Австралия против жаб

Наталья Резник,
кандидат биологических наук
«Химия и жизнь» №1, 2025

Приглашение

Эта история начинается на тростниковых плантациях. Сахарный тростник — важная сельскохозяйственная культура, ее возделывают во многих тропических районах мира. И всюду этот сочный злак поедают вредоносные жуки. Взрослые насекомые грызут листья, личинки под землей уничтожают корни.

Бороться с тростниковыми жуками очень трудно. До появления современных инсектицидов фермеры и садоводы полагались на биологическое оружие — хищных и паразитических ос и мух, насекомоядных птиц, ящериц и жаб. И тут специалисты по борьбе с вредителями вспомнили про жабу-агу. Ага, она же тростниковая жаба Rhinella marina — одна из крупнейших жаб мира, длина ее тела достигает 24 см, а вес порой превышает килограмм. Тростниковые жабы весьма прожорливы и за ночь, а охотятся они по ночам, могут слопать до 200  беспозвоночных, поэтому влажные сахарные плантации, кишащие жуками, должны им понравиться.

В 1920 году тростниковых жаб привезли из Латинской Америки на плантации Пуэрто-Рико, и там количество жуков действительно пошло на убыль. Специалисты возликовали, сочли тростниковых жаб отличным средством для борьбы с сельскохозяйственными вредителями и пошли расселять их по миру. Сейчас они живут в 138 государствах.

В 1935 году 101 тростниковую жабу привезли с Гавайев в Австралию, на северо-восточное побережье континента, в Квинсленд. Это решение поддержали производители тростника, политики, ведущие ученые страны, премьер-министр Квинсленда и премьер-министр Австралии. Возразил только один человек, и он оказался прав. Не стоило пускать R. marina в Австралию, ох, не стоило!

Тростниковые жуки жабам не понравились, зато очень понравилась Австралия, и амфибии двинулись вдоль северного побережья на запад, а заодно и вглубь континента. При невероятной жабьей плодовитости, а они откладывают по 10–30 тысяч икринок дважды в год, экспансия проходит успешно. Кроме того, ноги у австралийских жаб становятся все длиннее и длиннее, что благотворно сказывается на скорости перемещения. Если раньше жабы продвигались на 10 км в год, то сейчас преодолевают по 50–60 км. Они уже заняли более 2 млн км², распространившись на север Нового Южного Уэльса и во влажно-сухие тропики Северной территории. Сегодня на этой площади обитают миллиарды жаб. По сообщениям СМИ, тростниковых жаб видели даже на юге континента, что вызывает у австралийцев настоящую панику. Почему?

А потому что, как и все завезенные в Австралию животные, тростниковые жабы разрушительно действуют на местное биоразнообразие. Считается, что рацион тростниковых жаб состоит преимущественно из насекомых и улиток, хотя в интернете регулярно появляются фотографии аги с торчащим из пасти змеиным хвостом или задней частью мелкого поссума. Головастики тростниковых жаб при случае едят икру австралийских лягушек. По некоторым данным, аги глотают птенцов и яйца птиц, гнездящихся на земле, таких как щурки. Жаб часто встречают в норках щурок, и австралийцы опасаются, что R. marina вытесняют птиц. Однако местные лягушки тоже не прочь посидеть в птичьих норах, и ничего плохого из-за этого не случается. Так что особого вреда от хищничества аг нет, они гораздо опаснее в качестве добычи.

Тростниковые жабы ядовиты. Околоушные железы взрослых амфибий выделяют сильнодействующие буфогенины и буфотоксины. Они подавляют активность Na⁺/K⁺-АТФазы — фермента, который выкачивает из клетки ионы натрия, аккумулируя в ней ионы калия. Эта разница концентраций необходима для генерации клеточного возбуждения, водно-солевого обмена и регуляции клеточного метаболизма. Отравление сопровождается сильными судорогами и кровоизлияниями в сердечно-сосудистую и пищеварительную системы.

