Výskum hyeny jaskynnej

Kostrové pozostatky jaskynných hyen (Crocuta crocuta spelaea) patria k charakteristickým, nie veľmi početným nálezom z vnútrojaskynných sedimentov vrchného pleistocénu. Napriek stabilnej frekvencii nálezov pri výskumoch v dvadsiatom a dvadsiatom prvom storočí je celkový počet nálezov (kostí a ich fragmentov) v porovnaní napríklad s jaskynnými medveďmi skôr vzácny a viazaný na ich úkrytovú a potravnú stratégiu, ako aj na fakt, že išlo vždy o vrcholových predátorov alebo mrchožrútov, ktorí na rozdiel od prevažne alebo výlučne herbivorných jaskynných medveďov nemohli byť v cenóze veľkých vrchnopleistocénnych cicavcov nijako početní. Určitou výhodou tu naopak môže byť zjavná teritorialita a rozvinutá sociálna štruktúra (matriarchálne klanové usporiadanie), ktorá sa pre ne predpokladá, rovnako ako sklon k zakladaniu stálych brlohov či pôrodníc vo vyhrabaných norách (vrátane jaskynných sedimentov).

Pre svoju špecifickú sociálnu štruktúru, nápadný vzhľad, všeobecne známu potravnú špecializáciu (najznámejší veľký „mrchožrút“) je hyena škvrnitá (Crocuta crocuta crocuta) objektom pomerne hlbokého verejného záujmu aj zo strany potenciálnych návštevníkov múzeí, rovnako ako jaskynná hyena (C. c. spelaea), kde k atraktivite prispieva práve jej prepojenie s problematikou jaskýň a krasu a pravekou históriou človeka. To všetko robí z kostných pozostatkov, rekonštrukcií a v neposlednom rade z montovaných kostier jaskynných hyen významný atraktor v rámci múzejných expozícií.

Situácia zbierok a samotný počet nálezov kostrových pozostatkov jaskynných hyen nie je zlá. Lokality v Moravskom krase, Českom krase a početné lokality v Slovenskej republike poskytli pomerne robustný materiál na výskum a prezentáciu. Expozične vhodná montovaná kostra v českých a slovenských múzeách doteraz chýbala. Všetky doterajšie expozície na území Českej republiky a Slovenskej republiky prezentovali vždy jednotlivé kosti alebo viac či menej zachovalé lebky, prípadne potravné zvyšky koristi. Pokiaľ ide o uchovávané kompletnejšie súbory osteologického materiálu vo verejných zbierkach, takmer kompletné kostry jaskynných hyen pochádzajú z lokality Jeskyně na Chlumu – Srbská jeskyně v Českom krase. Ide o jedného dospelého jedinca, ktorého lebka je vystavená v expozícii Národného múzea v Prahe, neúplnú kostru nedospelého zvieraťa a ďalšie kosti. Neúplný súbor kostí postkraniálneho skeletu poskytla aj jaskyňa Nad Kačákem a lokalita Řeporyje pri Prahe (dnes už zaniknutá jaskyňa). Hojnejšie nálezy z Moravského krasu (prinajmenšom tie, ktoré sa zachovali v českých a slovenských verejných zbierkach) sú vždy reprezentované jednotlivými kosťami.

Pretože staršie nálezy z 19. a začiatku 20. storočia boli z vyššie uvedených dôvodov málo vhodné na montovanie expozičnej kostry (tak ako to bolo zvykom pri jaskynných medveďoch, jaskynných levoch, vlkovi, rosomákovi, dokonca dhoulovi), takáto kostra na rozdiel od ďalších menovaných veľkých mäsožravcov z jaskynných sedimentov poslednej doby ľadovej nevznikla. Na počet montovaných kostier jaskynných hyen (a ide, opakujeme, o notoricky známe zviera) na celom svete stačia prsty jednej ruky. Na území ČR a SR neexistovala ani jedna. Hoci by pri spolupráci viacerých inštitúcií a vzájomnom zdieľaní zbierkového materiálu (čo je však legislatívne nemožné alebo extrémne problematické) bolo možné zhotoviť takúto montovanú kostru z fosílnych kostí viacerých jedincov (v najjednoduchšom prípade len doplniť a zostaviť kostru z Národného múzea, Jeskyně na Chlumu – Srbská jeskyně), reálne takáto možnosť neexistuje. Montáž expozičnej kostry z originálneho fosílneho materiálu je v súčasnom múzejníctve vnímaná, ako málo zmysluplná a v prípade inak pomerne unikátnych kompletnejších nálezov by išlo skôr o spôsobenie škody.

