Vystudovala jste ornitologii, ale už od doktorátu působíte na Entomologickém ústavu Biologického centra Akademie věd. Jak jste se ocitla mezi entomology?  

Během bakalářského a magisterského studia jsem se věnovala etologii čili chování ptáků, studovala jsem chování sýkorek na krmítku, což mě úplně nenaplňovalo. Shodou okolností jsem během magisterského studia odjela na Erasmus do Holandska studovat tropické zemědělství, kde jsem se doslechla o tropickém kurzu a poprvé odletěla na Papuu-Novou Guineu. To mě uchvátilo a chtěla jsem se tam vrátit. Následně jsem byla přijatá na doktorát, kde byl mým vedoucím profesor Novotný, který je entomolog a celý profesní život studuje hmyz právě na Papui. Moje téma ale bylo ornitologické, stala jsem se tak jeho prvním studentem – ornitologem. On do mého tématu vlastně moc neviděl, takže mi nechal absolutně volnou ruku a dal mi plnou důvěru, což bylo skvělé. Vzhledem k tomu, že mě nejvíce bavilo zkoumat hmyzožravé ptáky, se moje pozornost začala přirozeně rozšiřovat i na hmyz. Nyní se věnuji komplexnímu pochopení vztahů mezi ptáky, hmyzem a stromy.

Jaký je mezi ptáky poměr těch hmyzožravých?

Na Papui je jich asi 70 %. V mírném pásu nemají hmyzožraví ptáci v zimě potravu, takže odlétají do tropů, kde je hmyzu stále dostatek. Tím pádem je u nás zastoupení hmyzožravých ptáků hodně sezónně proměnlivé. 

Proč je pro ornitologa Papua-Nová Guinea zajímavá? 

Důvod, proč jsem tam začala pracovat já, byl jasný – pan profesor Novotný nikde jinde nepracuje. Pro ornitologa je Papua absolutně vysněná destinace, žádní jiní ornitologové tam v době, kdy jsem začínala, prakticky nebyli, takže jsem unikla kompetici. Většina ornitologů se zaměřuje na Afriku nebo Jižní Ameriku. Vesměs všechny papuánské ornitology, kteří momentálně působí dlouhodobě na Papui, jsem vytrénovala já.  

Z mých znalostí z přírodovědných dokumentů jsou ale na Papui velmi zajímavé druhy ptáků jako například rajky. Čím to, že tam žádní ornitologové nepůsobili?

Oni tam občas zaletí, ale práce na Papui je hrozně náročná. Na Papui je les stále osídlený hlavně domorodými kmeny a pokud tam chce člověk pracovat, stráví velké množství času vyjednáváním s jejich zástupci, zda vůbec může výzkum provádět. Když se potom chce přesouvat, počty jednání se násobí. Proto se to časově málokomu vyplatí. Navíc je Papua šíleně drahá, běžné náklady na život tam jsou mnohem vyšší než v Česku, takže se to z málokterého grantu dá uplatit. 

Aby pokusy nezmařil klokan

Nepracovala jste ale jen na Papui, v rámci ERC grantu, který jste nedávno úspěšně dokončila, jste se podívala do více zemí světa. Podle čeho jste si vybírala lokace a co jste na nich studovala?  

Lokace jsme vybírali podle toho, kde jsou k dispozici jeřáby. Následně se díváme, jak se bez přístupu predátorů hmyz namnoží a jak moc budou v důsledku toho stromy a jejich listy od hmyzu ožrané. Modelujeme tak situaci, kdy by hmyzožraví predátoři vyhynuli. Zjistili jsme, že množství hmyzem sežraných listů má dalekosáhlé důsledky nejen na přežívání mladých stromků, ale také třeba na produkci plodů takto postižených stromů v dalších letech.  

Jeřábů umístěných uprostřed lesa je po světě jen několik. Většinou to funguje tak, že daná země zaplatí jeho instalaci a vědecké týmy jej potom využívají k různým výzkumům. Vedle Papui jsme tak působili například v Japonsku, v Austrálii a shodou okolností za covidu nakonec i v Lipsku v Německu. 

Co jste díky této lokalitě zjistili?

