Конец лягушек и жуков. Почему вымирают амфибии и насекомые и чем это грозит человечеству?
Массовое вымирание, вызванное главным образом человеческой деятельностью, затрагивает не только крупных и красивых млекопитающих вроде тигров и панд, но и множество других видов. Под угрозой исчезновения находится каждый третий вид амфибий, а количество насекомых в лесах Германии снизилось вчетверо за последние 30 лет. Биолог, автор телеграм-канала «Бар „Чокнутный натуралист“» Всеволод Рудый рассказывает о том, как исчезновение насекомых может привести к гибели большей части экосистем Земли и почему изучение медуз и редких пауков привело к революции в генной инженерии и лечении последствий инсульта.
На эмблеме WWF — крупнейшей в мире природоохранной организации — красуется панда. Если спросить жителей России, каких животных охраняют в нашей стране, подавляющее большинство вспомнит амурских тигров и дальневосточных леопардов. Люди, следившие за лесными пожарами в Австралии, больше всего переживали за коал. При мысли о фауне Бразилии на ум приходит ягуар, а дикая природа Африки прочно ассоциируется с жирафами и слонами. Этих животных знают и любят все. Их внешность и поведение кажутся людям красивыми, величественными, милыми или смешными. Их образы воспеты в творчестве: кто не помнит, скажем, тигра Шерхана и льва Симбу? Многие из них и вовсе превратились в символы, расположившись на флагах и гербах. Все перечисленные выше существа — настоящие любимчики человечества. Экологи называют такие виды харизматичной мегафауной, значение такого термина, думаю, очевидно. Природоохранные организации частенько используют их представителей в своих кампаниях — неудивительно, что люди охотно жертвуют на охрану существ, знакомых им с детства. В основном в эту группу входят крупные млекопитающие и изредка птицы — например, орлы или американские кондоры.
Читайте также
Однако такие виды составляют лишь крохотную часть мирового биоразнообразия.
Зачастую, пока внимание всего мира приковано к проблемам тигров и львов, где-то «за кадром» бесследно исчезают целые таксономические группы. У этих существ нет «голоса» в виде журналистов. За них некому заступиться: большинство людей считают их скучными, отвратительными, а то и просто вредными.
Зачем человечеству нужна «неприглядная» часть биосферы, какие животные находятся в наибольшей опасности и может ли сохранение мегафауны помочь и другим видам тоже? Давайте разбираться.
Последняя песня квакши Раббов: что история маленькой лягушки рассказывает о проблемах амфибий во всём мире
В 2018 году мир облетела грустная новость: в Кении умер последний самец северного белого носорога (Ceratotherium simum cottoni) — одного из двух подвидов этого вида. Сохранились лишь две самки, и это означало функциональное вымирание. В 1960 году популяция северных белых носорогов насчитывала 2250 особей, но спрос на рога на китайских черных рынках был слишком высок. Люди действительно прониклись трагедией африканских гигантов: СМИ трубили о смерти самца, а читатели по всему миру сокрушались о случившемся, несмотря на то, что это был даже не вид, а лишь подвид, более мелкая таксономическая единица.
За два года до этого случилось другое, не менее печальное событие. В Ботаническом саду Атланты тихо угас Крепыш (Toughie) — последний известный представитель квакши Раббов (Ecnomiohyla rabborum), вида небольших тропических лягушек из Южной Америки. Он был пойман в 2005 году в ходе операции по спасению редких амфибий Панамы вместе с еще несколькими особями своего вида. Но попытки разведения не увенчались успехом: в 2009 году умерла последняя самка, и Крепыш остался один. Он прожил весьма долгую по лягушачьим меркам жизнь — минимум 12 лет. За это время он успел поучаствовать во многих природоохранных проектах, таких как фильм «Гонка на вымирание» Луи Сайхойоса и проекте «Фотоковчег» Джоэла Сарторе, фотографа National Geographic.
Незадолго до ухода в иной мир лягушонок успел порадовать изучавших его людей, спев брачную песню и дав возможность сохранить ее в веках. Несмотря на это, по сути, он пел для никого: ни одной самки, способной прийти на зов и произвести на свет головастиков, в мире больше не было.
