Už Charles Darwin konstatoval, že žížaly (řád Opisthopora z kmene Annelida – kroužkovci) zušlechťují půdu, protože umějí z rostlinných zbytků vytvářet „přírodní kompost“. Netěší se ale všeobecné oblibě – sice si ze školy pamatujeme, že jsou „užitečné“, ale kromě zahradníků a rybářů je málokdo má v oblibě. Přitom jde o nesmírně důležitou součást půdní fauny a o živočichy se zajímavým chováním.
Význam žížal podtrhuje i současné klima, kdy stále častěji dochází ke srážkovým extrémům. Sotva by asi žížalí chodbičky dokázaly zabránit nedávným povodním, ale například britští meteorologové pracují při svých předpovědích i s údaji z předloňského sčítání žížal. Schopnost půdy zadržet vodu z přívalových dešťů se odvíjí i z „důlní“ činnosti žížal. Některé druhy vytvářejí své chodbičky těsně pod povrchem půdy, jiné cestují v různých hloubkách převážně horizontálně a další zase většinou vertikálně. Zdravé půdy jsou tak protkány křižující se sítí tunýlků, představujících účinný drenážní systém.
„Redukce žížalích populací v oblasti tak zvyšuje riziko záplav,“ připomenul při unikátní sčítací akci Roy Nelson z Výzkumného ústavu plodin (SCRI) v Dundee.
V hejnu bezpečněji
Možná je to hudba příliš vzdálené budoucnosti, ale existují předpoklady cíleného využití žížal pro předcházení povodním. Dokážou totiž vzájemně komunikovat a projevují se u nich prvky stádního chování.
Zjistil to počátkem roku vlastně náhodou tým belgické univerzity v Liege v čele s Larou Zirbesovou. Svůj překvapivý objev popsala v magazínu Ethology. „Naše zjištění zásadně mění pohled na žížaly, považované dosud za tvory bez sociálního chování,“ napsala Zirbesová.
Belgičané zkoumali interakce mezi žížalami a dalšími zástupci půdní fauny. Při manipulaci se žížalami hnojnými (Eisenia fetida), žijícími v lesním humusu těsně pod povrchem, je zaujalo to, co rybáři berou jako samozřejmost: červi vytažení ze země se shlukují do propleteného chomáče. Pravděpodobné vysvětlení tohoto chování je kolektivní obrana. Základní hlenovitý sekret, který žížaly vylučují, má antibakteriální účinky, jiný, nažloutlý výměšek, zase odpuzuje dravé ploštěnce. Chumáč žížal exponovaných na povrchu a vystavených nebezpečí tak obsahuje větší množství ochranných sekretů, což je vždy výhodou.
Zirbesová umístila čtyři desítky žížal do insektária s centrální komorou, z níž vedly jen dvě rovnocenné cesty k oblíbené žížalí potravě. Pokus trvající 24 hodin opakovala 30krát, vždy se stejným výsledkem. Naprostá většina žížal zvolila stejnou cestu, takže v jedné byla „tlačenice“ a druhá byla téměř opuštěná. „Žížaly, které se jako první vydaly jednou z cest, ovlivnily volbu ostatních,“ shrnula entomoložka. „Chovaly se pokaždé jako stádo, jako hejno.“
Ruku v ruce, ne po stopách
Ve druhé fázi pokusu vědci chtěli odhalit, jak žížaly komunikují mezi sebou. Do stejného zařízení umístili nejprve jedinou žížalu a teprve poté, co si zvolila jednu z možných cest k potravě, přidali dalšího červa. Opakované pokusy ukázaly k překvapení vědců, že druhá žížala nešla automaticky „po stopě“ předchozí a zvolila si cestu nezávisle. Žádná preference již nalezené cesty se neukázala, takže vědci vyloučili, že by si žížaly předávaly informaci chemickou cestou v hlenu, který po sobě zanechávají.
Hypotézu, že jde o komunikaci dotykem, potvrdily ověřovací testy, kdy do komory byly dávány vždy dvě žížaly současně. Ve dvou třetinách případů druhá žížala následovala volbu své předchůdkyně. „Vždycky se v tomto případě dotýkaly. Někdy jen letmo, jindy byl kontakt velmi těsný a intenzívní,“ poznamenala Zirbesová. „Je to první zjištěné sociální chování u kroužkovců,“ konstatovala.
Ekologičtí záchranáři
Jak to souvisí s ochranou proti povodním? Zbývá „jen“ žížaly motivovat, aby ryly své chodbičky intenzivněji. Půda bude podle potřeby provrtaná a voda se vsákne, místo aby stekla do ničivého proudu.
