Введение

Группа ядовитых змей родов Crotalus и Sistrurus, относящихся к классу рептилий.

Гремучие змеи – ядовитые змеи, образующие роды Crotalus и Sistrurus в подсемействе Crotalinae (ямочные змеи). Все гремучие змеи – это змеи семейства гадюковых. Гремучие змеи – хищники, обитающие в разнообразных средах и охотящиеся на мелких животных, таких как птицы и грызуны. Свое название гремучие змеи получили благодаря погремушке, расположенной на конце хвоста, которая при вибрации издает громкий треск, отпугивающий хищников. Гремучие змеи являются основной причиной укусов змей в Северной Америке, но редко кусают, если их не спровоцировать или не почувствовать угрозу; при своевременном лечении укусы редко бывают смертельными. Из 36 известных видов гремучих змей насчитывается от 65 до 70 подвидов, все они являются эндемиками Америки и встречаются от центральной Аргентины до южной Канады. Самая крупная гремучая змея, восточный ромбический гремучник, может достигать длины 2,44 м. На гремучих змей охотятся ястребы, ласки, мастиковые змеи и другие виды. Особенно уязвимы гремучие змеи в период новорожденности, когда они еще слабы и незрелы. Значительное количество гремучих змей гибнет от рук человека. Популяции гремучих змей во многих регионах находятся под серьезной угрозой из-за разрушения среды обитания, браконьерства и кампаний по их истреблению.

Этимология

Научное название Crotalus происходит от греческого κρόταλον, что означает «кастаньеты». Название Sistrurus является латинизированной формой греческого слова, означающего «гремучая змея с погремушкой на хвосте» (Σείστρουρος, seistrouros) и имеет общий корень с древнеегипетским музыкальным инструментом систром, разновидностью погремушки.

Распространение и среда обитания

Гремучие змеи обитают в Америке от южной Канады до центральной Аргентины, причём большинство видов встречаются в засушливых регионах. Большая часть видов обитает на юго-западе США и в Мексике. Четыре вида можно встретить к востоку от реки Миссисипи, а два – в Южной Америке. В Соединённых Штатах наибольшее разнообразие видов гремучих змей наблюдается в Аризоне, где их насчитывается 13. Гремучие змеи встречаются почти в любом типе среды обитания, способном поддерживать наземных эктотермических позвоночных, однако отдельные виды могут предъявлять крайне специфические требования к среде обитания, обитая там, где встречаются определённые растительные сообщества или в узком диапазоне высот. Большинство видов предпочитают жить вблизи открытых, скалистых местностей. Скалы предоставляют им укрытие от хищников, изобилие добычи (например, грызунов, ящериц, насекомых и т.д., обитающих среди скал) и открытые места для прогрева на солнце. Однако гремучих змей также можно встретить в самых разных других средах обитания, включая прерии, болота, пустыни и леса. Гремучие змеи предпочитают температуру в диапазоне от 26 до 32 °C, но способны выживать при температурах ниже нуля, восстанавливаясь после кратковременного воздействия температуры до -16 °C и выживая в течение нескольких дней при температуре до 3 °C. Наиболее вероятной прародиной гремучих змей является регион Сьерра-Мадре-Оксиденталь в Мексике. Наиболее вероятной растительностью или средой обитания в прародине, по всей видимости, являются сосново-дубовые леса.