В сентябре 2016-го Крепыш погиб, присоединившись к бесчисленным сонмам других амфибий, вымерших по вине человека. Только, в отличие от смерти носорога, гибель последней в мире квакши осталась незамеченной никем, кроме нескольких сотен ученых и энтузиастов по всему миру. Однако она может многое рассказать о том, что угрожает амфибиям в наши дни. И начать погружение в тему следует, конечно, с хитридиомикоза. С 1893 года в Австралии стали происходить массовые вымирания лягушек и жаб, не похожие ни на что, виденное учеными ранее. Доходило до того, что ручейки буквально запруживало трупами животных! Затем в национальном парке «Монтеверде» по загадочным причинам вымерли как вид золотые жабы (Incilius periglenes)… Понадобилось еще несколько таких случаев, чтобы понять, что виной всему некий неизвестный грибок. В 1998-м паразит был выделен, описан и назван Batrachochytrium dendrobatidis. Видовое название он получил в честь лягушек-древолазов (Dendrobates) — одного из родов-хозяев.
Может быть интересно
Глобальное потепление, или Почему антропоцентризм разрушает цивилизацию
Откуда взялся патогенный штамм — доподлинно неизвестно. Так, его обнаружили на коллекционном экземпляре американской лягушки-быка (Lithobathes catesbeianus), добытого в 1978 году. Но, скорее всего, в США он попал со шпорцевыми лягушками (Xenopus) из Африки. Мало того, эти амфибии являются довольно популярными домашними животными — до 1960-х годов их еще и использовали в качестве теста на беременность! Это не шутка: добавление мочи беременной женщины, содержащей определенные гормоны, в аквариум заставляет лягушек метать икру. Неудивительно, что спрос на этих животных был колоссальным. Сами шпорцевые лягушки не умирают от зловредного патогена: скорее всего, в процессе эволюции они научились сосуществовать. А вот у других видов приспособиться зачастую не выходит. Заражая жертву, грибок начинает расти внутри ее кожи, из-за чего та постепенно ороговевает. Для амфибий кожа очень важна: через нее осуществляется значительная часть дыхания, а также выделения и других процессов. В итоге зараженная амфибия медленно, но верно задыхается и погибает от отказа почек. Попутно грибок выделяет в окружающую среду зооспоры — подвижные клетки, заражающие следующего носителя. Контагиозность просто поразительна: чтобы заразиться, другой лягушке достаточно просто поплавать в той же воде, где плавала больная особь, или даже пройти по одной и той же почве!
Заражение амфибий хитридиомикозом считается самой масштабной эпизоотией, известной человечеству.
К тому же выяснилось, что у грибка есть собрат — Batrachochytrium salamandrivorans, поражающий преимущественно хвостатых амфибий (тритонов и саламандр). Исследования показали, что этот дуэт так или иначе затронул популяции около 30% всех амфибий мира (всего человечеству известно около 8000 видов). Среди них были и квакши Раббов, так и не сумевшие спастись от этой напасти. Некоторые виды оказались устойчивы к хитридиомикозу, но мы всё еще понятия не имеем, как спасти от неизбежного вымирания остальных. Более того, это не единственная угроза для лягушек, тритонов и жаб.
Сведение лесов под горнодобывающую промышленность и плантации масличных пальм, вылов ради употребления в пищу и использования в народной медицине, применение пестицидов — всё это привело к тому, что около трети всех видов амфибий имеют статусы «угрожаемый», «критически угрожаемый» и «вымерший».
Это огромная цифра. Для сравнения: у птиц такие статусы имеют 12% всех видов, а у млекопитающих — 23%. И эта цифра только растет: ученые буквально не успевают описывать новые виды амфибий до того, как те канут в Лету. Речь идет уже не о вымирании отдельных видов — на наших глазах и по нашей вине исчезает целый класс животных. Помимо прочего, амфибии играют важную роль в экосистемах, регулируя численность насекомых, в том числе кровососов и переносчиков болезней вроде малярийных комаров и мошек, а также сотен вредителей сельского хозяйства. Мир без лягушек нам определенно не понравится. Но сможем ли мы услышать их голоса прежде, чем те пропоют нам последние песни?
