Kostra jeskynní hyeny, exponát pro tři muzea: průběh a výsledek unikátního projektu

Úvod

Kostní pozůstatky jeskynních hyen (Crocuta crocuta spelaea) patří k charakteristickým, leč pohříchu nehojným nálezům z vnitrojeskynních sedimentů svrchního pleistocénu. I přes stabilní frekvenci nálezů při výzkumech ve dvacátém a jednadvacátém století je celkový počet nálezů (kostí a jejich fragmentů) v porovnání s například jeskynními medvědy spíše vzácný a vázaný na jejich úkrytovou a potravní strategii, jakož i na fakt, že se jednalo vždy o vrcholové predátory nebo scavengery, kteří na rozdíl od převážně nebo výhradně herbivorních jeskynních medvědů nemohli být v cenóze velkých svrchně pleistocenních savců nikterak hojní. Jistou výhodou zde naopak může být zjevná teritorialita a rozvinutá sociální struktura (matriarchální klanové uspořádání), která je pro ně předpokládána, stejně jako sklon k zakládání stálých doupat či porodnic ve vyhrabaných norách (včetně jeskynních sedimentů).

Pro svoji specifickou sociální strukturu, nápadný zjev, obecně známou potravní specializaci (nejznámější velký „mrchožrout“) je hyena skvrnitá (Crocuta crocuta crocuta) objektem poměrně hlubokého veřejného zájmu i ze strany potenciálních návštěvníků muzeí, stejně jako jeskynní hyena (C. c. spelaea), kde k atraktivitě přispívá právě její provázanost s problematikou jeskyní a krasu a pravěkou historií člověka. To vše činí z kostních pozůstatků, rekonstrukcí a v neposlední řadě z montovaných koster jeskynních hyen významný atraktor v rámci muzejních expozic. 

Situace sbírek a samotný počet nálezů kostních pozůstatků jeskynních hyen není nijak tristní, lokality v Moravském krasu, Českém krasu a četné lokality ve Slovenské republice poskytly vcelku robustní materiál k výzkumu a prezentaci, expozičně vhodná montovaná kostra však v českých a slovenských muzeích dosud chyběla. Všechny dosavadní expozice na území České republiky a Slovenské republiky prezentovaly vždy jednotlivé kosti nebo více či méně zachovalé lebky, popřípadě potravní zbytky kořisti. Pokud jde o ve veřejných sbírkách přechovávané kompletnější sady osteologického materiálu, pak téměř kompletní kostry jeskynních hyen pocházejí z lokality Jeskyně na Chlumu – Srbské jeskyně v Českém krasu, jde o jednoho dospělého jedince, jehož lebka je vystavená v expozici Národního muzea v Praze, neúplnou kostru nedospělého zvířete a další kosti. Neúplnou sadu kostí postkraniálního skeletu poskytla také jeskyně Nad Kačákem a lokalita Řeporyje u Prahy (dnes již zaniklá jeskyně). Hojnější nálezy z Moravského krasu (přinejmenším ty, které se dochovaly v českých a slovenských veřejných sbírkách) jsou vždy reprezentovány jednotlivými kostmi (viz dále).

Protože starší nálezy z 19. a počátku 20. století byly z výše uvedených důvodů nepříliš vhodné k montování expoziční kostry (tak jak to bylo územ pro jeskynní medvědy, jeskynní lvy, vlka, rosomáka, dokonce dhoula), taková kostra, na rozdíl od dalších jmenovaných velkých masožravců jeskynních sedimentů poslední doby ledové, nevznikla. Na počet montovaných koster jeskynních hyen (a jde, opakujeme, o notoricky známé zvíře) na celém světě stačí prsty jedné ruky, na území ČR a SR neexistovala ani jediná. Přestože při spolupráci více institucí a vzájemném sdílení sbírkového materiálu (což je ovšem legislativně nemožné nebo extrémně problematické) by bylo možno zhotovit takovou montovanou kostru z fosilních kostí z více jedinců (v nejjednodušším případě jen doplnit a sestavit kostru z Národního muzea, z jeskyně na Chlumu – Srbské jeskyně), reálná taková možnost není. Montáž expoziční kostry z originálního fosilního materiálu je v současném muzejnictví vnímána jako málo smysluplná a v případě jinak dosti unikáních kompletnějších nálezů by se jednalo spíše o způsobení škody. 

