Ekologie dělaná páčidlem. A klíčové druhy, které vůbec nejsou klíčové

Rozmotávat to klubko tvrzení o páčidlech, hvězdicích a ekologii naruby je třeba už v 50. letech minulého století.

Licence | Některá práva vyhrazena

Foto | Erin / Flickr

Ekologie si totiž celé dekády ujížděla na konceptu potravních sítí, pyramid a řetězců. Zjednodušeně řečeno: schematickém popisu, kdo koho v tom kterém systému žere. V takové potravní pyramidě jsou tam někde dole u základny zastoupení primární producenti, nad nimi pak ční býložravci a celé to uzavírají predátoři usazení na pomyslném vrcholu. Nespornou výhodou takového popisu bylo, že ta pyramidální struktura se dala velmi snadně naroubovat na každý ekosystém.

Všude, ve vodním i suchozemském prostředí, na poušti, v korálovém útese či v pralese, totiž narazíte na primární producenty. Kterých je v daném systému co do biomasy opravdu hodně. Mohou to být třeba řasy nebo rostliny získávající energii z fotosyntézy. Je pak spásají nebo na nich jinak hodují ty druhy býložravé. Těch je sice hodně, ale o dost méně než predátorů, jimž zase za potravu slouží ony.

Taková idealizovaná potravní pyramida může mít X pater, může v ní figurovat Y organismů – ale v podstatě se dá nakreslit všude.

Pyramida postavená na špičku

Kromě toho bylo pro uvažování bádajících ekologů po desetiletí podstatné, že stabilita takové pyramidální struktury vycházela ze základny. Mělo se za to, že procesy v ní jsou řízeny bottom-up, odspoda. Jen pro příklad: když do ekosystému patřičně necitlivě sáhnete a uberete z těch primárních producentů, bude pak chybět potrava býložravcům. A těch pak bude méně pro predátory. Celé se to sesype, protože jste vytáhli nepatrný kamínek ze základů.

Přečtěte si také |

Návrat vlků do Yellowstone je hezká pohádka. K reintrodukci velkých šelem ale potřebujeme racionální vysvětlení

V těch padesátých a šedesátých letech se tohle schematické vnímání měnilo, pozornost odborníků se začala přesouvat k vrcholku pyramidy. K pojetí, že celá ta stabilita je dost možná vlastně řízená spíš top-down. Protože jsou to predátoři, kteří regulují početnost býložravců. Nebýt predátorů, býložravci by se přemnožili a zbaštili by všechny primární producenty.

Pyramida je tedy řízena svrchu a pro stabilitu ekosystému jsou podstatní predátoři. Tygři, kosatky a vlci. Jenže, jak to hodnověrně doložit a nevyvolat tím vědeckou válku mezi ekology?

Zastáncem toho top-down konceptu byl i zoolog a ekolog Washingtonské univerzity Robert Treat Paine III. Jehož metody byly, z hlediska tehdejších i současných konvencí, řekněme poněkud netradiční.

Zastával totiž krédo: „Chceš vědět, co to opravdu dělá? Tak to pořádně nakopni a dívej se.“ A právě on svým neotřelým přístupem přispěl k nastolení onoho nového obráceného konceptu. Byť tedy trochu jinak, než se očekávalo a než předpokládal on sám.

Bez hvězdic se slávky kalifornské v zátoce Makah přemnožily. Sám Paine byl ale překvapený, jak moc se přemnožily.

Licence | GNU Free Documentation License (Svobodná licence GNU pro dokumenty)

Foto | Paul Asman and Jill Lenoble / Flickr

Vyrazil do zátoky Makah ve washingtonské Clallam County, kde od kamenného podkladu zaplavovaných tůněk začal trhat hvězdice okrové (Pisaster ochraceus). Držely pevně, takže jinak než bez páčidla to nešlo. Co s nimi bylo dál? Těžko říct, zahazoval je totiž rovnou do moře. Té surovosti se nedopouštěl bezúčelně. Zajímal ho stav před zásahem a jeho následky.