Не жужжи: что такое «насекомопокалипсис» и чем он грозит человечеству
Насекомые — еще одна систематическая группа, не особо любимая человечеством. Обычно мы замечаем шестиногих только тогда, когда те поедают нашу пищу, сосут кровь и лезут в палатку во время летнего отдыха. Однако «незаметный» еще не значит «бесполезный», более того, насекомые — одни из самых важных живых существ на планете.
Джон Бёрдон Сандерсон Холдейн, основоположник современной генетики, однажды заметил: «Создатель, должно быть, безмерно любил жуков». И верно: на свете существуют почти 400 тысяч видов одних только жуков, или жесткокрылых (Coleoptera). А ведь ими класс насекомых не ограничивается — эти крохотные труженики экосистем есть везде, и они выполняют работу, без которой всем живым существам пришлось бы очень туго.
Насекомые опыляют растения, позволяя плодам созревать, поедают мертвую органику, не давая нам утонуть в горах трупов и навоза, и служат основой пищевой цепочки в большинстве экосистем. Они появились на Земле примерно 400 млн лет назад, в девонском периоде — и с тех пор наша планета уже не была прежней. Но сейчас энтомологи по всему миру начали регистрировать печальную динамику: численность многих видов стремительно и неуклонно снижается. Это явление получило название «насекомопокалипсис». Первыми тревогу забили ученые из Германии. На протяжении 27 лет — с 1989 по 2016 год — они собирали летающих насекомых специальными ловушками в 60 точках по всей стране, чтобы оценить биомассу букашек.
Результаты оказались шокирующими: в последние годы численность шестиногих снизилась на 75%!
Самым тревожным было то, что исследования проводились в заповедниках: то есть вымирание происходило даже там, где природа строго охраняется. Причина происходящего была совершенно непонятна: смертность насекомых не удалось связать ни с погодой, ни с использованием того и иного ландшафта человеком, ни с особенностями конкретного биотопа. Выводы подобных исследований в других частях света тоже неутешительны. Так, в Пуэрто-Рико убыль популяций за 35 лет составила, по разным оценкам, от 75% до 98%. Наконец, было проведено более масштабное исследование, включавшее в себя данные с 1766 точек по всему миру. Оно показало, что многие виды действительно убывают в численности со скоростью примерно 9% в десятилетие. В основном это коснулось летающих насекомых.
Одна из возможных причин — световое загрязнение: всем известно, как ночные бабочки и другие членистоногие летят на свет. Это нарушает жизненный ритм насекомых, сокращая время на добычу пищи и размножение. Позитивная динамика была отмечена только у водных насекомых, наподобие жуков-плавунцов или водяных клопов. Увы, это не компенсирует потери среди наземных видов; более того, многие насекомые, развивающиеся в воде (поденки, комары), имеют летающие взрослые стадии.
Читайте также
Значение происходящего трудно переоценить. При всех тех проблемах, которые приносят человечеству букашки, без них миру, который мы знаем, просто придет конец. Взять хотя бы опылителей: три четверти выращиваемых сейчас на земле сельскохозяйственных культур зависят от них напрямую. Конечно, мы можем опылять посевы искусственно, но это куда более затратно, чем позволить пчелам и шмелям выполнять свои прямые обязанности. Да и кто в отсутствие насекомых будет «обслуживать» миллиарды диких видов?
Стоит убрать опылителей из экосистем — и планета очень быстро лишится большей части зеленого покрова. А затем в Лету канет подавляющее большинство других животных — от мышей и синиц до коров и слонов.
Пока что мы не до конца понимаем точные причины «насекомопокалипсиса», но, скорее всего, они такие же, как и для многих других видов: уничтожение среды обитания, повсеместное использование пестицидов, изменение климата…
Без шестиногих тружеников и человечество, и мир в целом обречены — словно муха, столкнувшаяся с лобовым стеклом.