Икринки тоже токсичны, менее опасны головастики. В Америке есть хищники, устойчивые к токсинам аги, в Австралии таких нет. И привычку избегать ядовитых амфибий многие хищники еще не выработали. Особенно страдают крупные животные: серверные сумчатые куницы, пресноводные крокодилы и желтопятнистые вараны, которые в один присест сжирают крупную жабу и получают смертельную дозу токсина.

Желтопятнистый варан Varanus panoptes — один из главных наземных хищников севера Австралии. Из-за поедания тростниковых жаб численность этих ящериц сократилась более чем на 90%. И, что еще хуже, исчезновение варанов открыло путь Великому Австралийскому Ужасу — одичавшим кошкам. Австралийские и американские исследователи под руководством доцента университета Канберры Саймона Клулоу (Simon Clulow) несколько лет наблюдали за варанами на трех участках на северо-западе Австралии. Между 2012 и 2013 годами в этих местах появились жабы, и численность варанов начала сокращаться. А в 2019 году резко, более чем в 10 раз, подскочила численность кошек.

По мнению ученых, кошки расплодились, так как варанов поубавилось, поэтому возросла численность мелких позвоночных, на которых охотились эти ящерицы, а теперь они стали кошачьей добычей. К тому же вараны больше не ели котят. Сообщество мелких австралийских животных более уязвимо для кошек, чем для варанов, потому что вместе с ящерицами эти зверушки эволюционировали миллионы лет, а с кошками соседствуют только два века. К тому же кошки не только на земле охотятся, но и на деревьях. Вараны тоже могут лазить по деревьям, но без крайней необходимости этого не делают.

Исследователи опасаются, что тандем жаб и кошек приведет к необратимым последствиям, но проверить эту гипотезу пока не удалось: в 2020 году работу пришлось прервать из-за пандемии, и наблюдения ученые пока не возобновили.

Искоренение и сдерживание

Научная и ненаучная общественность Австралии убеждены, что с тростниковыми жабами необходимо бороться. Разработкой методов борьбы много лет занимается профессор университета Маккуори Ричард Шайн (Richard Shine).

Поначалу ученые сосредоточили усилия на снижении численности жаб. Юные жабки в основном ведут дневной образ жизни по краям прудов, где родились. Пока они не разбрелись, их легко собрать и уничтожить, если, конечно, вовремя обнаружить. Ученые говорят о гуманных способах умерщвления, но в подробности не вдаются. Амфибий пытались травить химикатами, но эти яды убивали и других животных, например, местных муравьев, поэтому травлю жаб запретили. Остается ручной сбор, с энтузиазмом встреченный австралийцами.

Вручную собирают не только малышей, но и взрослых жаб, которые ведут ночной образ жизни и предпочитают охотиться на открытых местах. В более южных, прохладных районах, в сухой сезон, жабы ведут преимущественно сидячий образ жизни, и там ручной сбор себя оправдывает. Хорош он и на островах. Но в местах, близких к фронту вторжения, он почти бесполезен, потому что убыль жаб в одном месте быстро восполняют амфибии, расселяющиеся из соседних районов. Кроме того, неподготовленные добровольцы могут случайно собрать и уничтожить местных лягушек.

Еще один способ предполагает лишить жаб доступа к воде. Жабы сейчас движутся преимущественно на запад через засушливые области и пользуются искусственными водоемами, которые скотоводы создают для водопоя животных. В этих водоемах тростниковые жабы плодятся и оттуда в сезон дождей расходятся по окрестностям. Ограда, состоящая из проволочного каркаса и прикрепленной к нему ткани, преграждает жабам доступ к водоему. Там же, у заборов, жаб легко собирать.