Hvězdice sice nevypadá ani jako tygr, vlk nebo kosatka, ale v tom příbojem zaplavovaném ekosystému zátoky Makah byla jasným predátorem. Živila se totiž slávkami kalifornskými (Mytilus californianus), které tu v trsech porůstaly kameny. Když to zkrátíme, bez hvězdic se slávky přemnožily. Sám Paine byl ale překvapený, jak moc se bez svých hvězdicovitých predátorů přemnožily.

Hvězdice jsou klíčové

Ještě před akcí s páčidlem žilo v zátoce Makah patnáct různých druhů živočichů. Po třech letech bez hvězdic jich tu zůstalo osm, a po deseti letech tu už žily jen slávky. Naprosto dominovaly, doslova převálcovaly celou tu příbojovou zónu tůní. Byly jich, vyjádřeno ve váze biomasy, tuny. A to přitom odtud zmizely jen desítky hvězdic okrových. Ekologický koncept top-down řízení to dost názorně ilustrovalo.

Zmizel vrcholový predátor a tenhle malý ekosystém se sesypal.

Robert Paine o tomhle experimentu s páčidlem sepsal studii, která vyšla v roce 1966 v American Naturalist, a v níž popisoval, jak jeden jediný druh může mít až neúměrný vliv na celé ekologické společenstvo. Přitom úplně neoperoval s nějakým top-down řízením (které ale velmi slušně doložil), ale spíše se stabilitou a komplexností potravních sítí.

Byl si totiž vědom toho, v jakém nepoměru byly jednotky predátora, hvězdice, k tisícům jednotek býložravce, slávky. Ta hvězdice byla pro ekosystém zátoky Makah z nějakého důvodu podstatnější a důležitější, než ledasjaký jiný predátor v nějakém jiném ekosystému. Když totiž z jiného hypotetického ekosystému odstraníte jiného vrcholového predátora (ne nutně páčidlem), ne vždycky se takhle sesype.

Přečtěte si také |

Z jaderného bunkru v Polsku byl do světa vypuštěn milion kanibalských mravenců

Například, seberte kanadské řece medvědy lapající lososy, a stane se co? Nestane se nic. Seberte kanadské řece lososy, a taky se to nesesype. V případě hypotetické kanadské řeky je tedy teoreticky možné odejmout z ekosystému jednoho nebo oba vrcholové predátory, a nestane se nic až tak zásadního. Ale když ze zátoky Makah odeberete hvězdice okrové, do deseti let se celý ekosystém složí jak domeček z karet před větrákem.

Hvězdice okrová je tedy, z nějakého důvodu, důležitější. Paine to chtěl zdůraznit nějakým přiléhavým názvem, a přišel proto s termínem "keystone species". Ten si do češtiny překládáme jako "klíčové druhy". Paine měl ale tenkrát opravdu na mysli jen ten jeden druh, hvězdici.

A asi by ho nepotěšilo, že co s tím termínem bylo dál.

Chránit druhy zásadní

V roce 1974 popsal další slovutný ekolog James Estes z Kalifornské univerzity v Santa Cruz velmi podobný příběh. Stejnou roli jako hvězdice v zátoce Makah v něm hrály při kalifornském pobřeží vydry mořské. To ony, jako vrcholový predátor, strukturovaly rozmanitost života v podmořských chaluhových lesích. Nebýt totiž vyder, převládly by v tomto ekosystému ježovky, které by se postaraly o vypasení porostů pod hladinou.

V roce 1974 popsal další ekolog James Estes podobný příběh. Vydry mořské, jako vrcholový predátor, strukturovaly rozmanitost života v podmořských chaluhových lesích kalifornského pobřeží.

Licence | Všechna práva vyhrazena. Další šíření je možné jen se souhlasem autora

Zdroj | Depositphotos

Estes, snad proto že žádné zvíře netýral páčidlem, svou studii a vydrách a ježovkách opublikoval v prestižním žurnálu Science. Kde rozhodně nezapadla. Přála jí doba. Ve Spojených státech amerických se tehdy totiž schvaloval nový Zákon o ohrožených druzích živočichů a rostlin. A všem těm váženým kongresmanům se moc líbila ta poněkud zkratkovitá představa, že ekosystémy (řízené shora) stojí a padají s konkrétními klíčovými druhy.