Лилипуты в тени Гулливеров: почему заботы о мегафауне недостаточно, чтобы сохранить экосистемы
Несмотря на упомянутые выше проблемы, сохранение харизматичной мегафауны и мелких видов не противоречат друг другу. Наоборот, в некоторых случаях гиганты помогают сохранению «невидимок». Так, американский белоголовый орлан (Haliaeetus leucocephalus), вместе с другими хищными птицами пострадавший от повсеместного применения пестицида ДДТ в прошлом веке, был выбран «лицом» кампании за запрет этого химиката. Сыграв на патриотических чувствах американцев, экологи добились своего: пестицид вывели из употребления, популяция орланов восстановилась так успешно, что сейчас этот вид уже не считается уязвимым, а сотни других видов, пострадавших от ДДТ, тоже вздохнули с облегчением. В заповедниках и национальных парках, где охраняют, скажем, ягуаров и амурских тигров, может вздохнуть спокойно и другая фауна: птицы, рыбы, амфибии, мелкие млекопитающие… Однако это работает далеко не всегда. Для сохранения вида необходимо как минимум знать его жизненный цикл: где он живет, чем питается, какие условия нужны ему для размножения.
Количество исследований, посвященных харизматичной мегафауне, огромно — мы знаем о жизни этих существ практически всё. В то же время в коллекциях зоологических музеев и институтов до сих пор хватает видов, известных буквально по одному экземпляру. Их никто не встречал с момента описания, а значит, никто даже не знает, существуют ли они до сих пор в дикой природе.
У нас нет абсолютно никаких данных об этих существах. Естественно, осуществлять внятную природоохранную деятельность с такими вводными данными невозможно. Но пока проекты по сохранению «непрезентабельных» видов отчаянно пытаются найти финансирование, которое, как магнит, оттягивают на себя «харизматики», их подопечные просто тихо исчезают прежде, чем у ученых появляется возможность узнать их получше. Зачастую новые виды, будучи только описанными, уже получают охранный статус.
Например, удивительного дьявольского геккона (Uroplatus finaritra), обнаруженного на Мадагаскаре в 2019 году, сочли вымирающим (Endangered) из-за браконьеров, вылавливавших ящериц на продажу еще до того, как вид получил научное описание. А стеклянную лягушку (Nymphargus manduriacu) из эквадорского частного заповедника сочли критически уязвимой (Critically Endangered) — всё из-за австралийской шахтерской компании BHP Hillinton, буры которой уже готовы пронзить леса вместе со всеми вымирающими видами.
Проблема касается не только рептилий и амфибий. Так, в марте 2019 года группа орнитологов из Сингапура и Индонезии впервые за 80 лет посетила тропический остров Ниас, расположенный неподалеку от Суматры и относящийся к так называемым Западным Суматранским островам. Их целью было выяснить таксономический статус нескольких видов местных птиц, а заодно оценить состояние островных экосистем.
Благодаря изоляции от внешнего мира тропические острова часто становятся домом для эндемиков — уникальных существ, не встречающихся больше нигде в мире. В качестве примеров можно вспомнить знаменитую птицу додо и галапагосских черепах. Оказалось, что из 60 с лишним видов и подвидов птиц, потенциально эндемичных для Западных Суматранских островов, 43 действительно являются таковыми, а 23 и вовсе встречаются только на Ниасе. Сюда вошли, например, кукушковая горлица (Macropygia [modigliani] modigliani), хохлатый змееяд (Spilornis [cheela] asturinus) и уникальная популяция малайской неясыти (Strix [leptogrammica] niasensis), отличающаяся от других размерами, голосом и деталями окраса, а значит, потенциально заслуживающая выделения в новый вид.
Более того, орнитологи отметили пять видов ранее не встречавшихся здесь птиц, а также обнаружили крупнейшую в мире популяцию серебристого голубя (Columba argentina) — минимум 50 особей. Этот вид крупных лесных голубей настолько скрытен и редок, что во второй половине XX века многие ученые были уверены в его вымирании.
Однако не всё так радужно. Леса на Ниасе, как и по всей Юго-Восточной Азии, были практически полностью уничтожены в угоду каучуковым плантациям. Крошечные участки деградирующих природных лесов сохранились лишь на крайнем севере и востоке острова, а значит, виды, которые не смогут приспособиться к антропогенным ландшафтам, уже обречены на погибель.
