Příběhy o miniaturních tvorech, které každoročně čelí své největší zkoušce: přežití mrazů.

V zimě neoprší moucha, nezpívá cvrček, nenajdeme večerní můry, které by se toulaly kolem lamp, ani mravence, kteří by se snažili dobýt naši spíž. Komáří štípance jsou vzácností. Zdá se, že hmyz zmizel, jako by zimu přeživší zmasakrovala. Přesto jakmile začnou dny opět prodlužovat a zahřívat se, vrátí se, často v různých a více nebo méně obtěžujících formách.

Po další zimě miliardy hmyzu opět překonaly svou nejvýznamnější zkoušku: přežít zimní chlad. Dosahují toho různými kreativními a často překvapivými způsoby. Hmyz je ectotermní, což znamená, že jeho tělesná teplota závisí na teplotě okolního prostředí a nedokáže ji regulovat jako my nebo mnohá jiná zvířata.

Na konci léta a začátku podzimu většina dělnic vos a jejich samců umírá v důsledku příchodu chladu a nižší dostupnosti potravy. Hnízdo, které vosy postavily v teplé sezóně, je opuštěno a přežívají pouze nově narozené královny, které se spárovaly se samci, avšak bez reprodukce. Sperma, které obdržely, je uloženo po dobu měsíců v specializovaném orgánu (spermateka) a bude využito až po zimě k založení nové kolonie. Působení během zimy by bylo kontraproduktivní, protože by vyžadovalo mnoho energie v období s omezenými možnostmi výživy, nemluvě o silném chladu.

Oplozená vosí samice se s úkoly regenerace celého království snaží najít úkryt na chráněném místě, pod kůrou stromu, v trhlině zdi nebo v nějaké přirozené dutině, a zůstává nehybná po měsíce díky stavu „diapauzy.“ Tento druh biologického pozastavení umožňuje vosám a tisícům dalších hmyzu přežít zimu, aby se mohli v teplé sezóně opět rozrůst.

Jak čtete tento článek, miliardy hmyzu se skrývají na severní polokouli ve stavu zdánlivé smrti a čekají na lepší časy.

Na rozdíl od hibernace, která je okamžitou reakcí na nepříznivé podmínky, jako je zima, je diapauza preventivní formou ochrany s významnou genetickou složkou. Začíná předtím, než jsou nepříznivé podmínky zjeveny, především díky stabilnímu a spolehlivému signálu připravujícího na příchod studené sezóny: zkracování hodin denního světla. Oproti tomu kolísání teploty je ovlivněno větším množstvím faktorů, protože mohou nastat mírnější zimy než jiné. Aktivace diapauzy poté, co již zima nastala, by byla pro některý hmyz nebezpečná, ne-li smrtelná.

Různé druhy vos, muška a komáři vstupují do diapauzy, aby omezily spotřebu energie. Přestávají růst a metabolismus je minimalizován, takže na pohled se mohou zdát mrtví. V týdnech před vstupem do tohoto stavu mění hmyz způsob, jakým vstřebává živiny: hromadí tuky a bílkoviny, které jim pomohou přežít zimu, během níž po měsících nic nejedí. Poté se připravují odolávat chladu a mrazu.

Jejich organismy produkují látky, které chrání před mrazem (jako glycerol a polyoly), což snižuje bod tuhnutí jejich tělesných tekutin. Tyto látky zabraňují vzniku krystalů ledu uvnitř buněk, což by mohlo poškodit orgány a tkáně. V některých případech zmrznou tekutiny mezi buňkami, s tenkým vrstvou ledu, která chrání buňky.

Každý druh využívá diapauzu různě podle svého životního cyklu. Kromě vos někteří komáři vstupují do diapauzy jako dospělí a oplodněné exempláře, zatímco jiní zimují jako vajíčka nebo larvy na chráněných místech. Pokud zůstanou v teple, například ve spodní části květináčů nebo v zvlhčovačích domácích radiátorů, mohou se bez diapauzy obejít, a proto je možné je ve vnitřních prostorách najít i v lednu nebo únoru.

Existují také druhy můr, které tráví zimu v pupáckém stavu, tedy ve fázi přechodu z larvy na dospělého jedince. Chryzálka, což je ochranný obal, izoluje před chladem, zatímco budoucí můra téměř úplně zastavuje svůj vývoj a ten se obnoví s prvními jarními teplotami.

U much jsou však každou zimu obětí.

Většina dospělých jedinců umírá, zatímco nově narozené jedince vstupují do diapauzy v larválních nebo pupáckých stádiích, v závislosti na druhu. Tato stádia jsou odolnější vůči chladu a zajišťují na jaře vznik nové generace, vysoce aktivní a plodné, která během krátké doby obnoví populaci much. Mravenci a včely se chovají ještě jinak.

Úly jsou absolutní monarchie, ve kterých vládne královna, která se spářila pouze jednou ve svém životě prostřednictvím svatebního letu s mnoha samci, když se na jaře emigruje nebo nejpozději na začátku léta. Použije část spermatu k založení kolonie a zbytek uchovává ve spermatece po léta, což jí umožňuje klást tisíce vajec během svého života. Z těchto vajec vzejdou spousty sterilních dělnic a pár plodných samců a samic, které mohou vést k vytvoření nových kolonií.

V úlu se vždy najde práce, takže velká část včel medonosných (mellifer) nevstupuje do diapauzy, ale zpomaluje svou činnost a zhlukují se, aby co nejméně rozptylovaly teplo. Místo toho, aby létaly hledat květiny, které by nyní nenašly, včely se vytvářejí kolem královny a udržují ji v teple konstantními kontrakcemi svalů, které obvykle používají k letu. Med, který byl vyprodukován, když bylo teplo, je jejich zdrojem energie. Tímto způsobem se mohou v úlu udržovat teploty 20-30 °C i tehdy, když venku panuje velký mráz.