Druhy, které ten který ekosystém mají tak nějak pod palcem a udržují ho stabilní, v rovnováze. Takhle totiž celá ochrana přírody vypadala velmi jednoduše. Stačí, aby ekologové odhalili v jednom každém ekosystému ten příhodný klíčový druh – hvězdice z pobřežních tůněk u zátoky Makah, vydry od kalifornském pobřeží – a ochranou těch klíčových druhů se zajistí ochrana celé biodiverzity v místě.

Jak dnes asi správně odtušíte, že tak jednoduché to úplně není.

Nicméně od sedmdesátých let se (nejen) američtí ekologové právě o tohle pokoušeli. Cíleně hledali ty klíčové druhy, na něž by se vztahovala přísná ochrana. Protože na nich to přeci celé stojí, ne? Z toho keystone species se tak stalo cosi jako zaklínadlo, nová metafora pro ochranu přírody.

Přečtěte si také |

Vyhubte všechny vrabce, ujídají nám zrní!

Slon africký? Pro savany jasně klíčový druh. Ploskozubci ozobávající řasy na Velkém korálovém útesu? Určitě. Prasátka pekari v amazonských pralesích, bobři v Kanadě? Bez nich by to nešlo. Vlci, tygři, žraloci, jaguáři? Zajisté, ostatně jako všichni vrcholoví predátoři. Psouni z prérií, dusající bizoni, datlové klovající do stromů. Postupně bylo identifikováno více než 230 takových klíčových druhů a soupiska se rychle rozrůstala dál.

Některé druhy se do ní zapsaly jako krajinní inženýři, zvířata plošně ovlivňující široké okolí. Jiné poskytovaly nějakou nezastupitelnou ekosystémovou funkci nebo mutualisticky „pomáhaly“ ostatním druhům. Ale čím delší ta soupiska byla, tím méně smyslu dávala. Vědci a ochránci přírody navíc stále častěji používali termín „klíčový“ pro všechny druhy, které považovali za důležité.

Ono poetické "keystone species" se začalo vzdalovat tomu, co měl prve na mysli Robert Paine. Už to nebylo o neúměrně vysokém vlivu klíčového jedince na celé společenstvo.

Klíčová je klíčovost

Přitom Paine sám a předlouhá řada jeho následovníků a studentů se dál zabývala bližší definicí klíčových druhů. Bez páčidla, zato ale s pořádnou porcí vytrvalosti. Počítali například, kolik jedna ta hvězdice okrová zlikviduje v tůňkách slávek. Za den, měsíc a za celá léta. Anebo na kolika ježovkách si pochutná vydra mořská. Zkrátka, jak velkou váhu ten jeden konkrétní klíčový organismus v daném ekosystému má, kolik těch jednotlivých interakcí mezi ním a ostatními druhy vlastně je.

Matematicky, počtem těch doložených interakcí, pak byli schopni vyjádřit jeho osobitou „klíčovost“ (keystone-ness). Ne tedy všude a u všech. Naopak dokázali také, že většina druhů, populárně dnes označovaných za klíčové, zrovna moc velkou klíčovostí nevyniká.

Klíčový druh je totiž charakterizován tím, že jeho dopad na společenstvo nebo ekosystém je mnohem větší, než by se dalo očekávat na základě jeho početnosti.

Taková stáda bizonů (spíše tedy historicky, než dnes) pochopitelně měly ohromný dopad na stepní/prérijní ekosystémy amerického středozápadu. Ale kolik jich taky v tom nekonečně dlouhém migrujícím stádu na tahu je? Efekt jednoho jediného bizona – jím zprostředkovaný sešlap a zdusání půdy, množství spasené vegetace – už tak ohromující není. S jeho klíčovostí to tedy ve výsledku moc horké nejspíš nebude.