Z pomocí 3D skenovacích a tiskových metod je ale možné vytvořit dobře použitelnou kopii, přesněji řečeno model takové montované kostry, k čemuž jsme také přikročili.

Výběr osteologického materiálu na zhotovení modelu kostry hyeny jeskynní

Ačkoliv je výskyt hyeny jeskynní (Crocuta crocuta spelaea) doložen na mnoha pleistocenních paleontologických lokalitách z Moravy i Čech (například v četných jeskyních Moravského krasu), počty hyeních kostí nalezených na těchto lokalitách bývají většinou velmi nízké až mizivé. Kompletní hyení kosti se zároveň nacházejí spíš výjimečně, většinou se jedná jen o jejich fragmenty. Z těchto důvodů nebylo možné použít k výrobě modelu kostry hyeny jeskynní originální osteologické pozůstatky z jediné lokality, bylo naopak nezbytné využít více zdrojových lokalit a vypomoci si i osteologickým materiálem současné hyeny skvrnité (Crocuta crocuta). 

V depozitářích Ústavu Anthropos Moravského zemského muzea v Brně, odkud převážná část originálního osteologického materiálu použitého k vytvoření modelu kostry hyeny jeskynní pochází, bylo vytipováno několik zdrojových lokalit, přičemž nejvíce použitých hyeních kostí bylo nalezeno na lokalitě Praha – Řeporyje (Český kras). Jedná se o lokalitu studovanou již na přelomu osmnáctého a devatenáctého století, pravděpodobně šlo o malou horizontální jeskyni (ve vápencovém masivu), která byla objevena v roce 1893. Jeskyně, sloužící ve svrchním pleistocénu patrně i jako doupě jeskynních hyen, byla později bohužel zničena těžbou vápence (Diedrich & Žák 2006). Originální lebka hyeny jeskynní, použitá pro výrobu modelu, nicméně z Řeporyjí nepochází, jedná se o nález ze Sloupských jeskyní (severní část Moravského krasu). Spodní čelist této lebky bohužel ve Sloupských jeskyních objevena nebyla. Pro výrobu repliky byla proto použita spodní čelist pocházející z drobné krasové dutiny, jeskyně č. 716A Pod lipami, která leží ve střední části Moravského krasu (v Suchém žlebu na katastru Lažánek u Blanska). Spodní čelist velikostí a tvarem neodpovídala zcela lebce ze Sloupských jeskyní, byla proto po naskenování upravena v digitálním prostředí (viz dále v textu). 

První a druhý krční obratel, tedy nosič a čepovec, pocházely také z jeskyně č. 716A Pod lipami, zatímco ostatní obratle z krční části páteře a obratle z hrudní páteře měly původ na lokalitě Řeporyje. Obratle z bederní části páteře spolu s ocasními obratli nebyly ve fosilním osteologickém materiálu hyeny jeskynní nalezeny vůbec, a byly proto nahrazeny obratli z kostry v současnosti žijící hyeny skvrnité. Vzhledem ke skutečnosti, že dnešní hyena skvrnitá je menší než její pleistocenní předchůdce, bylo nezbytné bederní a ocasní obratle zvětšit v digitálním prostředí na velikost odpovídající zbytku kostry. Originální kost křížová jeskynní hyeny byla nalezena a použita z lokality Řeporyje. Na fosilních obratlech hyeny jeskynní skenovaných pro výrobu modelu byly některé boční či hřbetní výběžky částečně olámány. Po diskusi všech tří stran zúčastněných na projektu bylo nakonec rozhodnuto, že poškozené obratle nebudou v digitálním prostředí doplňovány, aby vzniklému modelu nebylo ubráno na autenticitě. Žebra, která se ve fosilním osteologickém materiálu zachovávají téměř výhradně ve zlomcích a jsou i obtížně rozlišitelná, byla použita z kostry současné hyeny skvrnité a digitálně zvětšena.