Reálnější než v protipovodňových četách je představa žížal při dekontaminaci půdy. Výzkumníci z univerzity v Readingu na loňském Britském festivalu vědy o nich hovořili jako o „ekologických záchranářích 21. století“.
Přítomnost žížal je spolehlivým indikátorem kvality půdy. Svou potravu nacházejí tak, že žerou zeminu a ve svém trávicím ústrojí z ní extrahují živiny. (Ovšem neplatí to úplně, jak ukázal jiný výzkum. O tom ale později.) Aby dokázali přežít, vyvinuli si červi mechanismus snižující toxicitu některých minerálů. Jde mimo jiné o arzén, olovo, zinek a měď.
„Žížaly produkují metalothinein – protein, který obalí částečky některých kovů, a tím zneškodní jejich jed,“ uvedl Mark Hodson. „Jinak řečeno, jestliže si žížala poradí s jedovatým kovem, umožní to i dalším organismům.“
Rostliny jako kovová ruda
Hodsonův tým ve své studii využil možností, které poskytuje technologie zobrazování pomocí paprsků X v oxfordshirském Diamond Light Source, britském nejmodernějším synchrotronu (částicový urychlovač se synchronním magnetickým a elektrickým
polem). Vědci tak mohli pozorovat změny na povrchu kovových částeček, „tisíckrát menších, než je zrnko soli“. Zjistili, že kovy, které prošly trávicím ústrojím červů, jsou pokryty vrstvičkou metalothineinu.
Jedovaté kovy dokážou z půdy odebírat i některé rostliny. Je možné je cíleně vysadit, a až do svých tkání kovy z půdy vstřebají, sklidit je – a tak půdu postupně dekontaminovat. Je to ale velice pomalý proces. Metalothieninem pokryté kovy jsou ale pro tyto rostliny mnohem snadněji vstřebatelné, takže proces začíná být využitelnější.
„V ideálním případě je možné si představit takovou účinnost žížalí spolupráce, že rostliny s absorbovanými toxickými látkami z půdy bude možné rovnou použít jako surovinu do tavicích pecí,“ shrnul s trochou nadsázky Hodson.
Generace zahradníků jsou přesvědčeny o prospěšnosti žížal, vědci to potvrzují dalšími a dalšími důkazy. Výzkum z letošního května ale dává za pravdu těm, kdo si žížaly oškliví. Při vší té pozitivní práci v půdě si pochutnávají na semenech.
Nejraději luštěniny
Dosud se mělo za to, že žížaly žerou – s hlínou – jen odumřelé části rostlin. Magazín Soil Biology and Biochemistry ale přinesl koncem letošního května práci německých vědců s novými poznatky.
Že žížaly čas od času spolknou nějaké semínko nebo ho zatáhnou do svých děr, to zaznamenali vědci již dříve. Předpokládali, že to je důsledek jejich potravních zvyklostí, že je sežerou s hlínou, případně je považují za nahnilé, a tedy odpovídající jejich potravě.
Nico Eisenhauer z Univerzity Georga-Augusta v Göttingenu zkoumal chování žížaly obecné (Lumbricus terrestris), původem evropského druhu, který se nyní šíří i v Severní Americe, Austrálii a na Novém Zélandě. Aby zjistil, co jejich invazi umožňuje, červům v laboratoři nabídl různou potravu, mimo jiné zdravá semena některých druhů rostlin.
S překvapením zjistil, že preferovali právě semena, a to zejména pomalu klíčivá, která jsou bohatá na dusík. Ve srovnání s žížalami, které měly k dispozici jen typickou potravu a semena trav, ty, které dostávaly semena luštěnin, rostly rychleji a víc přibývaly na váze.
Vedlejší efekt: nerovnováha
„Nejpřesvědčivějším důkazem, že žížaly preferují dusíkatou stravu, byl obsah izotopu dusíku N15 v jejich těle,“ napsal Eisenhauer. Německý vědec se nedomnívá, že by potravní preference žížal na dusík bohatých semen znamenala nějaký vážnější problém pro zemědělství a zahradnictví. Situace je ale jiná, jestliže jde o invazi žížal do prostředí, které dříve neobývaly. Tady jejich přítomnost může znamenat narušení rovnováhy ekosystému.
„Objev tohoto způsobu přijímání potravy by se měl odrazit v přísnějším sledování antropogenních zásahů do půdní fauny,“ zdůraznil Eisenhauer závěrem studie.
Mohlo by totiž dojít k tomu, že dobře míněné umělé vysazení žížal v cizím prostředí, zdůvodňované jako pozitivní příspěvek ke kultivaci půd, by se projevilo dvojsečně: ústupem některých rostlin, které ve své evoluci nemusely čelit nebezpečí, že jejich semena budou vystavena dalšímu tlaku.