Článek
Odpověď neleží v neustálém svalovém napětí ani v jakémsi „instinktu rovnováhy“. Jde o čistou biomechaniku – o systém, který pracuje s gravitací a funguje i tehdy, když svaly odpočívají. Příroda zde využila jednoduchý, ale mimořádně účinný princip: takzvaný pasivní šlachový zámek, odborně označovaný jako tendon-locking či automatický perching mechanismus. Tento fascinující fenomén ukazuje, jak elegantně příroda řeší výzvy spánku v nehostinném prostředí.
Anatomie ptačích nohou: malé, ale mimořádně účinné
Nohy ptáků jsou mistrovským dílem evoluce. Jsou lehké, ale zároveň dostatečně pevné, aby unesly celé tělo často na ploše o průměru několika milimetrů. U většiny pěvců, jako jsou sýkory, drozdi nebo špačci, mají nohy typickou, tzv. anizodaktylní stavbu: tři prsty směřují dopředu a jeden dozadu. Díky tomu může noha větev obepnout ze všech stran a vytvořit stabilní úchop.
Rozhodující roli však nehrají prsty samotné, ale flexorové šlachy, tedy šlachy ohýbající prsty. Tyto šlachy nezačínají v chodidle, ale vysoko v noze, u kolenního kloubu. Vedou přes hlezno až ke konečkům prstů. A jak tedy pták dokáže spát, aniž by spadl? Vše začíná přistáním. Když pták dosedne na větev, přirozeně pokrčí koleno a hlezno. Tento pohyb pasivně napne flexorové šlachy a prsty se sami sevřou kolem podkladu. Nevyžaduje to vědomou svalovou aktivitu, jde o čistě mechanický efekt.
Výsledek? Pták může držet větev celé hodiny, aniž by vyvinul téměř jakoukoliv svalovou sílu. Pro živočicha s vysokým metabolismem je to zásadní výhoda.
Vyjímečná struktura šlach zajišťující spánek bez pádu
Jakmile pták dosedne a pokrčí nohu, šlachy se automaticky „uzamknou“ v napjaté poloze a tím sevřou prsty. Svaly mohou zcela povolit a úchop zůstává. Nejde ale o zámek v technickém smyslu, ale o zajímavý mechanismus vycházející ze samotné struktury šlachy. Na flexorové šlaše ohýbající prsty jsou totiž malé hrbolky (tubercules), které přesně zapadnou do zářezů na šlachové pochvě (sheath). Jakmile pták přistane a noha se ohne, šlacha se napne, hrbolky se zaklesnou do zářezů, a drápky se pevně svinou a drží prsty ohnuté, i když pták odpočívá. K uvolnění stačí jen narovnat nohu, čímž se zámek rozepne a prsty se uvolní.
Ne všichni ptáci odpočívají stejným způsobem. Papoušci nebo tukani jsou dokonce schopni spát zavěšení hlavou dolů. Jejich šlachový mechanismus je obzvlášť robustní a jejich hmotnost těla ještě více zvyšuje napětí šlach a pevnost úchopu.
Nejde přitom jen o ptáky, podobné principy známe i u dalších druhů živočichů. Například u netopýrů či dokonce u koní, slonů nebo zeber, kterým podobný mechanismus umožňuje lehký spánek ve stoje. U všech těchto živočichů však platí, že k udržení polohy není nutná aktivní svalová práce. Evolučně jde o výhodnou adaptaci, která umožňuje bezpečný odpočinek a rychlou reakci na nebezčí.
Od ptáků k savcům: „stay apparatus“ u koní a dalších kopytníků
Koně, zebry nebo částečně i sloni (kteří mezi kopytníky samozřejmě nepatří) dokážou spát díky tzv. stay aparátu – sofistikovanému systému šlach, vazů a kostí, který „zamkne“ klouby v hrudních i pánevní končetinách. U předních končetin se stabilizují kolenní a spěnkový kloub. Zatížení se přenáší přes hluboké a povrchové ohýbače prstů, zesílené tzv. check vazy. Klouby se tak dostanou do polohy, ve které doslova drží samy a svaly tak vyvíjejí minimální sílu.
U zadních končetin je mechanismus ještě rafinovanější. V kolenním kloubu se čéška může zachytit o výběžek stehenní kosti a vytvořit pevný zámek. Závěsný aparát spěnkového kloubu pak brání jeho prohnutí. Výsledkem je stojící tělo, které připomíná sochu — stabilní, a přesto připravené k pohybu.
Tento pasivní systém umožňuje koním odpočívat ve stoje 2–3 hodiny denně, což je dost pro lehký spánek nebo pomalovlnný (slow-wave) spánek. Hluboký REM spánek, při němž dochází k úplnému ochabnutí svalů, však vyžaduje ležení, proto si i zdravý kůň každý den na krátkou dobu lehne (obvykle na 30 až 60 minut).
Ptáci a kopytníci patří k velmi vzdáleným vývojovým liniím. Přesto dospěli ke stejnému řešení: pasivní stabilizaci, která minimalizuje energetické náklady a maximalizuje bezpečí. U ptáků znamená spánek ve výšce mimo jiné ochranu před prochladnutím i pozemními predátory, u koní a jejich příbuzných je klíčová schopnost okamžitého útěku, protože vstát ze země trvá cenné sekundy. Spánek ve stoje je evoluční kompromis, který zvyšuje šanci na přežití. Tyto chytré mechanismy tak dokazují, jak příroda řeší složité problémy jednoduchými, efektivními způsoby. Žádné náročné svalové vypětí – stačí šlachy, vazy a gravitace.
Zdroje (zdarma k přečtení):
Elsahy, Deena Ahmed, „The passive perching mechanism in Passeriformes birds“ (2014). Undergraduate Honors Thesis Collection. 208. https://digitalcommons.butler.edu/ugtheses/208
Schuurman, S.O., Kersten, W. and Weijs, W.A. (2003), The equine hind limb is actively stabilized during standing. Journal of Anatomy, 202: 355-362. https://doi.org/10.1046/j.1469-7580.2003.00166.x
Spencer B. Backus, Diego Sustaita, Lael U. Odhner, Aaron M. Dollar; Mechanical analysis of avian feet: multiarticular muscles in grasping and perching. R Soc Open Sci. 1 February 2015; 2 (2): 140350. https://doi.org/10.1098/rsos.140350