Pokud jde o dlouhé kosti předních končetin, z lokality Řeporyje byla použita lopatka, pažní kost a loketní kost, zatímco vřetenní kost pocházela z jeskyně č. 716A Pod lipami. Originální lopatka nebyla zachována kompletní, její dorzo-kaudální okraj chyběl a byl proto domodelován a následně ještě upraven v digitálním prostředí. Pro výrobu modelu kostry byla použita vždy jen jedna, tedy levá nebo pravá, z uvedených kostí a její stranově opačný protějšek byl v digitálním prostředí ozrcadlen. V případně použitých fosilních kostí zadní končetiny pocházely pánev, stehenní a holenní kost opět z lokality Řeporyje. Pánev byla v Řeporyjích nalezena víceméně kompletní, nebylo tedy třeba nic zrcadlit, a také u kostí stehenních a holenních byly použity pravá i levá originální. Mírně problematická byla velmi tenká kost lýtková, kde byla pro model použita část fosilní kosti z jeskyně č. 716A Pod lipami, která byla ale doplněna digitálně zvětšenou lýtkovou kostí současné hyeny skvrnité. 

Náročnějším úkolem bylo rovněž dohledání drobných kostí zápěstí, záprstí, kotníku, nártu a prstů. Tyto kosti se vzhledem ke svojí malé velikosti hůře zachovávají a zároveň často dochází k jejich přehlédnutí při paleontologických výzkumech. K výrobě modelu kostry hyeny jeskynní bylo proto nutné jejich vyhledání nejen mezi osteologickým materiálem z Řeporyjí a z jeskyně 716A Pod lipami, další originální kosti pocházejí i z jeskyně Barové (ve střední části Moravského krasu, mezi obcemi Adamov, Olomučany, Habrůvka a Babice nad Svitavou). I přes rozsáhlé fosilní zdroje bylo nicméně nezbytné některé kůstky použít ze současné hyeny skvrnité a digitálně je zvětšit na potřebnou velikost.

Doplnění zdrojových fosilních kostí o nálezy z území Slovenské republiky

Z četných nálezů kostí jeskynních hyen a jejich fragmentů, které pocházejí z lokalit v SR byly vybrány sice fragmentární, leč aktuální objevy z lokality Pružinská Dúpna jaskyňa ve Strážovských vrších, kde provádí průzkum a výzkum Speleologický klub Slovenské speleologické společnosti Strážovské vrchy ve spolupráci s Českou speleologickou společností (ZO 6-01), SMOPAJ, Muzeem Blanenska, MZM Brno a Muzeem v Martině. Zde se podařilo nalézt fragmenty horní čelisti jeskynní hyeny se zachovalými zuby a dva prstní články. Jeden z prstních článků (pravá přední noha) a třenové zuby z horní čelisti byly pak využity k doplnění a 3D rekonstrukci končetiny a lebky výsledného modelu (modelace čelistí a kloubů, skus chrupu apod.). Lebka jedince ze Sloupských jeskyní, jejíž zuby byly ve hrotech korunek lehce poškozeny (opotřebení způsobené vyšším věkem jedince) byla pak doplněna (konkrétně korunky třenových zubů) o digitální kopie těchto nálezů.
 

Proces digitalizace, rekonstrukce a realizace modelu kostry hyeny jeskynní

Pro zhotovení funkčního modelu kostry hyeny jeskynní bylo nejprve nutné detailně digitalizovat všechny dostupné kosterní elementy, a to jak z fosilního materiálu, tak z recentních jedinců. Skenování probíhalo ve 3D studiu Fakulty výtvarných umění VUT v Brně za využití optického skeneru ATOS 1 se střední optikou 250. Každá jednotlivá kost byla snímána samostatně ze všech stran, aby bylo možné zachytit její kompletní geometrický tvar. Získaná data byla následně zpracována v softwaru Artec Studio 15, kde došlo ke sloučení jednotlivých snímků a vytvoření polygonálních modelů kostí. Výsledkem této fáze byl soubor samostatných digitálních objektů, které bylo nutné dále upravit a sjednotit. Zvláštní pozornost byla věnována částem doplněným z recentního materiálu, které bylo potřeba měřítkově i tvarově přizpůsobit fosilním originálům. Tento problém se výrazně projevil zejména u páteře, především její bederní a ocasní části, které ve fosilním materiálu chyběly. 