Pomocou 3D skenovacích a tlačových metód je však možné vytvoriť dobre použiteľnú kópiu, presnejšie povedané model takejto montovanej kostry, k čomu sme aj pristúpili.

Výber osteologického materiálu na zhotovenie modelu kostry hyeny jaskynnej

Hoci je výskyt hyeny jaskynnej (Crocuta crocuta spelaea) doložený na mnohých pleistocénnych paleontologických lokalitách z Moravy aj Čiech (napríklad v početných jaskyniach Moravského krasu), počty hyeních kostí nájdených na týchto lokalitách bývajú väčšinou veľmi nízke až mizivé. Kompletné kosti hyeny sa zároveň nachádzajú skôr výnimočne, väčšinou ide len o ich fragmenty. Z týchto dôvodov nebolo možné použiť na výrobu modelu kostry hyeny jaskynnej originálne osteologické pozostatky z jednej lokality, naopak bolo nevyhnutné využiť viac zdrojových lokalít a vypomôcť si aj osteologickým materiálom súčasnej hyeny škvrnitej (Crocuta crocuta).

V depozitároch Ústavu Anthropos Moravského zemského múzea v Brne, odkiaľ pochádza väčšina originálneho osteologického materiálu použitého na vytvorenie modelu kostry hyeny jaskynnej, bolo vytipovaných niekoľko zdrojových lokalít, pričom najviac použitých hyeních kostí bolo nájdených na lokalite Praha – Řeporyje (Český kras). Ide o lokalitu skúmanú už na prelome osemnásteho a devätnásteho storočia, pravdepodobne išlo o malú horizontálnu jaskyňu (vo vápencovom masíve), ktorá bola objavená v roku 1893. Jaskyňa, slúžiaca vo vrchnom pleistocéne pravdepodobne aj ako brloh jaskynných hyen, bola neskôr žiaľ zničená ťažbou vápenca (Diedrich & Žák 2006). Originálna lebka hyeny jaskynnej použitá na výrobu modelu však z Řeporyjí nepochádza, ide o nález zo Sloupských jaskýň (severná časť Moravského krasu). Spodná čeľusť tejto lebky sa v Sloupských jaskyniach nenašla. Na výrobu repliky bola preto použitá spodná čeľusť pochádzajúca z malej krasovej dutiny, jaskyne č. 716A Pod lipami, ktorá leží v strednej časti Moravského krasu (v Suchom žľabe na katastri Lažánek pri Blansku). Spodná čeľusť veľkosťou a tvarom úplne nezodpovedala lebke zo Sloupských jaskýň, preto bola po naskenovaní upravená v digitálnom prostredí (pozri ďalej v texte).