Более того, ряд эндемичных видов и подвидов птиц вовсе не был обнаружен в дикой природе: сюда вошли, например, местные подвиды оранжевобрюхого трогона (Harpactes oreskios nia) и краснокрылого желтохохлого дятла (Picus puniceus soligae). Хотя исследователи и не делают преждевременных выводов о полном вымирании этих таксонов, вероятность этого очень велика.
К сожалению, подобные случаи не редкость. Один из самых показательных — история лоанского свистуна (Telmatobius dankoi), забавной пучеглазой лягушки, обитающей в одном-единственном ручье посреди чилийской пустыни Атакама. Вернее, обитавшей: когда в июне 2019 года герпетолог Андрес Шарье с коллегами решил провести очередной мониторинг популяции свистунов, оказалось, что ручей пересох. Произошло это отнюдь не из-за природных процессов: воду незаконно отвели к полям и шахтам, причем, судя по состоянию растительности, еще весной.
Спустя три дня непрерывных поисков команда выловила из грязной стоячей лужи 14 последних, чудом выживших особей.
Лягушки были тощими и полумертвым, словно узники концлагеря, казалось, на этом история вида заканчивается.
К счастью, из 14 особей, доставленных в зоопарк, 12 выжили и даже дали потомство — целых 180 головастиков. Но до счастливого конца еще далеко, ведь единственное местообитание свистунов уничтожено и непонятно, получится ли вернуть воскрешенную популяцию в природу. А между тем подобные свистуну виды, забытые человечеством, всё так же продолжают стремительно исчезать. Со свистом.
Вместо послесловия: сокровищница для человечества, или Скрытая польза незаметных видов
В 1960–1970-х годах японец Осаму Симомура, работавший в Принстонском университете, выделил из медузы эквореи (Aequorea victoria) два флуоресцентных белка — экворин и GFP (Green Fluorescent Protein), он же зеленый флуоресцентный белок. В 1994 году в журнале Science были опубликованы исследования Мартина Чалфи, заставившего этот белок работать в клетках кишечной палочки (Escherichia coli). Оказалось, что GFP невероятно удобен для использования в генной инженерии: грубо говоря, если присоединить ген, отвечающий за его работу в клетке, к другой молекулярной последовательности, которую нужно встроить в ДНК организма, можно легко понять, была ли попытка введения генов успешной. Если светящийся белок появился в клетках и органах — значит, и он, и остальные последовательности встроились куда надо.
Исследования Чалфи и Симомуры были подтверждены независимыми опытами Роджера Тсиена, и за свое открытие все трое были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине в 2008 году.
Может быть интересно
Конец золотого века: почему людям больше не стоит уповать на прогресс
В 2017 году австралийские ученые, исследовавшие биохимию яда одного из местных пауков (Hadronyche infensa), обнаружили в нем так называемый пептид Hi1a. Введение этого вещества в желудочки мозга крыс, страдающих от гибели нейронов после инсульта, позволило существенно снизить область некроза. За счет блокады калиевых каналов в клетках пептид улучшал ситуацию не только в периинфарктной зоне (области медленного отмирания клеток), но и в зоне центрального некроза, где нейроны отмирают почти мгновенно. Что самое удивительное — препарат был эффективен при введении через восемь часов после тромбоза артерии. Если бы эти виды вымерли, в распоряжении человечества не оказалось бы двух веществ, способных кардинально изменить нашу жизнь к лучшему. В историях паука и медузы кроется ответ на вопрос о том, для чего биологическое разнообразие нужно и самим людям.
Помимо участия в глобальных биологических процессах даже самые «неприметные», «страшные» и «отвратительные» виды таят в себе удивительные свойства, способные сослужить нам добрую службу.
Поэтому, если вы, скажем, любите благотворительность, подумайте о том, чтобы в следующий раз отправить деньги Фонду сохранения рептилий и амфибий (Amphibian and Reptile Conservation Trust) или проекту по сохранению уникального млекопитающего — русской выхухоли (Desmana Сlub). Возможно, именно ваш небольшой вклад подарит надежду на спасение целому виду потрясающих живых существ.