Добыча

Гремучие змеи обычно питаются мышами, крысами, кроликами, белками, мелкими птицами и другими мелкими животными. Они подстерегают свою добычу или охотятся за ней в норах. Оборонительные и охотничьи механизмы гремучей змеи тесно связаны с ее физиологией и окружающей средой. Важнее всего то, что температура окружающей среды может влиять на способность эктотермов. Добычу быстро убивают ядовитым укусом, а не сдавливанием. Если укушенная добыча убегает до смерти, гремучая змея может выследить ее по запаху. Найдя упавшую добычу, она проверяет наличие признаков жизни, тыкаясь мордой, высувывая язык и используя обоняние. Когда добыча становится обездвиженной, гремучая змея находит ее голову по запаху, исходящему изо рта. Затем добычу заглатывают головой вперед, что позволяет крыльям и конечностям сгибаться в суставах, уменьшая объем пищи. Желудочные соки гремучих змей чрезвычайно сильны, позволяя переваривать плоть и кости. Оптимальное пищеварение происходит, когда температура тела змеи поддерживается в пределах 25–29 °C. Если добыча небольшая, гремучая змея часто продолжает охоту. Если трапеза была достаточной, змея находит теплое и безопасное место, чтобы свернуться калачиком и отдохнуть, пока не переварит добычу. Пищевые привычки играют важную экологическую роль, ограничивая численность популяций грызунов, что предотвращает ущерб сельскохозяйственным культурам и стабилизирует экосистемы.

Гидратация

Считается, что гремучие змеи ежегодно нуждаются в воде, по меньшей мере, равной весу их тела, чтобы поддерживать водный баланс. Способ, которым они пьют, зависит от источника воды. В крупных водоемах (ручьях, прудах и т.д.) они погружают голову и заглатывают воду, открывая и закрывая челюсти, что создает эффект всасывания. Если они пьют росу или из небольших луж, они впитывают жидкость либо за счет капиллярного действия, либо, расплющивая и заполняя водой нижнюю челюсть.

Хищники

Новорожденных гремучих змей активно истребляют различные виды, включая кошек, воронов, грачей, дорожных бегунов, енотов, опоссумов, скунсов, койотов, ласок, змей-бичей, королевских змей и гонцов. Молодых особей более мелких кроталовых видов часто убивают и съедают мелкие хищные птицы, такие как сойки, зимородки и журавлики. Известно, что некоторые виды муравьев рода Formica охотятся на новорожденных, и, вероятно, также Solenopsis invicta (огненные муравьи). Иногда голодные взрослые гремучие змеи прибегают к каннибализму, поедая новорожденных. Небольшая доля гремучих змей (часто всего около 20%), доживающая до второго года жизни, становится добычей различных крупных хищников, таких как койоты, орлы, ястребы, совы, соколы, дикие свиньи, барсуки, змеи-индиго и королевские змеи. Обыкновенная королевская змея (Lampropeltis getula), змея-удав, невосприимчива к яду гремучих змей и других гадюк, и гремучие змеи входят в ее естественный рацион. Гремучие змеи чувствуют присутствие королевских змей по запаху. Заметив королевскую змею поблизости, они принимают ряд защитных поз, известных как «мост тела». В отличие от обычной вертикальной и скрученной оборонительной позы для удара, гремучая змея прижимает голову к земле, чтобы не дать королевской змее ухватиться за нее (голова – первая часть гремучей змеи, которую проглатывают). Гремучая змея изгибает тело, выгибая спину вверх и образуя приподнятую спираль, направленную на королевскую змею. Приподнятая спираль используется для удара по нападающему, а также для защиты головы от королевской змеи.

Органы чувств

Как и у всех ямковых змей, у гремучих змей есть два органа, способных воспринимать излучение: их глаза и набор теплочувствительных ямок на морде, позволяющие им обнаруживать добычу и двигаться к ней, ориентируясь по тепловому излучению. Эти ямки имеют относительно небольшую эффективную дальность действия – около 30 сантиметров, но дают гремучей змее явное преимущество в охоте на теплокровных животных ночью.