Prvý a druhý krčný stavec, teda nosič a čapovec, pochádzali tiež z jaskyne č. 716A Pod lipami, zatiaľ čo ostatné stavce z krčnej časti chrbtice a stavce z hrudnej chrbtice mali pôvod na lokalite Řeporyje. Stavce z driekovej časti chrbtice spolu s chvostovými stavcami sa vo fosílnom osteologickom materiáli hyeny jaskynnej nenašli vôbec, a preto boli nahradené stavcami zo skeletu súčasnej hyeny škvrnitej. Vzhľadom na to, že dnešná hyena škvrnitá je menšia než jej pleistocénny predchodca, bolo potrebné driekové a chvostové stavce digitálne zväčšiť na veľkosť zodpovedajúcu zvyšku kostry. Originálna krížová kosť jaskynnej hyeny bola nájdená a použitá z lokality Řeporyje. Na fosílnych stavcoch hyeny jaskynnej skenovaných na výrobu modelu boli niektoré bočné či chrbtové výbežky čiastočne odlomené. Po diskusii všetkých troch strán zapojených do projektu sa nakoniec rozhodlo, že poškodené stavce nebudú v digitálnom prostredí dopĺňané, aby výsledný model nestratil na autenticite. Rebrá, ktoré sa vo fosílnom osteologickom materiáli zachovávajú takmer výlučne vo fragmentoch a sú aj ťažko rozlíšiteľné, boli použité zo skeletu súčasnej hyeny škvrnitej a digitálne zväčšené.

Pokiaľ ide o dlhé kosti predných končatín, z lokality Řeporyje bola použitá lopatka, ramenná kosť a lakťová kosť, zatiaľ čo vretenná kosť pochádzala z jaskyne č. 716A Pod lipami. Originálna lopatka nebola zachovaná kompletne, jej zadný okraj chýbal a bol preto domodelovaný a následne ešte upravený v digitálnom prostredí. Na výrobu modelu kostry bola použitá vždy len jedna, teda ľavá alebo pravá, z uvedených kostí a jej opačný protiklad bol v digitálnom prostredí zrkadlovo otočený. V prípade použitých fosílnych kostí zadnej končatiny pochádzali panva, stehenná a holenná kosť opäť z lokality Řeporyje. Panva bola v Řeporyjách nájdená viac-menej kompletná, nebolo teda potrebné nič zrkadliť, a aj pri stehenných a holenných kostiach boli použité pravá aj ľavá originálne. Mierne problematická bola veľmi tenká lýtková kosť, kde bola pre model použitá časť fosílnej kosti z jaskyne č. 716A Pod lipami, ktorá bola doplnená digitálne zväčšenou lýtkovou kosťou súčasnej hyeny škvrnitej.

Náročnejšou úlohou bolo aj dohľadanie drobných kostí zápästia, záprstia, členka, nártu a prstov. Tieto kosti sa vzhľadom na svoju malú veľkosť horšie zachovávajú a zároveň často dochádza k ich prehliadnutiu pri paleontologických výskumoch. Na výrobu modelu kostry hyeny jaskynnej bolo preto potrebné ich vyhľadanie nielen medzi osteologickým materiálom z Řeporyjí a z jaskyne 716A Pod lipami, ďalšie originálne kosti pochádzajú aj z jaskyne Barovej (v strednej časti Moravského krasu, medzi obcami Adamov, Olomučany, Habrůvka a Babice nad Svitavou). Napriek rozsiahlym fosílnym zdrojom bolo však nevyhnutné niektoré drobné kosti použiť zo súčasnej hyeny škvrnitej a digitálne ich zväčšiť na potrebnú veľkosť.

Doplnenie zdrojových fosílnych kostí o nálezy z územia Slovenskej republiky

Z početných nálezov kostí jaskynných hyen a ich fragmentov, ktoré pochádzajú z lokalít v SR, boli vybrané síce fragmentárne, no aktuálne objavy z lokality Pružinská Dúpna jaskyňa v Strážovských vrchoch, kde vykonáva prieskum a výskum Speleologický klub Slovenskej speleologickej spoločnosti Strážovské vrchy v spolupráci s Českou speleologickou spoločnosťou (ZO 6-01), SMOPAJ, Múzeom Blanenska, MZM Brno a Múzeom v Martine. Tu sa podarilo nájsť fragmenty hornej čeľuste jaskynnej hyeny so zachovanými zubami a dva články prstov. Jeden z článkov prstov (pravá predná končatina) a premoláre z hornej čeľuste boli následne využité na doplnenie a 3D rekonštrukciu končatiny a lebky výsledného modelu (modelovanie čeľustí a kĺbov, zhryz chrupu a pod.). Lebka jedinca zo Sloupských jaskýň, ktorej zuby boli na hrotoch koruniek mierne poškodené (opotrebovanie spôsobené vyšším vekom jedinca), bola následne doplnená (konkrétne korunky premolárov) digitálnymi kópiami týchto nálezov.

