tento důvod však nemůže být jediný, protože problémy s gravitací se dají vyřešit přesunem do vody, kde žijí i jediní několika metroví zástupci bezobratlých – hlavonožci. Druhým problémem, který může velkým živočichům komplikovat život, je distribuce látek nutných k udržení chodu organismu – živin, vody a kyslíku. U obratlovců tento úkol zjišťuje krev (s pomocí plic, žaludku, střev a dalších orgánů). U hmyzu je rozdělen. Krev rozvádí pouze živiny a vodu, okysličování těla, zajišťují vzdušnice – tenké trubičky, vedoucí od povrchu těla k jednotlivým orgánům. A ty jsou druhým (asi i hlavním) důvodem. Platí opět naše zákony mocnin, dvakrát větší živočich má osmkrát větší hmotnost (a tím i osmkrát větší spotřebu kyslíku), jeho povrch je však jenom čtyřikrát větší (proto už z našeho hlediska malí živočichové nemohou dýchat jenom povrchem těla). Lidské plíce jsou velice důmyslnou spletí komůrek a cestiček, která zvětšuje plochu, na které přechází kyslík ze vzduchu do krve (U normálního člověka prý odpovídá ploše fotbalového hřiště). Pro hmyz znamená větší tělo, více vlásečnic a tedy více prázdného prostoru uvnitř těla. Navíc (a to je asi nejdůležitější) oběh vzduchu ve vlásečnicích není zcela nucený (U člověka zajišťuje dýchání neustálý přívod čerstvého vzduchu do plic tím, že vydýchaný vzduch je z velké části vytlačen ven a na jeho místo přijde vzduch čerstvý.) a svou roli hraje i difůze, jejíž účinnost s rostoucí délkou rychle klesá. Metrový hmyzák by to tedy asi nevydýchal a za chvíli by se sám udusil.
?? Otázky
Ø Proč největší živočichové žijí ve vodě?
Ø Proč největší druhy ptáků nelétají?
Ø Jakým způsobem řeší rostliny transport vody od kořenů k listům? Pátrej ve fyzice a potom zkus vysvětlit, proč se tento jev nemůže využít k čerpání vody do přečerpávacích elektráren.
3. Nevěra
Nakrátko se ještě vrátíme k ptákům a rozdílům mezi pohlavími (V části nazvané fyzika jsem zmiňoval, jak pávům narostla nádherná křídla na ocasech.). Kromě druhů, kde je rozdíl mezi samcem a samičkou obrovský (kachna vypadá vůči kačerovi jako chudá příbuzná), jsou i druhy, kde obě pohlaví vypadají stejně. Kromě způsobů namlouvání souvisí rozdílnost pohlaví i s péčí o mláďata, protože právě druhy, kde jsou obě pohlaví stejná, se v péči o potomstvo střídají.
Podobný efekt existuje i u lidí. Je všeobecně známo, že průměrný muž má větší sklon k nevěře než průměrná žena, ale ačkoliv mužskou nevěru nepovažuje za příliš odsouzeníhodnou, ženskou nevěru odsuzuje daleko více než ženy mužskou. Toto na první pohled zcela rozporuplné chování docela pěkně pasuje s rozdílnými investicemi obou pohlaví do rozmnožování. Základním předpokladem je, že zvířata se chovají tak, aby měla co nejvíce potomků (to platí o neuvědomělém chování, uvědomělé chování je samozřejmě jiné a závisí na množství dalších faktorů). Muž má velké množství spermií a v okamžiku, kdy se mu podaří počít s nějakou ženou dítě, má zaručené rozšíření svých genů, i kdyby do tohoto potomka již neinvestoval žádnou další pozornost. Proto se může ihned začít snažit počít s další ženou další dítě (ta první totiž v nejbližším roce žádné další dítě nevychová). Oplodněná žena ve svém vlastním zájmu bude o dítě pečovat, i když ji jeho otec opustí, právě proto, že na další rozmnožení má šanci až přibližně za rok. Tímto způsobem je muž k nevybíravosti ohledně sexuálních partnerek, zatímco žena je daleko vybíravější a roli v jejím výběru hraje i to, zda muž dokáže vzbudit dojem, že ji neopustí (zde je asi důvod proč ženy slyší na „věčnou lásku“ a podobná přehnaná tvrzení).
Vysvětlení rozdílného vztahu k nevěře může být stejně elegantní. Protože potomci s péči obou rodičů mají větší pravděpodobnost přežití, vybírá si většina mužů ženu, se kterou sdílí péči o potomstvo. Při výběru této partnerky hraje jednu z nejdůležitějších rolí „slušnost“ tedy vlastnost, která při výběru partnerky na jednu noc muže vůbec nezajímá. Důvod je i tady jednoduchý. Muž investuje do péče o potomky své partnerky, aniž by měl jistotu, že se jedná o jeho děti. Tu jistotu mu dodává právě „slušnost“ jeho partnerky. V případě, že dítě nebude jeho, investoval by všechnu námahu bez jakéhokoliv efektu. Ženě tato nejistota nehrozí, protože o každém dítěti, které porodí si může být jistá, že je její.
Předchozí odstavce nevysvětlují vše a rozhodně neznamenají obhajobu jakéhokoliv chování, spíše se snaží o odhalení vlivů, které také formují lidské chování.
?? Otázky
Ø Muži dávají při výběru partnera daleko větší důraz na vzhled než ženy, které zase daleko více preferují inteligenci nebo společenské postavení partnera. Proč?
?? Otázky na další souvislosti:
Ø Proč jsou rychlí běžci (například gepard) málo vytrvalí?
Ø Kolibříci jsou jediní ptáci, kteří dokáží stát v letu na místě, mají ze všech teplokrevných živočichů nejvyšší tělesnou teplotu, živí se pouze nektarem z květů (vysoce energetická strava) a jsou nejmenší ze všech ptáků. Najdi, co nejvíce souvislostí mezi těmito fakty.
[1] To číslo je pouze ilustrativní, opravdu nevím jaký ten poměr je, jenom vím, že mě zaujal natolik, že jsem si ho to zapamatoval.
[2] další obrovskou výhodou vnitřní kostry je snazší růst. Vnitřní kostra může růst průběžně s tělem a odpadá nutnost svlékání vnější kostry, kdy je živočich nejzranitelnější.