Круги с датчиками тепла

Помимо зрения, гремучие змеи способны обнаруживать тепловое излучение, испускаемое теплокровными организмами в окружающей среде. Функционируя оптически подобно камер-обскуре, тепловое излучение в виде инфракрасного света проходит через отверстие ямки и достигает мембраны ямки, расположенной на задней стенке, нагревая эту часть органа. Благодаря высокой плотности теплочувствительных рецепторов, иннервирующих эту мембрану, гремучая змея может обнаруживать изменения температуры всего 0,003 °C или меньше в непосредственной близости. Из-за небольшого размера отверстий ямок, тепловые изображения, как правило, имеют низкое разрешение и контрастность. Тем не менее, гремучие змеи совмещают визуальные образы, формируемые информацией, получаемой от глаз, с этими тепловыми изображениями от органов ямки, чтобы более точно воспринимать окружающую обстановку при слабом освещении.

Запах

У гремучих змей исключительно острое обоняние. Они могут воспринимать обонятельные стимулы как через ноздри, так и с помощью высунутого языка, который доставляет частицы запаха к органам Якобсона, расположенным в нёбе. Гремучие змеи рождаются с полностью развитыми клыками и ядом, и способны убивать добычу сразу после рождения. Взрослые гремучие змеи сбрасывают клыки каждые 6–10 недель. За действующей парой клыков находится как минимум три пары запасных.

Яд

Яд гемотоксичен, разрушает ткани, вызывает некроз и коагулопатию (нарушение свертывания крови). В США тигровая гремучая змея (C. tigris) и некоторые разновидности мохаве (C. scutulatus) также содержат пресинаптический нейротоксический компонент яда, известный как мохаве-токсин типа А, который может вызывать тяжелый паралич. Несмотря на сравнительно низкую продукцию яда, токсичность яда C. tigris считается одной из самых высоких среди всех ядов гремучих змей и одной из самых высоких среди всех змей в Западном полушарии, согласно исследованиям на лабораторных мышах. C. scutulatus также широко признан как производитель одного из самых токсичных змеиных ядов в Америке, основываясь на исследованиях на лабораторных мышах. Яд гремучей змеи представляет собой смесь от пяти до пятнадцати ферментов, различных ионов металлов, биогенных аминов, липидов, свободных аминокислот, белков и полипептидов. В частности, выделяют три основных семейства токсинов, содержащихся в яде гремучих змей: фосфолипазы A2 (PLA2), змеиные ядовитые металлопротеиназы (SVMP) и змеиные ядовитые серинпротеиназы (SVSP). Он содержит компоненты, эволюционировавшие для обездвиживания и нейтрализации добычи, а также пищеварительные ферменты, которые расщепляют ткани для последующего переваривания. Однако недавние исследования указывают на то, что балансирующий отбор лучше объясняет поддержание адаптивного генетического разнообразия в генах, связанных с ядом, потенциально позволяя гремучим змеям эффективнее участвовать в эволюционной гонке вооружений со своей добычей. Более старые змеи обладают более сильным ядом, а крупные змеи часто способны накапливать большие его объемы.

