Proč má kladivoun kladivo? Zajištuje hned 3 funkce a jeho evoluční příběh je mimochodem úplně opačný

Oči sedí na krajních koncích, tlama je schovaná vespod a celá ta plochá, do stran roztažená konstrukce, odborně zvaná cephalofoil (alias staré dobré „kladivo“), vypadá jako handicap. Jenže opak je pravdou. Naštěstí, dalo by se říct.

Cephalofoil plní tři úlohy najednou. Za prvé rozšiřuje zorné pole. Studie publikovaná v Journal of Experimental Biology změřila binokulární překryv u několika druhů: Kladivoun křídlohlavý (Eusphyra blochii), který má nejširší hlavu ze všech kladivounů, dosáhl 48°. Kladivoun bronzový (Sphyrna lewini) 34°, kladivoun tiburo (Sphyrna tiburo) s nejmenším „kladivem“ 13°. Pro srovnání, u žraloka citronového a žraloka černonosého, kteří mají konvenční hlavu, to bylo pouhých 10–11°. Širší hlava tedy znamená lepší prostorové vidění a přesnější odhad vzdálenosti kořisti.

Za druhé funguje jako skener mořského dna. Kladivouni mají stejně jako ostatní žraloci ampule Lorenziniho, smyslové orgány, které zachytávají slabé bioelektrické signály ukryté kořisti. Studie Stephena Kajiury a Kima Hollanda ukázala, že kladivoun vroubkovaný nereaguje na slabší proudy než srovnatelně velký žralok pískový; práh citlivosti i maximální orientační vzdálenost (kolem 30 cm) byly podobné. Rozdíl byl jinde: díky širší hlavě prohledává kladivoun při každém přejetí nad dnem výrazně větší plochu. Kajiura spočítal, že 78 cm dlouhý kladivoun pokryje stejnou laterální šířku jako dvoumetrový žralok pískový.

Za třetí pomáhá při prudkých otočkách. Měření úhlové rychlosti u juvenilních jedinců ukázalo, že kladivoun vroubkovaný se otáčí průměrně 8,2 radiánu za sekundu, zatímco žralok pískový srovnatelné velikosti jen 4,3 radiánu za sekundu, zhruba dvojnásobek. Poloměr zatáčky přitom byl téměř stejný. Kladivoun se neotočí na menším prostoru, ale otočí se rychleji.

Desítky let převládala intuitivní představa: nejstarší kladivouni měli malé, nenápadné rozšíření hlavy a teprve postupně se „kladivo“ zvětšovalo. Logické, gradualistické… a taky skrz naskrz špatné. Gavin Naylor, ředitel Florida Program for Shark Research na University of Florida, analyzoval DNA osmi z devíti tehdy uznávaných druhů a sestavil rodokmen, který ukázal opačné pořadí. Bazální, tedy nejdříve odštěpené linie mají hlavy proporčně nejširší. Naopak mladší linie mají „kladivo“ menší.

Naylor nabízí hypotézu, že na počátku mohl stát výrazný vývojový posun, možná skokový, který se ukázal jako funkčně užitečný. Některé pozdější linie pak tvar zmírňovaly. Fosilní záznam nám tu ale bohužel příliš nepomůže, žraloci mají totiž chrupavčitou kostru, která se fosilizuje špatně. Většinou se zachovají jen zuby, a ty o tvaru hlavy neřeknou téměř nic. Podle Florida Museum je navíc identifikace druhu podle zubů komplikovaná rozdíly mezi horní a dolní čelistí, pozicí zubu i věkem jedince.

Zajímavý detail přidala embryologie: první podrobná vývojová série u kladivounů, popsaná ve spolupráci s Naylorovým týmem, ukázala, že charakteristický cephalofoil se u embryí neobjevuje hned, ale formuje se postupně v průběhu vývoje.

Bylo by snadné prohlásit cephalofoil za dokonalý evoluční vynález. Jenže hydrodynamická studie publikovaná v Scientific Reports v roce 2020 ukázala druhou stranu mince. Modelování proudění kolem hlav všech osmi tehdy uznávaných druhů potvrdilo vyšší manévrovatelnost, ale zároveň odhalilo výrazně vyšší hydrodynamický odpor, a v modelu až zhruba desetinásobný energetický náklad oproti konvenčním žraločím hlavám. Studie také zpochybnila populární představu, že cephalofoil funguje jako křídlo a generuje vztlak: při nulovém úhlu náběhu byl dynamický vztlak zanedbatelný.

Cephalofoil je tedy evoluční kompromis. Kladivoun vidí líp, skenuje víc a otáčí se rychleji, ale za každý kilometr plavání platí víc energie než jeho „normálně“ tvarovaní příbuzní.

Zdroj:

https://journals.biologists.com/jeb/article/212/24/4010/9615/Enhanced-visual-fields-in-hammerhead-sharks

https://doi.org/10.1038%2Fs41598-020-71472-2

https://www.floridamuseum.ufl.edu/discover-fish/sharks/fossil/shark-teeth/

https://youtu.be/lgTbQlfOSKE?si=ldWr-EvrxVapi6d1