В полевом эксперименте в районе реки Виктория жабы у огороженных водоемов исчезли через семь дней. Местной фауне (птицам, змеям, кенгуру и динго) ограда не помеха, а жабы без доступа к поверхности воды могут прожить максимум пять дней. Искусственные водопои можно заменить закрытыми резервуарами с водой. Когда понадобится напоить скотину, человек эти цистерны откроет, а жабам в них не забраться. Это дороже, но надежнее, к тому же из закрытых резервуаров вода не испаряется.

Сейчас специалисты озабочены тем, чтобы остановить вторжение жаб из округа Кимберли в регион Пилбара в Западной Австралии. Здесь Большая Песчаная пустыня встречается с побережьем и разделяет регионы узкой полосой с малым количеством естественных водоемов. В Пилбаре много эндемичных видов, там еще сохранились нетронутые жабами популяции желтопятнистых варанов и северных сумчатых куниц Dasyurus hallucatus. Расчеты показывают, что вторжение можно остановить безводным барьером шириной около 80 км и общей стоимостью около 4,5 млн долларов США (деньги нужны для огораживания водоемов и устройства питьевых резервуаров для скота). Однако правительство хочет выращивать в этом районе сельскохозяйственные культуры и орошать его грунтовыми водами, что значительно осложнит сдерживание жаб.

А еще аг можно заманивать в ловушки, привлекая самок записанными криками самцов. Ученые даже проводили исследования, чтобы понять, какие именно крики нравятся самкам. Это позволит удалить их из популяции до того, как они отложат икринки. Специалисты создали устройство под названием «Toadinator», работающее от солнечных батарей. Используют также ловушки с ультрафиолетовыми лампами, которые привлекают насекомых, а насекомые привлекают жаб (лампы с ярким белым светом отпугивают амфибий). Ловушки, снабженные укрытиями и системой водоснабжения, можно оставлять надолго, и это плюс. Однако в такие ловушки могут угодить и другие виды, а это минус.

Отлов взрослых тростниковых жаб дорог и трудоемок, но можно ловить и головастиков. Головастики — каннибалы, да еще какие. Они поедают жабью икру и могут слопать более 99% кладки. Звучит ужасно, но зато и головастики сыты, и планета цела — ведь каждая жаба дарит нам примерно 40 тысяч икринок в год. Развивающиеся икринки выделяют токсины буфагенины, которые действуют на головастиков как аттрактанты. Ричард Шайн пропитал экстрактом жабьей икры пористые керамические кольца и поместил их в конусообразные ловушки. Токсины медленно высвобождаются в воду и привлекают головастиков.

Как показал анализ отдельных соединений, головастиков привлекает преобладающий в икринках токсин маринобуфагин. Околоушные железы взрослой жабы выделяют преимущественно маринобуфотоксин, и он интересует головастиков гораздо меньше. А в замороженных железах больше маринобуфагина, и это удобно, потому что получить токсины из замороженных околоушных желез взрослых жаб проще, чем собирать икру, в природе ли, в лаборатории ли. Альтернативной приманкой могут служить растительные соединения со сходной структурой, например дигитоксигенин.

В одну ловушку попадается до 10 тысяч головастиков. Это дешевая технология, ловушки может ставить даже неквалифицированный человек. Однако в каждом пруду ловушку не поставишь. Кроме того, их нужно проверять ежедневно, чтобы избежать возможного нецелевого воздействия на водную фауну, особенно на местных головастиков. Долговременное действие токсичных ловушек еще не проверяли.

Между собой головастики тоже яростно конкурируют. Едва начав свободно плавать, они уже вырабатывают вещество, мешающее развитию жабьих икринок и головастиков младше себя — они медленно растут и плохо выживают. Природу этого вещества сейчас исследуют, на местные виды лягушек оно не влияет.

Болезней, которые можно было бы избирательно наслать на жаб, пока не нашли, но у них есть естественные враги — жабьих головастиков охотно поедают водяные жуки и личинки стрекоз, а более крупные и активные головастики австралийских лягушек составляют им конкуренцию. Если поощрять местных амфибий плодиться в жабьих прудах или вбрасывать туда лягушачью икру, жабам это не понравится. А еще им мешает размножаться густая растительность по краям водоемов, поэтому можно засаживать берега.

