Введение
Продолжающееся массовое вымирание видов земноводных во всем мире
С 1980-х годов во многих регионах мира наблюдается сокращение популяций земноводных, включая снижение численности и локальные массовые вымирания. Такая потеря биоразнообразия считается одной из наиболее серьезных угроз глобальному биоразнообразию. К возможным причинам относятся разрушение и изменение среды обитания, болезни, эксплуатация, загрязнение, использование пестицидов, инвазивные виды и ультрафиолетовое излучение B (UV B). Однако многие факторы, приводящие к сокращению численности земноводных, до сих пор недостаточно изучены, и эта тема остается предметом активных исследований. Результаты моделирования показывают, что текущая скорость вымирания земноводных может быть в 211 раз выше фоновой. Эта оценка возрастает до 25 000–45 000 раз, если в расчет принимаются также виды, находящиеся под угрозой исчезновения. Ученые начали отмечать снижение численности некоторых европейских видов земноводных еще в 1950-х годах. Тем не менее, осознание этого явления как глобальной проблемы и его последующая классификация как современного массового вымирания относятся лишь к 1980-м годам. К 1993 году сокращение численности наблюдалось у более чем 500 видов лягушек и саламандр на всех пяти континентах.
Замечания
За последние три десятилетия во всем мире наблюдается сокращение популяций земноводных (класса организмов, включающего лягушек, жаб, саламандр, тритонов и безногие амфибии). В 2004 году были опубликованы результаты первой всемирной оценки популяций земноводных – Глобальной оценки амфибий. Она показала, что 32% видов находятся под глобальной угрозой исчезновения, по крайней мере 43% испытывают снижение численности, а с 1980 года исчезло от 9 до 122 видов. По состоянию на 2010 год Красный список МСОП, включающий Глобальную оценку амфибий и последующие обновления, относит 650 видов амфибий к категории "Находящиеся под критической угрозой исчезновения", а 35 – к категории "Вымершие". Несмотря на высокий риск, которому подвергается эта группа, недавние данные свидетельствуют о растущем безразличии общественности к этой и другим экологическим проблемам, что создает серьезные трудности для специалистов по охране природы и работников природоохранной сферы. Снижение популяций земноводных впервые получило широкое признание в конце 1980-х годов, когда на собрании герпетологов было сообщено о наблюдающемся сокращении численности земноводных по всему миру. Среди этих видов особое внимание привлекала золотая жаба (Bufo periglenes), эндемик Монтеверде, Коста-Рика. Она была объектом научных исследований до внезапного обвала численности в 1987 году и полного исчезновения к 1989 году. Другие виды в Монтеверде, включая лягушку-арлекина Монтеверде (Atelopus varius), также исчезли в тот же период. Поскольку эти виды обитали в нетронутом заповеднике облачного леса Монтеверде, и их исчезновение нельзя было связать с деятельностью человека в этом районе, это вызвало особую обеспокоенность у биологов. Многие ученые считают, что амфибии служат своеобразными "канарейками в шахте", и сокращение их популяций и видов указывает на то, что другие группы животных и растений вскоре окажутся под угрозой.
Первоначальный скептицизм
Когда в конце 1980-х годов сокращение численности амфибий впервые было представлено как проблема охраны природы, некоторые ученые оставались не убежденными в реальности и серьезности этой проблемы. Некоторые биологи утверждали, что популяции большинства организмов, включая амфибий, естественным образом колеблются со временем. Они полагали, что отсутствие долгосрочных данных о популяциях амфибий затрудняет определение того, оправданы ли (часто ограниченные) затраты времени и средств на природоохранные мероприятия, учитывая зафиксированное снижение численности, о котором сообщают биологи. Однако, после этого первоначального скептицизма, биологи пришли к единому мнению, что сокращение популяций амфибий представляет собой реальную и серьезную угрозу для биоразнообразия.
Причины
Считается, что потеря среды обитания, болезни и изменение климата являются причинами резкого сокращения численности популяций в последние годы. Сокращение численности было особенно заметным в западной части Соединенных Штатов, Центральной Америке, Южной Америке, восточной Австралии и на Фиджи (хотя случаи исчезновения амфибий наблюдались по всему миру). В то время как деятельность человека приводит к утрате значительной части мирового биоразнообразия, амфибии, по-видимому, страдают от этого в гораздо большей степени, чем другие классы организмов. Поскольку амфибии обычно имеют двухфазный жизненный цикл, включающий водную (личиночную) и наземную (взрослую) стадии, они чувствительны как к наземным, так и к водным факторам окружающей среды. Из-за высокой проницаемости их кожи они могут быть более восприимчивы к токсинам в окружающей среде, чем другие организмы, такие как птицы или млекопитающие.
Изменение среды обитания
Изменение или разрушение среды обитания – одна из наиболее острых проблем, влияющих на популяции земноводных во всем мире. Поскольку земноводным для выживания обычно необходимы как водные, так и наземные среды обитания, угрозы любой из них могут сказываться на численности популяций. Таким образом, земноводные могут быть более уязвимы к изменению среды обитания, чем организмы, которым требуется только один тип среды. Крупномасштабные изменения климата могут дополнительно изменять водные среды обитания, препятствуя размножению земноводных.
