Земноводных заражает смертоносный грибок — при чем здесь люди
Кратко о грибке
Грибок Batrachochytrium dendrobatidis (для краткости Bd), известный науке всего лишь четверть века, привел к значительному сокращению биоразнообразия земноводных в Центральной Америке и в настоящее время распространился на очень широких пространствах земного шара. Этот грибок расширяет свой ареал со скоростью до 30 км в год (эта скорость зафиксирована на Панамском перешейке). Он был обнаружен также в Северной Америке (главным образом в США, климатические условия Канады не благоприятствуют Bd), Южной Америке, в Восточной и Юго-Восточной Азии (Япония и Корея; Филиппины) и на юге Китая, в Африке южнее Сахары, в Европе от Дании и севера Англии до Испании и Португалии, в Австралии и Новой Зеландии. Сообщается о находках грибка в Москве и Московской области.
Открытие
Австралийский биолог Ли Бергер и ее соавторы (не путать с антропологом Ли Бергером) первыми описали Bd. Они пишут, что во время программ мониторинга сокращающихся популяций земноводных в Биг-Тейблленде (Австралия) в 1993–1994 годах и в лесном заповеднике Фортуна (западная Панама) в 1996–1997 годах было обнаружено большое количество больных и мертвых бесхвостых земноводных. Ученые исследовали их кожу и нашли спорангии ранее незарегистрированного грибка. Анализ его ДНК обнаружил самое большое сходство с геномом хитридиевых грибков (в основном паразитические грибки, которые вызывают болезни растений, а в случае Bd — земноводных).
Вывод, который сделала Бергер и ее коллеги, подтвердился дальнейшими исследованиями: причиной высокой смертности лягушек в двух столь удаленных друг от друга регионах как Квинсленд в Австралии и заповедник Фортуна в Центральной Америке стал неизвестный ранее грибок, который получил название Batrachochytrium dendrobatidis.
Изучение Bd показало, что грибок приспособлен к существованию на очень обширных и разных по своему климату территориях Земли. Он может размножаться при температурах от 4 до 25 °С и относительной кислотности среды рН от 4 до 8, что покрывает почти все естественные условия водоемов. Но все же наиболее благоприятными условиями оказались температура 17–25 °С и кислотность среды рН 6–7 (pH 7 — это чистая вода). Оказалось, что нагревание воды до 30 °С убивает в течение восьми дней 50% популяции грибка.
Болезнь
Грибок — возбудитель хитридиомикоза, это опасное кожное заболевание амфибий. Во время болезни у животного блокируется дыхание и поступление воды в организм (у земноводных обе эти функции в значительной степени осуществляются через кожу). Существует мнение, что расширение ареала грибка и рост его популяции связан с глобальным потеплением. Из-за парникового эффекта уменьшается среднесуточный диапазон температур и это создает благоприятную среду для размножения грибка в течение более длительного времени.
Хитридиомикоз поражает все три отряда земноводных и некоторые виды раков: бесхвостых (в него входят лягушки и жабы), хвостатых (это саламандры и тритоны) и безногих (к нему относятся червяги).
Зооспоры передаются через водную среду и после столкновения с кожей земноводных быстро образуют спорангии — оболочки, в которых образуются новые споры. Инфицирование происходит успешно из-за высокой влажности кожи земноводных. Потом эти новые споры могут распространяться в среде и поражать других земноводных и повторно инфицировать носителя, так что болезнь прогрессирует. Точный механизм того, как грибок через зооспоры успешно передается от одного хозяина к другому, до сих пор не известен. Считается, что нового носителя споры обнаруживают с помощью хемотаксиса — двигательной реакции на химический раздражитель — иными словами, споры улавливают определенные химические вещества и двигаются к их источнику. Для защиты у спор примерно через сутки образуется временная твердая оболочка.
Хитридиомикоз поражает главным образом кожу животного-носителя. При этом у земноводных именно через кожу происходят важнейшие обменные процессы — получение питательных веществ, выделение токсинов и зачастую дыхание. Через восемь дней после заражения у животных начинает развиваться анорексия — отсутствие аппетита при объективной потребности организма в пище. У инфицированных снижается уровень калия, натрия и магния — веществ, составляющих основу метаболизма живых клеток. Вдобавок, продукты жизнедеятельности грибков не выводятся из организма и еще сильнее отравляют его. У многих видов хитридиомикоз протекает очень тяжело, вплоть до 100% летальности для отдельных видов животных.