Ретл

Звук погремушки служит предупреждением для хищников гремучей змеи. Погремушка состоит из ряда полых, соединенных между собой сегментов из кератина, которые образуются путем модификации чешуек, покрывающих кончик хвоста. Сокращение специальных "погремушечных" мышц в хвосте заставляет эти сегменты вибрировать друг о друга, создавая тем самым погремышивающий звук (который усиливается благодаря тому, что сегменты полые) в процессе, известном как вибрация хвостом. В 2016 году Allf и др. опубликовали статью, предлагающую поведенческую пластичность в качестве механизма эволюции погремушечной системы у гремучих змей. В случае гремучих змей, Allf и др. предположили, что вибрация хвостом в ответ на угрозу со стороны хищника могла быть предшественником погремушечной системы у гремучих змей, являясь примером поведенческой пластичности. При рождении на кончике хвоста змеи присутствует "предкнопчик", который через несколько дней, после первой линьки, заменяется "кнопчиком". Однако, погремушка не может издавать звук, пока после следующей линьки не будет добавлен второй сегмент. Новый сегмент погремушки добавляется каждый раз, когда змея линяет, а змея может линять несколько раз в год, в зависимости от количества пищи и скорости роста. Гремучие змеи передвигаются, держа погремушку поднятой, чтобы защитить ее от повреждений, но, несмотря на эту предосторожность, их повседневная активность в дикой природе все равно приводит к регулярному отламыванию концевых сегментов. Поэтому количество сегментов погремушки на хвосте не связано с возрастом гремучей змеи. Правое предсердие получает венозную кровь, поступающую из системного круга кровообращения. Левое предсердие получает артериальную кровь из легких по малому кругу кровообращения и перекачивает ее в желудочек, а затем по большому кругу кровообращения через капилляры и артерии. Кожа гремучей змеи покрыта набором перекрывающихся чешуек, защищающих все тело от различных угроз, включая обезвоживание и физические повреждения. Типичная гремучая змея рода Crotalus имеет верхнюю часть головы, покрытую мелкими чешуйками, за исключением нескольких видов, у которых над мордой расположены несколько плотно прилегающих пластин. Кожа змей очень чувствительна к прикосновениям, натяжению и давлению; они способны чувствовать боль. Важной функцией кожи является ощущение изменений температуры воздуха, что может направлять змей к теплым местам для прогрева или укрытия. Гремучие змеи обычно не имеют ярких или броских цветов (красных, желтых, синих и т.д.), предпочитая приглушенные землистые тона, напоминающие окружающую среду. Складки в эпидермальной ткани соединяют чешуйки гремучих змей. При поедании крупной добычи эти складки могут разворачиваться, позволяя коже расширяться и вмещать гораздо больший объем. Кажется, что кожа плотно растягивается, чтобы вместить пищу, но на самом деле она просто разглаживается из складчатого состояния и не испытывает сильного напряжения.

Размножение

Большинство видов гремучих змей спариваются летом или осенью, в то время как некоторые виды спариваются только весной или и весной, и осенью. Самки выделяют небольшое количество половых феромонов, оставляя след, по которому самцы следуют, используя язык и органы Якобсона в качестве ориентиров. Как только самка находит готовую к спариванию самку, самец часто проводит несколько дней, следуя за ней (поведение, нетипичное для периода вне размножения), часто касаясь и потирая её в попытке стимулировать. Самцы некоторых видов, таких как древесная гремучая змея (C. horridus), сражаются друг с другом в брачный сезон, соперничая за самок. Эти бои, известные как "брачные танцы", состоят в том, что два самца переплетают переднюю часть своих тел, часто удерживая головы и шеи вертикально. Более крупные самцы обычно прогоняют более мелких. Хотя многие виды змей и других рептилий яйцекладущие (откладывают яйца), гремучие змеи яйцеживородящие (рожают живых детенышей, вынашивая яйца внутри тела). Самка производит яйцеклетки ("яйца") в яичниках, после чего они проходят через брюшную полость и попадают в один из двух яйцеводов. Яйцеклетки располагаются в виде непрерывной цепочки в спиральном отделе яйцевода, известном как "труба". У самцов гремучих змей есть половые органы, известные как гемипены, расположенные в основании хвоста. Гемипенис втягивается внутрь тела, когда спаривание не происходит. Гемипенис похож на человеческий пенис. Самки могут хранить сперму в течение нескольких месяцев во внутренних углублениях, называемых сперматеками, что позволяет им спариваться осенью, но не оплодотворять яйцеклетки до следующей весны. У аризонской чёрной гремучей змеи (C. oreganus cerberus) наблюдается сложное социальное поведение, напоминающее поведение млекопитающих. Самки часто остаются со своим потомством в гнездах в течение нескольких недель, и наблюдалось, что матери совместно заботятся о своём потомстве. Гремучие змеи обычно достигают половой зрелости через несколько лет, а самки обычно размножаются только раз в три года.

