Třída hmyz mezi živočichy poměrně vyniká. Zahrnuje přes milion popsaných druhů - více než zbytek všech ostatních živočichů. Množství dosud nepopsaných druhů samozřejmě neznáme. Odhady hovořící až o několika desítkách milionu hmyzích druhů už dnes neplatí, přesto jich pravděpodobně ještě pár set tisíc je. Hmyz najdeme téměř všude, často ve více než nepříjemném množství. Do pobřežních oblastí moří (mangrovníkové porosty apod.) proniklo na 1400 hmyzích druhů. Přesto existuje jedno prostředí, kam proniklo jen pět hmyzích druhů jednoho rodu. Tímto prostředím je volný oceán. Co zabránilo a brání hmyzu kolonizovat širé moře? Na tuto otázku se pokoušelo odpovědět množství vědců, jejich hypotézy však mají četná slabá místa. Tato velká záhada ekologie hmyzu tak stále čeká na rozuzlení.
Jedno z možných vysvětlení podal nizozemský vědec J. Van der Hage v r. 1996. Zdůrazňuje spjatost hmyzu a krytosemenných rostlin. Podle této myšlenky tak hmyz v oceánech téměř schází kvůli tomu, že v oceánech běžně nežijí ani krytosemenné rostliny. Tato hypotéza je na první pohled poměrně lákavá – obecně vzato jsou hmyz (jakožto opylovači) a krytosemenné rostliny celkem těsně spjati koevolucí. Kvetoucí rostliny se v oceánech nešíří, protože opylování vodou je neefektivní. Bez těchto rostlin potom nemůže být v oceánech úspěšný ani hmyz. Při bližším zkoumání však narazíme na několik závažných nedostatků. Pohledem do historie zjistíme, že hmyz v dnešním slova smyslu se na Zemi objevil asi 200 milionů let před krytosemennými rostlinami. Nepřítomnost kvetoucích rostlin tehdy nezamezila kolonizaci pevniny, neměla by tedy zamezit ani kolonizaci oceánů. Kromě toho některé krytosemenné rostliny v mořích rostou – např. některé voďankovité (Hydrocharitaceae) a další „seagrasses“, které se mimochodem „neefektivním“ vodním opylováním úspěšně množí.. Kdyby byly rostliny v tak těsné vazbě s hmyzem, některý hmyz by pravděpodobně následoval voďankovité i do moře. Tato hypotéza tedy s velkou pravděpodobností neplatí.
Další vysvětlení britského fyziologa S. Maddrella z r. 1998 operuje s přítomností predátorů v oceánech a vzdušnicovou dýchací soustavou hmyzu. Podle této hypotézy má systém vzduchem naplněných trubiček hmyzu zabraňovat ve vertikální migraci. Vertikální migrace je přitom celkem jednoduchá a účinná strategie, díky níž malí korýši a ostatní živočichové unikají zrakem se orientujícím predátorům. Potencionální oběti vyznávající tuto strategii tráví dny v temných hlubinách, zatímco v noci stoupají k hladině, kde zůstávají skryti očím predátorů. Podle této teorie je tlak v dostatečných hlubinách tak vysoký, že zabraňuje dýchání pomocí vzdušnic.
Plankton, tedy fyzikální plíce mnoha vodních druhů hmyzu, by díky vysokému tlaku také neměl fungovat, protože by se zbortila jeho výztuha – jemné hydrofobní chloupky. Podle této teorie je tedy hmyz v oceánech vzácný proto, že nedokáže čelit predačnímu tlaku ryb a dalších dravců. I v této hypotéze však existují povážlivé trhliny. Některým druhům je celkem jedno, že by jejich dýchací systém měl ve velkých hloubkách kolabovat. Pošvatka Capnia lacustra (nymfy i dospělci) žije v Lake Tahoe v hloubce 60 – 110 m (vylovena dokonce z 274 m) – dost na to, aby unikla slunečním paprskům. Podobně žije i pošvatka Baikaloperla v Bajkalu. Larvy některých pakomárů byly vyloveny ze stejného jezera z hlubin dokonce 1360 m! Navíc larva koretry (Chaoborus flavicans), hmyzu příbuzného komárům, úspěšně praktikuje strategii úniku vertikální migrací do až do hloubek 70 m v kamerunských jezerech. Vertikální migrace kromě toho není jediný způsob jak uniknout z jídelníčku – mnoho hmyzu například vylučuje nechutné či jedovaté látky, a tento způsob by mohl jako obrana dobře sloužit i proti mořským dravcům.