Výsledky z Lipska potvrdily určitá pozorování z Japonska. Například to, že v podrostu lesa jsou nečekaně větší hustoty hmyzu než v korunách stromů. To byl výsledek velmi překvapivý, a považovali jsme ho za japonský artefakt. Naopak jsme ale zjistili, že vliv predátorů je mnohem silnější na ostrovním Japonsku než v kontinentálním Německu.

Když si vyberete větev, na kterou nainstalujete klec proti ptákům, listy na ní si označíte čísly fixou a po nějaké době mapujete, zda a jak moc jsou sežrané od hmyzu. V rámci pokusů jste takhle označili stovky tisíc lístečků. Jak ale zjistíte, který list byl označený, když jej třeba hmyz sežere celý? 

Na každé větvičce číslujeme postupně deset listů, pokud tedy někde chybí číslo, je jasné, že jej hmyz sežral celý. Vždy se pokouším plánovat pokusy robustní, větší než je třeba, právě z důvodů různých neočekávaných událostí, jako když vám celou větev sežere jelen nebo klec odnese na zádech klokan.

Skenování listů

Tahle vaše robustní metoda je poměrně unikátní. Všechny lístečky skenujete, sbíráte a převážíte do Čech, kde je dále studujete. Máte pro tuto mravenčí práci nějaké zjednodušení?

Zkoušíme různé automatizace, ale stejně většinu stále děláme ručně, je to jistější. Původně jsem takto precizně nepostupovala, množství ožraných listů jsem spíše odhadovala z menšího počtu vzorků, a to jen na konci pokusu. Když mi ale tento postup začali vytýkat recenzenti v odborných časopisech, musela jsem přijít s více exaktním přístupem a porovnáváním fotografií listů v čase. Při podrobném studování literatury jsem došla k závěru, že to nikdo nedělá pořádně. Při psaní velkého ERC grantu jsem si nebyla jistá, zda výsledky budou dostatečně výrazné a statisticky zachytitelné, tudíž jsem potřebovala metodu, která bude robustní a precizní, zachycující dění na listech během pokusu.

Jak si vybíráte stromy, které budete sledovat? 

To se hodně odvíjí od toho, jaké druhy jsou v blízkosti jeřábů. Ty jsou často zabetonované do země, nejde je přesouvat. Jen v Lipsku se jeřáb posouvá po kolejích. V nižších patrech lesního porostu máme větší manévrovací prostor, co se výběru stromů a jejich druhů týče. Nicméně se snažíme, aby všechny stromy, na kterých výzkum provádíme na jedné ploše, byly fylogeneticky nepříbuzné a výsledky se tudíž daly nějak zobecnit. Vždy se na několika plochách snažíme najít blízce příbuzné druhy, například druh z daného rodu v Japonsku, Německu i Číně. A pak zas z jiného rodu příbuzné druhy v Číně a v Austrálii.

Jaký je poměr ožraných listů od hmyzu v porovnání třeba s velkými savci, jako jsou žirafy nebo zmiňovaní jeleni?

Velmi záleží na lokalitě, zda na daném místě vůbec žijí velcí býložraví savci. Přesto i na místech, kde tomu tak je, má hmyz na svědomí zhruba 60 % sežraných listů. Velká zvířata sice spořádají větší část rostliny velmi rychle, hmyzu je ale víc co do počtu kusů, strom ožírá systematicky a dlouhodobě na jedné lokalitě, a dostane se i do částí stromů kam savci nedosáhnou.

Rozmanitost života 

Říkáte, že stromy se ožeru přizpůsobují, vylučují různé těkavé látky, aby přilákaly hmyzí predátory, případně na listech začnou růst drobné vlásky trichomy, které listy chrání. Proč se stromy takto specializují?  

Každý druh obrany je pro strom velmi energeticky náročný, není tedy výhodné, aby se vysiloval na všech svých listech. Stromy umí vylučovat specifické pachové signály i na jednotlivých větvích, aby například ptáci vyzobali hmyz na napadené větvi. 

Listy v korunách stromů v tropech bývají tlustší, aby se chránily proti silnému UV záření. Takové listy hmyzu nechutnají, neumí je strávit. V pralese je proto většina hmyzu koncentrovaná ve středních a spodních částech stromu. 