Грибку Bd приписывают снижение биоразнообразия земноводных, более того, его называют причиной эпизоотии (это как эпидемия, только среди животных), унесшей жизни множества земноводных, в том числе, похоронившей некоторые виды. Среди них древесная лягушка Рэббса (квакша Ecnomiohyla rabborum) из Панамы — последняя особь этого вида умерла в неволе в 2016 году, и жаба Taudactylus acutirostris из Австралии. Также, вероятно, с Bd связано исчезновение костариканской оранжевой жабы, наблюдавшейся научным сообществом всего 23 года — впервые она была описана в 1966 году, но после 1989 года никто ее не видел, — и двух видов лягушек из Австралии.
Но ряд видов может успешно противостоять заболеванию. Специалисты считают, что есть шанс найти способ противостоять Bd и хитридиомикозу. Земноводные, пережившие болезнь, как правило, демонстрируют более высокий уровень бактерии Janthinobacterium lividum. Эта бактерия вырабатывает вещества, которые даже при низких концентрациях подавляют рост Bd. От заражения грибком защищает длительное пребывание в тепле и повышение температуры тела выше 25°С. Снижение численности амфибий в результате заражения Bd происходит в основном там, где суточный температурный режим не позволяет разогреть тело свыше 25 — в горах и в более холодные месяцы.
Те виды земноводных, для которых встреча с Bd не привела к их полному исчезновению, все равно находятся под существенной угрозой. Некоторые пережили эпизоотию и стабилизировалась по численности, но популяция и ареал после выздоровления оказались существенно меньше, чем до проникновения грибка. Популяции других видов продолжают сокращаться и несмотря ни на что до сих пор — даже спустя много лет после первоначального заражения грибком, — хитридиомикоз продолжает наносить им урон. Для того чтобы поддержать некоторые виды, ученым приходится буквально вручную расселять как диких особей, так и выращенных в неволе или под надзором на их прежней территории.
Чем опасно вымирание земноводных
В природе нет «полезных» и «вредных» видов — если кому-то удалось выжить в естественных условиях на определенной территории в течение нескольких поколений, значит ему в этом биологическом сообществе ему нашлась ниша. К «вредности» может привести только перекос в численности, который, как правило, возникает в результате вмешательства человека. Впрочем, о «полезности» говорят по отношению к чему-то, и чаще таким «центром» природы и мерилом выступает человек.
Земноводные занимают промежуточное звено в цепи питания — чаще всего они питаются насекомыми (некоторые предпочитают дождевых червей) и сами идут в пищу более крупным животным, например, птицам. Соответственно, выпадение этого звена повлечет за собой взрыв популяции насекомых и сокращение численности птиц. Многие из насекомых, которыми питаются земноводные, могут переносить болезни. Следовательно, беспрепятственное размножение насекомых будет губительно как для эпидемиологической ситуации, так и для растительного мира.
Примером того, как губительно распространение животных, у которых нет естественных врагов, служат испанские слизни, которые в 20 веке очень быстро распространились за пределы пиренейского полуострова и давно являются головной болью экологов по всей Европе, в том числе и в России. Будучи чрезвычайно плодовитыми и всеядными, эти животные могут наносить урон окружающей среде.
У грибка человеческий след
Есть несколько предположений того, откуда происходит грибок Bd и как он мог распространиться практически по всему Земному шару. Он мог возникнуть в Африке и путешествовать вместе с африканскими когтистыми лягушками, которые часто служат модельным объектом в биологических исследованиях — и продаются и покупаются по всему миру.
Но недавно завершилось исследование, которое показало, что грибок происходит из Кореи. Путем его распространения опять же считается торговля лягушками.
Третье мнение — грибок по всему миру распространила американская лягушка-бык. Сама эта лягушка не болеет хитридиомикозом, что делает ее лучшим распространителем, потому что больные особи не были бы хорошим товаром. Кроме того что ее употребляют в пищу (в этом случае товаром служат не целые лягушки, а только их задние лапы), американская лягушка-бык используется как модель для препарирования в школах по всему миру.