Pro ověření anatomické pozice a celkové kompozice byl vytvořen fyzický referenční model. Celá kostra byla vytištěna z materiálu PLA na tiskárnách Bambu Lab P1P a Bambu Lab H2D. Tento model sloužil jako pracovní konstrukce, která umožnila sestavení kostry v reálném měřítku ve spolupráci s odborníky na anatomii. Fyzická kompletace se ukázala jako zásadní, jelikož práce v digitálním prostředí postrádá fyzikální vlastnosti, jako je hmotnost, tření nebo přirozené omezení pohybu. Takto sestavený model byl následně znovu digitalizován pomocí ručního skeneru Artec Eva a sloužil jako referenční model. Do tohoto modelu byly přesně umisťovány jednotlivé detailní modely kostí pomocí funkce zarovnání. Díky tomu, že oba skenovací systémy pracují jako měřicí zařízení, bylo možné dosáhnout vysoké přesnosti výsledné digitální rekonstrukce.

V digitálním prostředí následovalo finální doladění pozic jednotlivých částí. Byly vyrovnávány nepřesnosti vzniklé při skenování a zároveň definovány mezery mezi kostmi odpovídající měkkým tkáním, například vazům nebo meziobratlovým ploténkám. Součástí této fáze byly také cílené zásahy do jednotlivých modelů. Například deformované lopatky byly upravovány na základě odborných konzultací a dolní čelist, pocházející z jiného jedince i lokality, byla lebce tvarově přizpůsobena pomocí nástrojů softwaru Autodesk Meshmixer. Do modelu byl rovněž dosazen zub z jiného nálezu pocházející ze Slovenska. Po finálním schválení digitální rekonstrukce následovala konstrukční příprava pro 3D tisk. Cílem bylo vytvořit několik identických modelů kostry v přesně definované anatomické pozici. Zásadním požadavkem bylo minimalizovat viditelný podpůrný systém běžný u muzejních instalací a navrhnout kostru jako samonosnou strukturu.

Základním konstrukčním prvkem se stala páteř, která tvoří nosnou osu celé sestavy. Jednotlivé obratle byly propojeny pomocí šestiúhelníkových čepů, které zajišťovaly přesné úhlové usazení a eliminovaly nežádoucí rotaci. Pro zvýšení pevnosti byl podélně páteří vytvořen průchozí kanál, kterým byla vedena závitová tyč o průměru přibližně 3 mm. Tento prvek procházel od oblasti atlasu až ke křížové kosti a dále byl napojen na konstrukci ocasu, kde se jeho napnutím dosáhlo celkového zpevnění páteře. Tento systém umožnil stabilizovat i zatížení páteře v oblasti krku váhou lebky. Krční páteř a napojení lebky představovaly kritické místo celé konstrukce. 

Samonosnost modelu byla dále řešena pomocí kombinace skrytých konstrukčních prvků. Všechny končetiny byly fixovány do podstavce, jehož tvar vycházel z digitálního modelu a přesně určoval jejich rozestavení. Kostra předních končetin, která osteologicky není napojena na páteř, byla stabilizována systémem uhlíkových výztuh vedených od obratlů k lopatkám. Tento vzpěrný systém tvoří prostorovou konstrukci, která zajišťuje stabilitu bez nutnosti viditelných podpěr. Jednotlivé části modelu byly navrženy jako rozebíratelné. Základ tvoří celek páteře s pánví, ke kterému se připojují končetiny, lebka, ocas a jednotlivá žebra. Žebra byla osazena pomocí drobných čepů tak, aby bylo možné přesně definovat vyklenutí hrudního koše a zároveň umožnit jejich snadnou montáž.

Finální realizace probíhala technologií FDM na tiskárnách Bambu Lab H2D a Bambu Lab H2S. Jako materiál byl zvolen ASA, který vyniká mechanickou pevností, rozměrovou stabilitou a vhodností pro následnou povrchovou úpravu. Po tisku byly jednotlivé díly vystaveny acetonovým výparům, čímž došlo k částečnému vyhlazení povrchu a potlačení viditelnosti vrstev. Následně byly díly opískovány, čímž se sjednotila jejich struktura a připravil se podklad pro konečnou úpravu. Povrch byl dokončen nástřikem polyuretanového laku v požadovaném barevném odstínu.