Mravenci jsou příbuzní včel (oba patří mezi hymenoptera) a mají podobné chování. Existuje královna, která během léta provádí svatební let, než ztratí křídla, a uchovává sperma obdržené po léta. Jakmile najde vhodné místo, zakládá novou kolonii kladením vajec, ze kterých se stanou dělnice. V zimě se produkce buď zpomaluje, nebo zastavuje, kolonie udržuje stav nízké aktivity. I zde není diapauza a mravenci se stahují do hlubokých částí hnízda pod zemí, kde je mírné teplo a není hrozba zamrznutí. Některé druhy mravenců produkují antigelové látky, aby ochránily své tělesné tekutiny a předešly vzniku krystalů ledu.

Na Aljašce larvy jednoho druhu brouka (Cucujus clavipes puniceus) přežívají při teplotách až téměř -60 °C. Larva arktické můry (Gynaephora groenlandica) žije na ostrově Ellesmere v Kanadě a vydrží v přírodě až -70 °C, přičemž stráví pouze desetinu svého života v nezamrzlém stavu využívající krátké arktické léto.

Ať už jde o diapauzu, nebo klidový stav, zpomalení aktivit a metabolismu dovoluje hmyzu, který obvykle žije pouze několik týdnů nebo měsíců, prodloužit svůj život tak, aby byly zajištěny jejich populace. Obecně platí, že generace, které přežijí zimu, žijí déle než generace letní, které se rychleji střídají. V jistém smyslu je v teplém období více živého hmyzu než v chladném, a jakmile zima skončí, rychle se obnoví.

Další hmyz se raději vyhýbá zimě a jakmile dny začnou zkracovat, připravují se na migraci do teplejších oblastí. Nejznámější migrací hmyzu je pravděpodobně ta monarchových motýlů, kteří každoročně zahajují migraci, která může pokrýt až 4 tisíce kilometrů, aby se přestěhovali z Kanady a Spojených států do Mexika. Na podzim dospělí jedinci létají na jih, kde se zdržují, aby zimovali, a na jaře produkují nové generace, které se vracejí na sever. Každé hejno zahrnuje stovky tisíc motýlů a může během několika dní urazit stovky kilometrů.

Jedním ze druhů vážky (Pantala flavescens) drží rekord za nejdelší zdokumentovanou migraci: někteří její jedinci létají mezi Indií a Afrikou, přičemž přecházejí Indický oceán a vzdálenosti přes 5 tisíc kilometrů na volném moři bez možnosti přistání. Další motýl, vanessa trávníková (Vanessa cardui), každoročně migruje z Evropy do severní Afriky, přičemž urazí téměř 4 tisíce kilometrů, což zahrnuje přelet nad pouští Sahara. Mnoho dalších druhů much, kobylek, můr a mšic migruje, aby se vyhnulo chladu, reprodukovalo a zvýšilo pravděpodobnost přežití jejich populací.

Tento spánek, probouzení a migrace malých nebo miniaturních druhů se odehrává kolem nás po tisíciletí, aniž bychom si toho vždy byli vědomi, ale hrozí, že bude hluboce pozměněno globálním oteplováním.

I když se to může zdát protiintuitivní, mírnější zimy nepodporují přežití hmyzu. Vyšší než normální teplota zvyšuje jejich metabolismus, což znamená větší spotřebu zdrojů a riziko, že zásoby energie vyprší dříve, než příjde jaro, což by mohlo vést k smrti hlady. U některých druhů much může zvýšení o několik stupňů přinést 50 % vyšší spotřebu. Mírná zima může také způsobit, že diapauza skončí dříve, což nutí hmyz vyhledávat živiny v rostlinách, které však ještě nezahájily svou činnost.

V oblastech, kde sníh padá méně než jednou, ale nadále panuje chlad, se snižují možnosti pro hmyz hledat úkryt pod sněhovou pokrývkou v očekávání jara. Dále bylo zjištěno, že hmyz vychází oslabený z mírných zim, s nižší schopností klást vajíčka a reprodukovat se. Jedním z důvodů je vyšší aktivita hub a bakterií, které se mohou množit díky abnormálním teplotám, využívajícím oslabené imunitní systémy hmyzu, které se snižují během diapauzy nebo klidu.

Spousta lesních brouků, jako například kůrovec (Ips typographus), zimuje pod kůrou nebo v dřevě stromů, ale tolerují chlad pouze do určité míry. Normální tuhých zimy a dlouhé trvání snížily jejich populace, což omezilo množství jedinců, kteří se dostanou do jara. Nyní v mnoha lesích na severní polokouli jsou zimy mírné a to vede k přežití mnohem více brouků, kteří blokují tok mízy v stromech, což přináší jejich úhyn v krátkém čase ve velkém množství.

Stejně jako u mnoha jiných zvířat, během evoluce ukázali hmyz schopnost přizpůsobení a umění transformovat dlouhá období chladu a hladu do příležitosti k zajištění přežití svých druhů. To platí pro všechny, včetně cvrčků, kteří se podle známé bajky Ezopa mají vyznačovat naprostou leností, v kontrastu s ctnostmi mravenců, kteří jsou pilní a předvídaví ve sbírání zásob na léto do zimní přípravy. Jak jsme viděli, většina mravenců vydržuje zimu v klidu bez potřeby velkých zásob, stejně jako cvrčci, kteří žijí zahrabáni v hlubinách země, někdy ne jen jeden zimní cyklus, ale i několik let, než se opět objeví a zpívají na slunečním jarním světle.