Student World

Už od dob Alexandera von Humboldta víme, že blíže k rovníku nacházíme více druhů, než když se od něj vzdalujeme. Tento fenomén, tzv. latitudinální gradient biodiverzity, je natolik do očí bijící, že může být s podivem, že dodnes intenzivně zaměstnává světovou komunitu makroekologů, do které patří i lidé z pracovní skupiny Davida Storcha na PřF UK.
Na první pohled by se mohlo zdát, že badatelské šťourání do takto zřejmého jevu je buďto vůbec zbytečné, anebo musí rychle přijít s nějakým vysvětlením, které bude znít naprosto banálně. Pokud se ale podíváme na spleť příčin a následků, které za latitudinálním gradientem biodiverzity stojí, věci se rychle zkomplikují. Dokonce až tak, že David Storch během podzimu 2012 ve své přednášce v rámci biologických čtvrtků vznáší pochybnost, zda je vůbec rozpletení kauzálních souvislostí v ekologii principiálně možné (více zde).
Řada vysvětlení latitudinálního gradientu během svého vývoje prošla – nebo prochází – patrným posunem od vysvětlení „ekologických“ (na poměrně jemné časové škále) k „evolučním“, tedy k dějům na velké časové škále. Právě z evoluční perspektivy se autoři pokoušejí otázku rychlosti evoluční diverzifikace nahlédnout: Podle metabolické teorie ekologie by se měla rychlost speciace a posléze i diverzifikace zvyšovat s spolu rychlostí metabolismu. Rychlostí metabolismu by se totiž podle této teorie měly řídit prakticky všechny biologicky relevantní rychlosti (rychlost růstu, reprodukce, atd.). Pokud je tomu tak, vyplývá z toho, že speciace by na teplotě prostředí (na globální škále řízené především zeměpisnou šířkou) měla vykazovat jinou závislost u ektotermů (studenokrevných) než u endotermů (teplokrevných). Resp. u ektotermů by měla vykazovat pozitivní závislost, zatímco u endotermů ne, protože jejich teplota se umí regulovat nezávisle na té vnější. Vzpomeňte si na ještěrky, které musí „provozní teploty“ dosáhnout ráno sluněním, zatímco vy se už s odpovídající teplotou budíte a můžete díky tomu jít teoreticky rovnou na lov. Rozpojení vnější a vnitřní teploty u teplokrevných by také mělo mít za následek i odpojení od vlivu vnější teploty na speciaci.
Autoři tedy srovnali dvě z tohoto hlediska kontrastní skupiny obratlovců: Mločíky (Plethodonthoidea) a šelmy (Carnivora). Takto úzký výběr se opíral především o požadavek, aby analýza pracovala s ucelenými soubory dat, tedy aby pro obě skupiny byla kompletní představa o evoluční historii i o areálech rozšíření. Šelmy asi není třeba představovat, ale méně známé mločíky možná trochu ano. Jde o ocasaté obojživelníky s těžištěm diverzity v Jižní a Severní Americe, kteří nemají plíce a dýchají celým povrchem těla. Pro účely této studie ale bylo podstatné, že jde o skupinu srovnatelnou s šelmami z hlediska rozlohy geografického rozšíření, pokrývajícího různé klimatické oblasti, i z hlediska počtu druhů, byť jde o skupinu evolučně starší.
Výsledky studie v souladu s metabolickou teorií ukázaly pozitivní závislost diverzifikace na teplotě u mločíků, zatímco u šelem se ukázala závislost negativní. Možná se ptáte proč ne žádná, ale negativní? Ono totiž to rozpojení teploty vnější a vnitřní stojí o to víc energie (vyšší metabolismus), čím větší je rozdíl mezi vnější a vnitřní teplotou, což známe velmi dobře z vlastní zkušenosti. V chladných oblastech se tedy metabolismus endotermů teoreticky zvyšuje, zatímco u ektotermů snižuje, je-li ještě jaký. Jak sami autoři připouštějí, není to stále důkaz toho, že je diverzifikace řízena přímo rychlostí metabolismu – stále jsou ve hře ještě další neznámé (např. vliv velikostí populací na pravděpodobnost speciace a především extinkce) -, nepodařilo se to na druhou stranu ale ani vyvrátit a práce tak představuje další kostku rozestavěné mozaiky našeho poznání toho, zda je metabolická teorie ekologie opravdu tak univerzální jak vypadá.

Původní článek:
Temperature dependence of evolutionary diversification: differences between two contrasting model taxa support the metabolic theory of ecology,
A. Machac, J. Zrzavý, J. Smrčková & D. Storch, Journal of Evolutionary Biology 25 (2012), 2449-2456

Zpracoval: Jakub Žárský

Převzato z popularizační rubriky Přírodovědecké fakulty UK Praha

autor