Proces digitalizácie, rekonštrukcie a realizácie modelu kostry hyeny jaskynnej

Na zhotovenie funkčného modelu kostry hyeny jaskynnej bolo najprv potrebné detailne digitalizovať všetky dostupné kostrové elementy, a to ako z fosílneho materiálu, tak aj zo súčasných jedincov. Skenovanie prebiehalo v 3D štúdiu Fakulty výtvarných umení VUT v Brne s využitím optického skenera ATOS 1 so strednou optikou 250. Každá jednotlivá kosť bola snímaná samostatne zo všetkých strán, aby bolo možné zachytiť jej kompletný geometrický tvar.

Získané dáta boli následne spracované v softvéri Artec Studio 15, kde došlo k zlúčeniu jednotlivých snímok a vytvoreniu polygonálnych modelov kostí. Výsledkom tejto fázy bol súbor samostatných digitálnych objektov, ktoré bolo potrebné ďalej upraviť a zjednotiť. Osobitná pozornosť bola venovaná častiam doplneným z recentného materiálu, ktoré bolo potrebné mierkovo aj tvarovo prispôsobiť fosílnym originálom. Tento problém sa výrazne prejavil najmä pri chrbtici, predovšetkým jej driekovej a chvostovej časti, ktoré vo fosílnom materiáli chýbali.

Na overenie anatomickej pozície a celkovej kompozície bol vytvorený fyzický referenčný model. Celá kostra bola vytlačená z materiálu PLA na tlačiarňach Bambu Lab P1P a Bambu Lab H2D. Tento model slúžil ako pracovná konštrukcia, ktorá umožnila zostavenie kostry v reálnom meradle v spolupráci s odborníkmi na anatómiu. Fyzická kompletizácia sa ukázala ako zásadná, keďže práca v digitálnom prostredí postráda fyzikálne vlastnosti, ako je hmotnosť, trenie alebo prirodzené obmedzenie pohybu.

Takto zostavený model bol následne opäť digitalizovaný pomocou ručného skenera Artec Eva a slúžil ako referenčný model. Do tohto modelu boli presne umiestňované jednotlivé detailné modely kostí pomocou funkcie zarovnania. Vďaka tomu, že oba skenovacie systémy pracujú ako meracie zariadenia, bolo možné dosiahnuť vysokú presnosť výslednej digitálnej rekonštrukcie.

V digitálnom prostredí nasledovalo finálne doladenie pozícií jednotlivých častí. Boli vyrovnávané nepresnosti vzniknuté pri skenovaní a zároveň definované medzery medzi kosťami zodpovedajúce mäkkým tkanivám, napríklad väzom alebo medzistavcovým platničkám. Súčasťou tejto fázy boli aj cielené zásahy do jednotlivých modelov. Napríklad deformované lopatky boli upravované na základe odborných konzultácií a dolná čeľusť, pochádzajúca z iného jedinca, bola tvarovo prispôsobená konkrétnej lebke pomocou nástrojov softvéru Autodesk Meshmixer. Do modelu bol taktiež vložený zub z iného nálezu pochádzajúceho zo Slovenska.

Po finálnom schválení digitálnej rekonštrukcie nasledovala konštrukčná príprava pre 3D tlač. Cieľom bolo vytvoriť niekoľko identických modelov kostry v presne definovanej anatomickej pozícii. Zásadnou požiadavkou bolo minimalizovať viditeľný podporný systém bežný pri múzejných inštaláciách a navrhnúť kostru ako samonosnú štruktúru.

