Hydrodynamické hladovění

V současné záplavě všemožných paleodiet a dalších podivností by v jiném časopise čtenář pod podobným titulkem nejspíše očekával zázračný návod, jak se bez námahy zbavit léta střádaných tukových zásob. Jev popsaný jako hydrodynamické hladovění (hydrodynamic starvation) se nicméně týká rybího plůdku. A rozhodně není něčím, co by ošupená drobotina podstupovala dobrovolně.

Počátek příjmu potravy je pro rybí larvy kritickým obdobím – úmrtnost v některých případech dosahuje až 99 %. Za takto závratnými ztrátami během několika prvních dní stojí právě neschopnost opatřit si dostatek kořisti. Dlouho však nebylo zřejmé, co přesně je její příčinou. Jedna z teorií ji kladla za vinu změnám hydrodynamického režimu, ke kterým dochází během růstu jedince. Stručně řečeno, zatímco velmi malé larvy žijí v režimu, kdy je pro interakci s okolní kapalinou určující vliv viskózních sil, s rostoucí velikostí plůdku role viskózních sil postupně klesá. Hydrodynamický režim plůdku je charakterizován Reynoldsovým číslem, jež udává poměr viskózních a setrvačných sil v kapalině, přičemž čím je larva větší, tím větší je i Reynoldsovo číslo.

Hydrodynamický režim ovlivňuje jak schopnost pohybu ve vodním prostředí, tak samotné polykání kořisti. Jak známo, většina ryb přijímá potravu sukcí, tedy nasátím velkého objemu vody, s nímž se v ideálním případě sveze i nebohá kořist. Právě v tom, zdá se, nejmladší larvy selhávají. Kromě parametrů interakce s vodním prostředím však na úspěšnost takového útoku mají vliv také zásadní vývojové změny, jimiž larvy v onom kritickém období procházejí, například koordinace svalstva či postupná osifikace zúčastněných kosterních elementů. Aby odfiltrovali vliv těchto změn, podrobili autoři článku rybí plůdek sérii promyšlených experimentů. Nejprve ověřili, že zvětšení velikosti, a tedy i Reynoldsova čísla opravdu koreluje s nárůstem lovecké úspěšnosti (20 % u osmidenních larev versus 80 % u plůdku starého pětadvacet dní). Manipulace s viskozitou prostředí jim pak následně umožnila simulovat u starších larev hodnoty Reynoldsova čísla, jimž jsou vystaveni mladší jedinci. Dle očekávání došlo k signifikantnímu poklesu lovecké úspěšnosti. Vliv Reynoldsova čísla na rychlost plavání, a tedy četnost setkávání s potenciální kořistí se z hlediska přežívání ukázal jako méně významný. Naproti tomu vliv na efektivitu sukce je značný – u nejmenších larev se až 40 % investované energie namísto generování žádoucího proudu kapaliny ztratí vlivem třecích sil. Úmrtnost vlivem hladovění je tedy vysoká i v situaci, kdy je potravy dostatek, jako je tomu například v kontrolovaných akvakulturních chovech. Pro ryby se nabízí zdánlivě jednoduché řešení – větší vajíčka, jež by umožnila larvám vyrůst z vlastních žloutkových zásob ještě před zahájením příjmu potravy. Většina druhů však dává přednost produkci většího množství menších jiker. Důvodem může být významnější selekce v jiné fázi vývojového cyklu, kupříkladu kvůli snadnější predaci velkých vajíček. Maličkým larvám tak nezbývá než o své místo na světě dál tvrdě zápasit.

V. China, R. Holzman, PNAS, DOI: 10.1073/pnas.1323205111