Брумация

В холодные зимние месяцы некоторые виды гремучих змей впадают в состояние брумации – период покоя, схожий с зимней спячкой. Они часто собираются вместе для брумации большими группами (иногда более 1000 особей), прижимаясь друг к другу в подземных «логовищах гремучих змей» или гибернакулах. Они регулярно делят свои зимние убежища с разнообразными другими видами (такими как черепахи, мелкие млекопитающие, беспозвоночные и другие змеи). Гремучие змеи часто возвращаются в одно и то же логово из года в год, иногда преодолевая несколько миль пути. Механизм, позволяющий гремучим змеям находить свои логова каждый год, неизвестен, но может включать комбинацию феромоновых следов и визуальных ориентиров (например, рельеф местности, небесную навигацию и ориентацию по солнцу). Виды с длительными периодами брумации, как правило, имеют значительно более низкую репродуктивную способность, чем виды с короткими периодами брумации или те, которые не впадают в брумацию вовсе. Самки древесных гремучих змей, обитающих в высокогорьях Аппалачей в Новой Англии, размножаются в среднем раз в три года, в то время как копьеголовая гремучая змея (C. polystictus), обитающая в теплом климате Мексики, размножается ежегодно. Как и большинство других змей, гремучие змеи эстивируют в очень жаркие или сухие периоды, поэтому их редко можно увидеть в самые жаркие и сухие летние месяцы.

Природоохранный статус

Гремучие змеи, как правило, избегают освоенных территорий, предпочитая нетронутые, естественные среды обитания. Быстрое разрушение среды обитания человеком, массовое истребление во время мероприятий, таких как "круглые сборы" гремучих змей, и целенаправленные кампании по их уничтожению представляют угрозу для популяций гремучих змей во многих регионах. Несколько видов, таких как древесная гремучая змея, массасауга и болотная гремучая змея, занесены в списки находящихся под угрозой исчезновения или исчезающих во многих штатах США. Многие гремучие змеи погибают, будучи сбитыми автомобилями. В более густонаселенных и оживленных районах участились сообщения о гремучих змеях, которые не издают предупреждающий треск. Это явление ошибочно приписывают естественному отбору, вызванному людьми, которые часто убивают змей при их обнаружении. Однако специалисты по змеям отвергли эту теорию, утверждая, что змеи просто не гремят так часто, как ожидают обычные люди, и что змеи, живущие вблизи населенных пунктов, просто привыкают к проходящим мимо людям, издавая треск только тогда, когда человек задерживается слишком долго или подходит слишком близко.

Безопасность и первая помощь

Гремучие змеи являются основной причиной травм от укусов змей в Северной Америке и значительной причиной в Центральной и Южной Америке.

Избегайте укусов

Гремучие змеи, как правило, избегают широких открытых пространств, где не могут укрыться от хищников, и обычно избегают людей, если чувствуют их приближение. Гремучие змеи редко кусают, если не чувствуют угрозы или не спровоцированы. Большинство пострадавших (около 72%) – мужчины. Примерно половина укусов происходит в тех случаях, когда жертва видела змею, но не предприняла попыток отойти. Издевательства или нападение на гремучую змею, что незаконно в некоторых регионах, значительно повышают риск укуса. Гремучие змеи стремятся избегать людей, а также других хищников или крупных травоядных, которые сами представляют смертельную опасность. Собаки, часто гораздо более агрессивные, чем люди, гораздо чаще становятся жертвами укусов змей и чаще умирают от укуса гремучей змеи, хотя их можно вакцинировать. Следует соблюдать осторожность даже в том случае, если змея считается мертвой: голова гремучей змеи может ощущать, вытягивать язык и рефлекторно наносить ядовитые укусы в течение часа после отделения от тела.