V lesích mírného pásma je to naopak. Jak strom na zimu opadá, na jaře začínají růst první šťavnaté listy na jeho vrcholcích, protože mají dostatek slunce. U nás tedy nejvíce hmyzu nalezneme zkraje sezony na vrcholcích stromů, s postupem roku se potom vyskytují spíše v nižších částech. 

Ne všechny stromy ale používají ke své obraně kooperaci s hmyzím predátorem. Některé se proti hmyzu brání plošnou produkcí jedovatých nebo pro hmyz nechutných látek. Díky našemu výzkumu vidíme rozmanitost ochranných strategií. 

Pozorujete nějaké změny v olistění stromů nebo ožeru hmyzem související s klimatem, kácením lesů nebo zalidňováním dříve neobydlených míst? 

Vidíme změny hlavně v souvislosti s těžbou lesů. Na Papui je to velký problém, na některých lokalitách se těží dřevo ve velkém. Jak už jsem zmínila, v pralese se hmyz živí často na listech ve spodních a středních patrech stromů, kde je zároveň vysoká vlhkost a přítmí. I díky tomu se na pobyt v těchto podmínkách adaptovali také hmyzožraví ptáci. Jakmile les prosvětlíte těžbou, ptačí oko není na takové podmínky zvyklé a ptáci se přemístí jinam. Na Papui sledujeme 30–40% pokles hmyzožravého ptactva, byť při mírném prokácení lesa. 

Prokácení a prosvětlení také vede ke zvýšení teploty v lese. Teplo nahrává zvýšení množství hmyzu, které ještě dále roste díky absenci hmyzožravých ptáků, a to následně vede i k většímu ožeru listů na stromech. Kácením lesa se tak v důsledku potencuje jeho další úbytek, protože mladé stromky často zvýšenému okusu hmyzem podlehnou.

Klece bránící přístupu ptáků a netopýrů

Pozemky na pokusy

Popisujete velmi složité a propletené vztahy v ekosystému. Je něco, co vás na vztazích mezi zvířaty a stromy překvapilo? 

Například nás velmi překvapilo, že jakmile zamezíme přístupu ptáků a netopýrů na stromy, začnou na některých místech jejich roli hmyzích predátorů přebírat pavouci. I proto jsme se právě na jejich roli v ekosystému zaměřili v současném projektu. 

To je Junior STAR GA ČR, který jste získala před dvěma lety. Kde vztah pavouků k hmyzu a vegetaci mapujete tentokrát? 

Bude to opět Papua a hlavně Česko. Chceme zkoumat vzájemné vztahy mezi ptáky, pavouky a rostlinami s cílem zjistit, jak ptáci a pavouci přispívají k regulaci hmyzu individuálně a v synergii, a jaký je jejich vliv na potravní řetězce v tropickém a mírném pásmu. Pokusy budeme doplňovat množstvím analýz v laboratoři.

Eliminovat pavouky z ekosystému je nesmírně náročné. Pavučinami se spouštějí a skáčou přes zábrany, neexistuje na ně specifický jed. Pracujeme tak na menších plochách než dosud a pavouky odstraňujeme ručně pomocí speciálního vysavače, což je neskutečně zdlouhavá práce. Pravděpodobně jsme úplně první, kdo se o něco takového pokouší, takže se nemáme od koho učit. 

Protože je ale úplná eliminace pavouků náročná, pouštíme se zároveň opačnou cestou a množství pavouků na lokalitách uměle navyšujeme. Pochytáme je a na cílové lokalitě jim poskytujeme různé domečky, abychom je tam udrželi. Vznikne nám tak v krajině relativní rozdíl mezi třemi oblastmi: jednou, kde se nám pavouky povede téměř vyhubit, druhou, kde je jich přirozené množství, a na třetím typu lokality je jich nadbytek. Tyhle lokality mezi sebou budeme porovnávat.  

Jsou pokusy v Čechách méně logisticky náročné? 

Ano. Dnes mám zodpovědnost za velký tým a své dvě děti. Nemůžu už létat pryč na tak dlouhou dobu jako dřív. Na Papui je většinou potřeba strávit minimálně šestnáct týdnů v kuse, což si nemůžu dovolit. Plánuji tedy, že se na pokusu nějak prostřídám se svými studenty. 