Základným konštrukčným prvkom sa stala chrbtica, ktorá tvorí nosnú os celej zostavy. Jednotlivé stavce boli prepojené pomocou šesťuholníkových čapov, ktoré zabezpečovali presné uhlové uloženie a eliminovali nežiaducu rotáciu. Na zvýšenie pevnosti bol pozdĺž chrbtice vytvorený priechodný kanál, ktorým bola vedená závitová tyč s priemerom približne 3 mm. Tento prvok prechádzal od oblasti atlasu až ku krížovej kosti a ďalej bol napojený na konštrukciu chvosta, kde sa jeho napnutím dosiahlo celkové spevnenie chrbtice. Tento systém umožnil stabilizovať aj zaťaženie chrbtice v oblasti krku hmotnosťou lebky.

Krčná chrbtica a napojenie lebky predstavovali kritické miesto celej konštrukcie

Samonosnosť modelu bola ďalej riešená pomocou kombinácie skrytých konštrukčných prvkov. Všetky končatiny boli fixované do podstavca, ktorého tvar vychádzal z digitálneho modelu a presne určoval ich rozostavenie. Kostra predných končatín, ktorá osteologicky nie je napojená na chrbticu, bola stabilizovaná systémom uhlíkových výstuží vedených od stavcov k lopatkám. Tento vzperný systém tvorí priestorovú konštrukciu, ktorá zabezpečuje stabilitu bez potreby viditeľných podpier.

Jednotlivé časti modelu boli navrhnuté ako rozoberateľné. Základ tvorí celok chrbtice s panvou, ku ktorému sa pripájajú končatiny, lebka, chvost a jednotlivé rebrá. Rebrá boli osadené pomocou drobných čapov tak, aby bolo možné presne definovať vyklenutie hrudného koša a zároveň umožniť ich jednoduchú montáž.

Finálna realizácia prebiehala technológiou FDM na tlačiarňach Bambu Lab H2D a Bambu Lab H2S. Ako materiál bol zvolený ASA, ktorý vyniká mechanickou pevnosťou, rozmerovou stabilitou a vhodnosťou pre následnú povrchovú úpravu.

Po tlači boli jednotlivé diely vystavené acetónovým výparom, čím došlo k čiastočnému vyhladeniu povrchu a potlačeniu viditeľnosti vrstiev. Následne boli diely opieskované, čím sa zjednotila ich štruktúra a pripravil sa podklad pre finálnu úpravu. Povrch bol dokončený nástrekom polyuretánového laku v požadovanom farebnom odtieni.

Po povrchovej úprave nasledovala finálna kompletizácia modelu, zahŕňajúca lepenie hlavných konštrukčných častí, osadenie spojovacích prvkov a zostavenie jednotlivých segmentov kostry. Výsledná konštrukcia je samonosná, rozoberateľná a zároveň dostatočne pevná pre dlhodobú inštaláciu.

Vďaka použitým materiálom a konštrukčnému riešeniu si model zachováva tvarovú stabilitu pri relatívne nízkej hmotnosti.

V rámci realizácie vzniklo niekoľko variantov modelu, ktoré sa od seba líšia najmä orientáciou hlavy a krčnej časti. Jedna z variantov bola vytvorená zrkadlením digitálneho modelu a následnou úpravou pozície, čím bolo možné dosiahnuť odlišnú výrazovú konfiguráciu pri zachovaní anatomickej správnosti.

Oživením hyeny jaskynnej k obohateniu expozícií v pohraničí

Odborná rekonštrukcia a zostavenie trojrozmerného modelu kostry vyhynutého druhu hyeny jaskynnej (Crocuta crocuta spelaea) bolo súčasťou cezhraničnej spolupráce v rámci projektu „Oživením hyeny jaskynnej k obohateniu expozícií v pohraničí“. Projekt bol realizovaný v rámci Fondu malých projektov programu Interreg Slovensko – Česko 2021–2027. Správcom FMP je v období 2021–2027 Euroregión Bílé–Biele Karpaty s povereným administrátorom na slovenskej strane – Trenčianskym samosprávnym krajom. Projekt bol spolufinancovaný Európskou úniou prostredníctvom Európskeho fondu regionálneho rozvoja. Celkový rozpočet projektu predstavoval 60 730,28 €, z toho 48 584,22 € (80 %) tvoril príspevok EÚ, 7 287,63 € (12 %) bolo hradených zo štátneho rozpočtu Slovenskej republiky a 4 858,43 € (8 %) z vlastných zdrojov žiadateľa.