Slon africký? Pro savany jasně klíčový druh. Ploskozubci ozobávající řasy na Velkém korálovém útesu? Určitě. Prasátka pekari, bobři. Vlci, tygři, žraloci... stejně jako všichni vrcholoví predátoři. Postupně bylo identifikováno více než 230 klíčových druhů a soupiska se rychle rozrůstala dál. Ale čím delší byla, tím méně smyslu dávala.

Licence | Některá práva vyhrazena

Foto | Michael Sprague / Flickr.com

Jsou podstatní, to ano. Ale klíčoví? Spíš ne.

Tedy případ od případu, a to i v lokálním i širším geografickém měřítku.

To je další pozoruhodný aspekt, na který Paine a jeho pokračovatelé od počátku upozorňují. Hvězdice okrová je nepochybně klíčovým druhem příbřežních tůněk zátoky Makah. Ale jakmile se z těch tůněk posunete dál do vody, tam, kde je proud a silné vlnobití? Rázem je vliv hvězdic na populaci slávek kalifornských mnohem menší. Tam už klíčovým druhem není.

Přečtěte si také |

Jasoň červenooký. Příběh dramatické záchrany motýla s pohádkovým jménem

Klíčová je jen v těch partiích pobřeží, které jsou před vlnobitím chráněné. A co třeba při pobřeží Aljašky, kam už areál rozšíření hvězdice okrové nesahá? Co tam drží slávky na uzdě? „Prostě nějaká jiná mořská hvězdice,“ odpovídal smířlivě Robert Paine. S představou, nastolenou v sedmdesátých letech, tím, že ochrana klíčových druhů je v principu postačující k zachování biodiverzity a fungování společenstev a celých ekosystémů, totiž nikdy nesouzněl.

Chránit hvězdice okrové dává smysl v zátoce Makah. Ale dát jim univerzální nálepku klíčového druhu, který je naprosto zásadní všude po celém světě? To prosím určitě ne.

Koncept, který ztratil váhu

Jenže badatelé a ochránci přírody, kteří přistoupili na tu zjednodušující logiku, mu moc nenaslouchali. Nejen ke své škodě, ale i ke škodě přírody. Rozmohla se totiž představa, že tím klíčovým druhem je zpravidla nějaký „zásadní“ velký savec či vrcholový predátor. Jenže tak to, viděno poctivou biologickou matematikou sčítající interakce, není. Na status ochrany naopak nedosáhly druhy, které vynikají velkou klíčovostí, ale jsou neprávem přehlíženy.

Většina prokazatelně klíčových druhů žije v mořích. Řada z nich nemá statut vrcholového predátora. Nemálo z nich patří mezi bezobratlé. Klíčovým druhem je například obyčejný bělásek řepový (Pieris rapae). Často ty klíčové druhy nestojí ani na vrcholu potravního řetězce, a jsou sami požíráni. Třeba cejni a vranky v řekách. Nebo krevety severní v mořích, psoun černoocasý. Většina z nich přitom – i přes svou doloženou klíčovost – chráněna není.

A znovu, záleží při tom na konkrétním místu, čase.

Od časů, kdy Robert Paine páčidlem odloupával hvězdice od kamenů v tůňkách zátoky Makah už nějaký pátek uplynul, a ekologické vědy už pokročily o dost dál. Namísto ochrany jednotlivých druhů se dnes prosazuje model ekosystémové ochrany. Celých stanovišť, jako jistější záruky ochrany biodiverzity. Naštěstí.

Přečtěte si také |

Jde to. Příklad ochrany přírody, která se opravdu povedla

Pomýlená představa, která vznikla na základě špatně pochopené studie o hvězdicích okrových, ale pořád přetrvává. A odstranit ji z myšlení ochránců přírody a politiků zatím nejde ani páčidlem. Myslete na to. Ne všechny klíčové druhy jsou opravdu klíčové. Klíčové druhy definuje jejich klíčovost, a ta závisí na kontextu. Který se v různých situacích mění.