Američtí biologové G. Vermeij a R. Dudley v r. 2000 předložili vysvětlení, které taky za hlavní problém považuje predátory. Přechody mezi tak rozdílnými prostředími jako je pevnina, sladké vody a oceány jsou natolik drastické, že přecházející organismy musí zasahovat do řady metabolických dějů. K přechodu mezi tak dramaticky odlišným prostředím může podle nich dojít jen tehdy, pokud je v „přijímacím“ prostředí malý počet predátorů. „Nově příchozí“ organismus v novém prostředí je automaticky znevýhodněn proti adaptovaným starousedlíkům, a tak nemá šanci se prosadit. Jediná skupina organismů, kterým se to ve velké míře povedlo, jsou endotermní obratlovci. Jejich úspěch je zapříčiněn výkonným metabolismem, který jim pomohl toto omezení překonat.
Poměrně časté invaze hmyzu do sladkých vod vysvětlují nižším úrovním predace ve sladkých vodách než v oceánech. Tento předpoklad je založen především na výzkumu schránek měkkýšů a korýšů – sladkovodní druhy jsou obvykle méně chráněni než jejich mořští příbuzní. Toto tvrzení je ovšem poněkud odvážné – dostatek důkazů o nižším počtu predátorů ve sladkých vodách neexistuje. Zdá se, že i tato hypotéza plave na vodě.
Autoři tohoto přehledu, britští biologové D. Ruxton a S. Humphries, přinesli nyní další hypotézu. Podle nich chybí na volném oceáně dostatek míst, která by umožňovala svlékání kutikuly hmyzích instarů, schnutí křídel, kladení vajíček apod. Uvádí příklad nalezené korkové zátky na volném moři, která nesla více než 100 000 vajíček mořské bruslařky r. Halobates. Tento příklad dokládá extrémní nedostatek podobných plovoucích předmětů na hladině širého oceánu. Sladkovodní hmyz podle nich často využívá napolo ponořené předměty či rostliny, aby s jejich pomocí vylezl nad hladinu a svlékl se z kutikuly či nechal usušit křídla. Závěr jejich hypotézy tedy zní, že za nedostatek hmyzu na otevřených mořích může nedostatek plovoucích objektů, které by hmyzu umožnily využít jednu z hlavních evolučních výhod – schopnost letové disperze.
I tato poslední hypotéza má však několik nedostatků. Autoři se příliš zaměřili na potřeby současného mořského hmyzu, tedy bruslařek Halobates. Tyto ploštice jsou pravděpodobně hodně závislé na plovoucích objektech, hlavně kvůli kladení vajíček. Bruslařky však přece jen nejsou klasicky vodní zvířata a jejich kutikula opravdu tvrdne na vzduchu. Jiné vodní ploštice, jako znakoplavky Notonectidae či klešťanky Corixidae, pod vodou kladou vajíčka i prodělávají ekdysi a přitom jsou klešťanky i znakoplavky poměrně dobří letci.
Tito živočichové však přece jen k životu potřebují nějaký „pevný bod“, např. ke kladení vajíček, přičemž dno oceánu je pro ně pravděpodobně nedostupné. Teoreticky by jim ale stačilo vyvinout nějakou plovoucí ootéku na vajíčka a mořští planktonní korýši by dostali společnost. Již zmíněné pošvatky Capnia lucastra a Baikaloperla žijí benticky v poměrně velkých hloubkách celý život, do téměř dvou kilometrů se dostaly i larvy pakomárů. Tyto pošvatky jsou přitom bezkřídlé – k čemu by nakonec křídla potřebovaly. Schopnost letu by přece pro vodní hmyz v oceánech byl zbytečný luxus – schopnost plavat nad dnem je vlastně jednodušší obdoba letu nad pevninou – proč by tedy právě komplikace při schnutí křídel mělo limitovat kolonizaci oceánů? Někteří zástupci hmyzu dokáží vzdorovat velkým hloubkám, jiní žijí ve slané vodě, další zase pod vodou tráví celý život, někteří zvládli i vertikální migraci. Kdyby tyto druhy spojily své schopnosti, nic by jim nebránilo osídlit oceán – některým pelagiál, jiným dno širého moře. Proč se během dlouhé historie trvání evoluce hmyzu nenašel druh, který by měl všechny schopnosti potřebné ke kolonizaci oceánu?
Je samozřejmě možné, že nějaký takový druh existuje, jen jsme ho ještě nenašli. Další námitka může vycházet z toho, že hmyz jsou pravděpodobně jenom podivní korýši, extrémně uzpůsobení k pobytu na souši. A korýšů je v moři dostatek, takže vlastně žádná záhada – proč by hmyz lezl zpět. Mezi organismy však můžeme nalézt mnoho „návratů do prostředí svých předků“, a že se to nepovedlo nejpočetnější skupině živočichů je zarážející. Na vysvětlení si tak pravděpodobně ještě budeme muset počkat.
Zdroje: doi:10.1111/j.1439-0485.2007.00217.x
10.1006/bijl.1999.0415
Functional Ecology, 12, 976–977.
https://www.fs.fed.us/psw/publications/documents/gtr-175/
The Journal of Experimental Biology 201, 2461–2464 (1998)