Po povrchové úpravě následovala kompletace modelu, zahrnující lepení hlavních konstrukčních částí, osazení spojovacích prvků a sestavení jednotlivých segmentů kostry. Výsledná konstrukce je samonosná, rozebíratelná a zároveň dostatečně pevná pro dlouhodobou instalaci. Díky použitým materiálům a konstrukčnímu řešení si model zachovává tvarovou stabilitu při relativně nízké hmotnosti. V rámci realizace vzniklo několik variant modelu, které se od sebe liší zejména orientací hlavy a krční části. Jedna z variant byla vytvořena zrcadlením digitálního modelu a následnou úpravou pozice, čímž bylo možné dosáhnout odlišné výrazové konfigurace při zachování anatomické správnosti.

Oživením hyeny jeskynní k obohacení expozic v pohraničí

Odborná rekonstrukce a sestavení trojrozměrného modelu kostry vyhynulého druhu hyeny jeskynní (Crocuta crocuta spelaea) bylo součástí přeshraniční spolupráce v rámci projektu „Oživením hyeny jaskynnej k obohateniu expozícií v pohraničí“. Projekt byl realizován v rámci Fondu malých projektů programu Interreg Slovensko – Česko 2021–2027. Správcem FMP je v období 2021–2027 Euroregion Bílé–Biele Karpaty s pověřeným administrátorem na slovenské straně – Trenčínským samosprávným krajem. Projekt byl spolufinancován Evropskou unií prostřednictvím Evropského fondu pro regionální rozvoj. Celkový rozpočet projektu činil 60 730,28 €, z toho 48 584,22 € (80 %) tvořil příspěvek EU, 7 287,63 € (12 %) bylo hrazeno ze státního rozpočtu Slovenské republiky a 4 858,43 € (8 %) z vlastních zdrojů žadatele.

Hlavním žadatelem a koordinátorem projektu bylo Slovenské muzeum ochrany prírody a jaskyniarstva (SMOPaJ) v Liptovském Mikuláši, přičemž na projektu spolupracovalo Moravské zemské muzeum v Brně jako hlavní přeshraniční partner a Muzeum Blanenska v Blansku jako druhý projektový partner. Projekt tematicky navazoval na úspěšnou iniciativu „Spolupráce slovenských a českých přírodovědců v muzejní prezentaci“, realizovanou v letech 2022–2023, která položila základy pro systematickou spolupráci českých a slovenských odborníků v oblasti paleontologie a moderní muzejní interpretace.

Na řešení projektu se podílel devítičlenný odborný tým složený z odborníků na paleontologii, muzeologii a digitalizaci. Za SMOPaJ tvořili projektový tým projektová manažerka Eva Budayová, realizátor aktivit Valent Janči, odborný pracovník Mgr. Tomáš Čeklovský, Ph.D. a Milota Nahálková jako pomocný administrativní pracovník. Za Moravské zemské muzeum se na projektu podíleli Mgr. Martina Roblíčková, Ph.D. a Mgr. Aleš Plichta z paleontologické sekce Ústavu Anthropos. Muzeum Blanenska zastupovala ředitelka Mgr. Bc. Pavlína Komínková jako asistent projektové manažerky a Mgr. Vlastislav Káňa jako odborný pracovník. Práce byly rozděleny do několika etap zahrnujících výběr a shromáždění osteologického materiálu, 3D skenování osteologických sbírek, digitální zpracování dat, 3D tisk replik kostí a sestavení finálního modelu včetně jeho instalace do stálé expozice.

Realizace projektu představovala velký vědecký i metodický přínos Především umožnila komplexní digitalizaci vzácných fosilních pozůstatků hyeny jeskynní, které jsou ve sbírkách slovenských a českých muzeí zastoupeny pouze fragmentárně. Využití 3D technologií otevřelo nové možnosti pro nedestruktivní studium a srovnávací analýzu paleontologického materiálu, přičemž výsledné modely se staly nejen základem pro muzejní expozice, ale i trvalým vědeckým zdrojem pro další výzkumy. Kromě samotného modelu kostry projekt přinesl a ověřil nové postupy digitalizace a rekonstrukce, využitelné při zpracování dalších taxonů pleistocenní fauny.

Z odborného i popularizačního hlediska projekt rozšířil poznání o fauně poslední doby ledové ve střední Evropě a zároveň posílil mezinárodní spolupráci muzejních a výzkumných pracovišť. Výsledná 3D rekonstrukce kostry hyeny jeskynní významně obohatila expozice zapojených muzeí a přispěla k prezentaci paleontologických poznatků moderním a vizuálně atraktivním způsobem.