Hlavným žiadateľom a koordinátorom projektu bolo Slovenské múzeum ochrany prírody a jaskyniarstva (SMOPaJ) v Liptovskom Mikuláši, pričom na projekte spolupracovalo Moravské zemské múzeum v Brne ako hlavný cezhraničný partner a Múzeum Blanenska v Blansku ako druhý projektový partner. Projekt tematicky nadväzoval na úspešnú iniciatívu „Spolupráca slovenských a českých prírodovedcov v múzejnej prezentácii“, realizovanú v rokoch 2022–2023, ktorá položila základy systematickej spolupráce českých a slovenských odborníkov v oblasti paleontológie a modernej múzejnej interpretácie.

Na riešení projektu sa podieľal deväťčlenný odborný tím zložený z odborníkov na paleontológiu, muzeológiu a digitalizáciu. Za SMOPaJ tvorili projektový tím projektová manažérka Eva Budayová, realizátor aktivít Valent Janči, odborný pracovník Mgr. Tomáš Čeklovský, PhD. a Milota Nahálková ako pomocný administratívny pracovník. Za Moravské zemské múzeum sa na projekte podieľali Mgr. Martina Roblíčková, PhD. a Mgr. Aleš Plichta z paleontologického oddelenia Ústavu Anthropos. Múzeum Blanenska zastupovala riaditeľka Mgr. Bc. Pavlína Komínková ako asistent projektovej manažérky a Mgr. Vlastislav Káňa ako odborný pracovník.

Práce boli rozdelené do niekoľkých etáp zahŕňajúcich výber a zhromaždenie osteologického materiálu, 3D skenovanie osteologických zbierok, digitálne spracovanie dát, 3D tlač replík kostí a zostavenie finálneho modelu vrátane jeho inštalácie do stálej expozície.

Projekt priniesol rad významných vedeckých a metodických prínosov. Predovšetkým umožnil komplexnú digitalizáciu vzácnych fosílnych pozostatkov hyeny jaskynnej, ktoré sú v zbierkach slovenských a českých múzeí zastúpené iba fragmentárne. Využitie 3D technológií otvorilo nové možnosti pre nedeštruktívne štúdium a porovnávaciu analýzu paleontologického materiálu, pričom výsledné modely sa stali nielen základom pre múzejné expozície, ale aj trvalým vedeckým zdrojom pre ďalšie výskumy. Okrem samotného modelu kostry projekt priniesol a overil nové postupy digitalizácie a rekonštrukcie, využiteľné pri spracovaní ďalších taxónov pleistocénnej fauny.

Z odborného aj popularizačného hľadiska projekt rozšíril poznanie o faune poslednej doby ľadovej v strednej Európe a zároveň posilnil medzinárodnú spoluprácu múzejných a výskumných pracovísk. Výsledná 3D rekonštrukcia kostry hyeny jaskynnej významne obohatila expozície zapojených múzeí a prispela k prezentácii paleontologických poznatkov moderným a vizuálne atraktívnym spôsobom.

Literatúra:

DIEDRICH, C. G. & ŽÁK, K. 2006: Prey deposits and den sites of the Upper Pleistocene hyena Crocuta crocuta spelaea (Goldfuss, 1823) in horizontal and vertical caves of the Bohemian Karst (Czech Republic). - Bulletin of Geosciences 81(4), 237–276 (25 figures). Czech Geological Survey, Prague. ISSN 1214-1119.