Nicméně i výzkum v Česku má svá úskalí. Naše projekty jsou několikaleté a začali jsme narážet na problém, že i přes dohodu s majiteli lesů nebo pozemků, kde jsme výzkum prováděli, se stávalo, že nám les někdo v průběhu pokusů vykácel, pokusnou plochu přejel lesní technikou, či prostě jen rozkradl vybavení. Došla jsem tak k závěru, že nejlepší je si pozemek koupit a pokud možno oplotit, abych měla jistotu, že se na nich během pěti let pokusu nic nestane. 

Takový nákup pozemku se ale asi těžko dá vyúčtovat do grantu…

To samozřejmě nedá, já je kupuji z rodinného rozpočtu, jako investici (smích). 

Když jste získala cenu L´Oréal UNESCO Pro ženy ve vědě, tak vaše doprovodná fotka k ocenění byla v laboratoři se zkumavkami v ruce. Kolik času vlastně trávíte v laboratoři?  

No, žádný (smích). Teď už na to nemám vůbec čas. Máme multioborový tým, v rámci ERC grantu jsme dělali i velké množství sekvenací, zkoumali jsme také obsah žaludku a střev ptáků a netopýrů, dělali jsme chemické analýzy listů. Současný projekt zase zahrnuje například pokusy, ve kterých se snažíme zjistit, jak konzumace pavouků bude ovlivňovat fyziologii ptáků, krmíme je proto od malička stravou s normálním a zvýšeným množstvím pavouků a porovnáváme s ptáky, kteří jsou na jiné, méně přirozené stravě. 

Jak zvládáte cestování s dětmi?

Teď už jsou větší, takže to není tak náročné, někdy si je vezmu na cesty s sebou, někdy zůstanou s manželem doma, hodně nám pomáhá moje mamka. Například teď se mnou na čtrnáctidenní konferenci do Japonska poletí starší syn. Buď bychom mu na tu dobu platili tábor nebo ho vezmu s sebou, cena letenky vyjde podobně. Naštěstí mám dojem, že dnes už je kultura u nás nastavená k dětem přívětivěji, v týmu jich máme několik, je běžné, že si je kolegové berou do práce, například, když není v létě školka.  

Na co použijete finance spojené s oceněním L´Oréal UNESCO Pro ženy ve vědě?  

Něco jsem už použila na koupi pokusných pozemků (smích). Plánuji také zaplatit své doktorandce vzdělávací laboratorní kurz, pak kurz sekvenace pro mou bakalářskou studentku a část půjde třeba i na náklady spojené s hlídáním malého dítěte naší asistentce. Ta je nejšikovnější, koho mám právě na pokusy s krmením ptáků, a nepodařilo se jí ještě sehnat školku. Krmení mláďat ptáků navíc probíhá od rozbřesku do setmění slunce a budeme se u toho muset nějak prostřídat. 

Například z prémie Otto Wichterleho jsem zase zaplatila nové auto, protože se mi těsně před udělením ceny pokazilo a já měla pár dní do porodu. To staré teď využívám já i studenti na ježdění do terénu. Na těchto penězích je skvělé, že je člověk může využít opravdu jak potřebuje. Zvláště vědkyním s malými dětmi taková finanční výpomoc opravdu přijde vhod a často je klíčová pro jejich další vědeckou kariéru.

Autorka: Vendula Lužná (Vědavýzkum.cz)

Kateřina Sam je terénní bioložka a ekoložka, působí na Přírodovědecké fakultě Jihočeské univerzity a na Entomologickém ústavu Biologického centra AV ČR. Je vedoucí oddělení Ekologie a Laboratoře multitrofických interakcí na Entomologickém ústavu. Věnuje se zkoumání vztahů mezi stromy, hmyzem a hmyzožravými predátory. Stala se teprve třetí českou vědkyní, která obdržela prestižní ERC Starting grant. Nyní se svým týmem v Českých Budějovicích řeší JUNIOR STAR grant od Grantové agentury České republiky. S manželem, který pochází z Papui-Nové Guinei, má dvě děti.