Влияние укусов на человека

По оценкам, в Соединенных Штатах ежегодно ядовитые змеи кусают от 7 до 8 тысяч человек, при этом около пяти случаев заканчиваются летальным исходом. Самый важный фактор выживания после тяжелого отравления – время, прошедшее с момента укуса до начала лечения. Большинство смертей происходит в течение 6–48 часов после укуса. Если противоядие введено в течение двух часов после укуса, вероятность выздоровления превышает 99%. При укусе змея произвольно контролирует количество вводимого яда. Объем выделяемого яда зависит от множества факторов, включая состояние змеи (например, наличие длинных, здоровых клыков и полного ядовитого мешка) и ее темперамент (разгневанная, голодная змея, на которую наступили, в отличие от сытой змеи, которую просто случайно потревожили). Примерно в 20% случаев укус не приводит к отравлению. Отсутствие жгучей боли и отека за пределами следов от клыков в течение часа указывает на отсутствие или минимальное отравление. Отсутствие отека или эритемы в области укуса через восемь часов свидетельствует об отсутствии отравления в большинстве случаев укусов гремучих змей. Общие симптомы включают отек, сильную боль, покалывание, слабость, тревогу, тошноту и рвоту, кровотечение, потливость и (редко) сердечную недостаточность. Первый этап производства кроталового противоядия – сбор ("доение") яда живой гремучей змеи, как правило, западной гремучей (Crotalus atrox), восточной гремучей (Crotalus adamanteus), южноамериканской гремучей (Crotalus durissis terrificus) или копьеголовой (Bothrops atrox). Извлеченный яд затем разбавляют и вводят лошадям, козам или овцам, чья иммунная система вырабатывает антитела, защищающие от токсического действия яда. Эти антитела накапливаются в крови, которую затем извлекают и центрифугируют для отделения эритроцитов. Полученная сыворотка очищается и превращается в лиофилизированный порошок, который упаковывается для распространения и последующего использования для лечения пациентов. Поскольку противоядие получают из животных антител, у людей часто развивается аллергическая реакция во время инфузии, известная как сывороточная болезнь.

Ветеринарная помощь

В Соединенных Штатах змеи ежегодно кусают более 15 000 домашних животных. 80% смертельных случаев связаны с укусами гремучих змей. Собак чаще всего кусают в передние лапы и голову. Лошадям обычно наносят укусы в морду, а крупному рогатому скоту – в язык и морду. Если домашнее животное укушено, необходимо удалить шерсть вокруг раны, чтобы она была хорошо видна. Противоядие кроталин-Фаб показало свою эффективность в лечении укусов гремучих змей у собак. Симптомы включают отек, незначительное кровотечение, болезненность, дрожь и тревогу. Пернатая змея в мезоамериканской религии изображалась с чертами кветзаля и гремучей змеи. Древние майя считали гремучую змею "змеем видений", служащим проводником в "иной мир". Гремучие змеи играют ключевую роль в мифологии ацтеков и широко представлены в ацтекском искусстве, включая скульптуры, ювелирные изделия и архитектурные элементы.

Христианские секты, которые обращаются со змеями

Члены некоторых христианских сект на юге Соединенных Штатов регулярно подвергаются укусам змей во время ритуалов "обращения со змеями". "Обращение со змеями" – это практика, когда люди держат ядовитых змей, не защищаясь, в рамках религиозной службы, вдохновленной буквальным толкованием библейских стихов Марка 16:17–18, где сказано: "В моем имени они будут брать змей".

В качестве пищи

Журналист Алистер Кук утверждал, что гремучая змея на вкус "почти как курица, только жестче". Другие сравнивали её вкус с широким спектром других видов мяса, включая телятину, лягушку, черепаху, перепелку, рыбу, кролика и даже консервированный тунец. Способы приготовления включают барбекю и жарку; автор Мод Ньютон, следуя рецепту Гарри Крюса, описала вкус, "по крайней мере, в панировке и жареной, как жилистая, полуголодная тилапия".

Символизм

Гремучая змея стала символическим животным для колонистов в период Войны за независимость и занимает видное место на флаге Гадсдена. Она продолжает использоваться в качестве символа вооружёнными силами США и политическими движениями внутри Соединенных Штатов.