Фрагментация среды обитания
Фрагментация среды обитания происходит, когда места обитания изолируются в результате изменения среды, например, когда небольшой участок леса оказывается полностью окруженным сельскохозяйственными угодьями. Небольшие популяции, сохранившиеся в таких фрагментах, часто подвержены инбридингу, генетическому дрейфу или вымиранию из-за незначительных колебаний в окружающей среде.
Болезнь
Исследования, проведенные в 2007 и 2018 годах, показали, что повторное появление видов хитридиевых грибов может объяснять значительную долю общего сокращения численности. Ряд заболеваний связан с массовой гибелью или снижением популяций земноводных, включая болезнь "красная нога" (Aeromonas hydrophila), ранавирус (семейство Iridoviridae), Anuraperkinsus и хитридиомикоз. Не вполне понятно, почему эти заболевания внезапно начали поражать популяции земноводных, однако некоторые данные указывают на то, что они могли быть распространены человеком или стали более вирулентными в сочетании с другими факторами окружающей среды.
Трематоды
Существует значительное количество доказательств того, что паразитические трематоды-платигельминты (тип плоских червей-сосальщиков) способствовали нарушениям развития и сокращению численности амфибий в некоторых регионах. Эти трематоды рода Ribeiroia имеют сложный жизненный цикл с тремя видами хозяев. Первым хозяином служат несколько видов водных улиток. Ранние личиночные стадии трематод затем проникают в водных головастиков, где метацеркарии (личинки) инцистируются в развивающихся зачатках конечностей. Эти инцистированные стадии развития вызывают аномалии развития у лягушек после метаморфоза, включая дополнительные или отсутствующие конечности.
Загрязнение и химические загрязнители
Существуют доказательства того, что химические загрязнители вызывают деформации развития лягушек (дополнительные конечности или деформированные глаза). Загрязняющие вещества оказывают различное воздействие на лягушек. Некоторые влияют на центральную нервную систему, другие нарушают выработку и секрецию гормонов. Экспериментальные исследования также показали, что воздействие широко используемых гербицидов, таких как глифосат (торговое название Roundup), или инсектицидов, таких как малатион или карбарил, значительно увеличивает смертность головастиков. Дополнительные исследования указывают на то, что наземные взрослые стадии земноводных также чувствительны к неактивным ингредиентам Roundup, в частности к POEA, который является поверхностно-активным веществом. Хотя смена пола у некоторых видов лягушек происходит естественным образом даже в нетронутых средах, определенные загрязнители, подобные эстрогенам, могут насильственно индуцировать эти изменения. В исследовании, проведенном в лаборатории Уппсальского университета в Швеции, более 50% лягушек, подвергшихся воздействию уровней загрязнителей, подобных эстрогенам, присутствующих в естественных водоемах Европы и США, стали самками. Головастики, подвергшиеся воздействию даже самой низкой концентрации эстрогена, в два раза чаще превращались в самок, в то время как почти все особи из контрольной группы, получившей наибольшую дозу, становились самками. Хотя большинство эффектов пестицидов, вероятно, локальны и ограничены районами вблизи сельскохозяйственных угодий, есть данные из гор Сьерра-Невада на западе Соединенных Штатов, свидетельствующие о том, что пестициды перемещаются на большие расстояния в нетронутые районы, включая национальный парк Йосемити в Калифорнии. Некоторые недавние данные указывают на озон как на возможный фактор, способствующий глобальному сокращению численности земноводных.
Озоновое истощение, ультрафиолетовое излучение и облачный покров
Как и многие другие организмы, увеличение ультрафиолетового излучения B (UVB) из-за истощения озонового слоя в стратосфере и других факторов может нанести вред ДНК земноводных, особенно их икре. Степень повреждения зависит от стадии жизненного цикла, вида и других параметров окружающей среды. Саламандры и лягушки, производящие меньше фотолиазы – фермента, нейтрализующего повреждение ДНК, вызванное UVB, – более восприимчивы к последствиям разрушения озонового слоя. Воздействие ультрафиолетового излучения может не привести к гибели конкретного вида или стадии развития, но может вызвать подлетальные повреждения. Исследованы более трех десятков видов земноводных, и серьезные последствия описаны в более чем 40 публикациях в рецензируемых журналах, авторы которых представляют Северную Америку, Европу и Австралию. Экспериментальные методы оценки влияния UVB на стадии развития икры подвергались критике; например, кладки икры помещались на глубину воды, значительно меньшую, чем обычно для естественных мест откладки икры. Хотя ультрафиолетовое излучение является важным стрессовым фактором для земноводных, его влияние на стадию икры, возможно, было переоценено. Антропогенное изменение климата, вероятно, оказало значительное влияние на сокращение численности земноводных. Например, в облачном лесу Монтеверде серия аномально теплых лет привела к массовому исчезновению лягушки-арлекина Монтеверде и золотой жабы. Увеличение облачности, вызванное геоинженерией и глобальным потеплением, которое привело к потеплению ночей и похолоданию дневных температур, было признано фактором, способствующим росту и распространению грибка Batrachochytrium dendrobatidis (возбудителя грибковой инфекции хитридиомикоза). Хотя непосредственной причиной гибели была хитрида, изменение климата сыграло ключевую роль в вымирании. Исследователи учли эту тонкую взаимосвязь в своей комплексной гипотезе об эпидемии, связанной с климатом, которая признает изменение климата ключевым фактором вымирания земноводных как в Коста-Рике, так и в других регионах. Новые данные свидетельствуют о том, что глобальное потепление также способно напрямую ухудшать физическое состояние и выживаемость жаб. Кроме того, это явление часто сочетается с изменением ландшафта, загрязнением и инвазией видов, что приводит к вымиранию земноводных.
Введенные хищники
Было обнаружено, что инвазивные хищники и конкуренты также оказывают влияние на жизнеспособность лягушек в их среде обитания. Численность горной жёлтоногой лягушки, обычно обитающей в озерах Сьерра-Невады, сократилась из-за зарыбления неместными видами рыб (форелью) в целях рекреационной рыбалки. Большое количество развивающихся головастиков и юных лягушек становится добычей этих рыб. Такое вмешательство в трехлетний период метаморфоза лягушек приводит к сокращению численности, которое заметно во всей их экосистеме.
Повышенный уровень шума
Лягушки и жабы очень издают звуки, и их репродуктивное поведение часто включает использование вокализаций. Существуют предположения, что повышение уровня шума, вызванного деятельностью человека, может способствовать сокращению их численности. В исследовании, проведенном в Таиланде, было показано, что повышение уровня окружающего шума снижает пение у некоторых видов и увеличивает его у других. Однако это не было доказано как причина повсеместного сокращения численности.
Симптомы стрессовой ситуации
На начальных стадиях сокращения численности популяции земноводных часто проявляют ряд признаков, которые потенциально могут быть использованы для выявления групп риска в рамках природоохранных мероприятий. Одним из таких признаков является нестабильность развития, которая доказала свою связь с воздействием стрессовых факторов окружающей среды. Этот стресс окружающей среды может повысить восприимчивость к заболеваниям, таким как хитридиомикоз, и тем самым привести к сокращению численности земноводных. Например, в исследовании, проведенном в Квинсленде, Австралия, было установлено, что популяции двух видов земноводных, Litoria nannotis и Litoria genimaculata, демонстрировали значительно более высокий уровень асимметрии конечностей в годы, предшествовавшие сокращению численности, чем в контрольные годы, которые в среднем на 16 лет предшествовали массовой гибели особей. Обучение выявлению подобных сигналов в критический период до начала сокращения численности популяции может значительно повысить эффективность природоохранных мероприятий.
Меры по сохранению
Первым ответом на сообщения о сокращении популяций земноводных стало создание в 1990 году Целевой группы по изучению сокращения популяций земноводных (DAPTF). DAPTF возглавил усилия по усилению мониторинга популяций амфибий с целью определения масштаба проблемы и создал рабочие группы для изучения различных аспектов. Результаты публиковались в информационном бюллетене Froglog. Большая часть этих исследований была использована при подготовке первой Глобальной оценки амфибий (GAA), опубликованной в 2004 году, в рамках которой все известные виды амфибий были оценены по критериям Красного списка IUCN. Было установлено, что примерно одной трети видов амфибий угрожает вымирание. В результате этих шокирующих выводов в 2005 году был проведен Саммит по сохранению амфибий, поскольку считалось "морально неприемлемым документировать сокращение численности и вымирание амфибий, не разрабатывая и не продвигая ответные меры на этот глобальный кризис". Итогом Саммита по сохранению амфибий стал первый План действий по сохранению амфибий (ACAP). 16 февраля 2007 года ученые со всего мира встретились в Атланте (США) для создания организации "Ковчег амфибий", призванной спасти более 6000 видов амфибий от исчезновения путем запуска программ разведения в неволе. В целом, в период с 2007 по 2019 год, после призыва к действию, количество программ разведения увеличилось на 57%, то есть было добавлено 77 видов. Важным вопросом является разработка охраняемых территорий для амфибий, обеспечивающих подходящие условия для их выживания. Однако усилия по сохранению природы посредством создания охраняемых территорий, как правило, оказываются временным решением проблемы сокращения численности и вымирания, поскольку у амфибий возникает инбридинг. Для большинства видов амфибий крайне важно поддерживать высокий уровень генетического разнообразия в больших и разнообразных средах обитания. Важную роль играет обучение местного населения методам защиты амфибий, а также принятие законодательства об их местной охране и ограничение использования токсичных химических веществ, включая некоторые удобрения и пестициды в местах обитания амфибий.