В общем, возможностей много, но все эти меры работают только на небольших изолированных территориях и не позволяют полностью избавиться от пришельцев. Но если жаб не удается искоренить, можно попробовать сдерживать их распространение.

Вполне реально не допустить тростниковых жаб на острова или создать барьеры вокруг парков дикой природы. Но такие границы надо постоянно патрулировать. Достаточно одной пары амфибий, и все усилия пойдут насмарку. Жабы иногда проникают на прибрежные острова, находящиеся в шлейфе крупной реки, и особенно в муссонных тропиках, где дождевая вода образует в море пресноводные линзы, которые сохраняются несколько недель. К счастью, если вторжение обнаружено вовремя, жаб можно переловить.

Обнаружить присутствие жаб можно с помощью анализа проб ДНК из окружающей среды. Пробы надо брать в возможных местах проникновения и скопления жаб, например вблизи водоемов в засушливой местности или в сухой сезон.

Можно установить автоматические регистраторы звуковых сигналов, настроенные на поиск самцовых кличей. Такие детекторы были созданы еще в 1990-х годах, и их постоянно совершенствуют. Самые современные устройства автоматически обнаруживают сигналы в реальном времени или с минутной задержкой и передают эту информацию на сервер. Регистраторы позволили обнаружить продвижение тростниковых жаб через Северную территорию, но оборудование, к сожалению, иногда отказывает.

Сейчас внимание исследователей сосредоточено на полосе между Кимберли и Пилбарой. Если установить между регионами непроходимый барьер шириной около 80 км, жабы не смогут его преодолеть, потому что в сезон дождей проходят не более 60 км. Когда они только высадились в Австралии, то продвигались примерно на 10 км в год, и в центре популяции они до сих пор движутся медленнее, чем на западной границе.

Ускоренность жаб — результат мутации. Профессор Шайн с коллегами предлагают пересадить жаб из центра популяции в район Кимберли, чтобы замедлить их продвижение. Ученые уверены, что идея сработает, если не вмешается какая-нибудь случайность, например жабы с фронта продвижения откажутся скрещиваться с новоприбывшими жабами из ядра популяции.

Просвещение

Зачем тормозить движение жаб, если их все рано не остановить? Специалисты пытаются выиграть хотя бы несколько лет, чтобы подготовить крупных хищников к неминуемой встрече с агой. Практика показывает, что это возможно.

Тростниковые жабы пребывают на континенте уже 80 лет, и за это время некоторые австралийские хищники приспособились к ее присутствию. Чем крупнее жаба, тем она ядовитее. Черная змея, она же краснобрюхий черный аспид, Pseudechis porphyriacus и австралийская древесная змея Dendrelaphis punctulatus уменьшили размер головы относительно тела, так что у них нет физической возможности проглотить жабу такой величины, которая может ее убить. У змей также ослабла восприимчивость к жабьему токсину. Эти изменения произошли за 23 поколения. Некоторые рыбы, например баррамунди Lates calcarifer и австралийский пескарь Mogurnda mogurnda, избегают жабьих головастиков. Черные крысы Rattus rattus и австралийские вoроны Corvus orru научились есть жаб, не трогая ядовитые железы: они расклевывают добычу с брюха.

Иначе выстраивают свои отношения с жабами карликовые сумчатые мыши (планигалы) Planigale maculate. Этот ночной хищник весом не более 22 г ест насекомых и небольших позвоночных. Мелкая ага ему вполне по зубам. Ричард Шайн сравнил поведение планигалов из Квинсленда, где тростниковые жабы жили на тот момент около 60 лет, что соответствует 60 поколениям карликовых сумчатых мышей, и из Северной территории, где жабы появились недавно. Пойманных в природе планигалов держали в лаборатории и предлагали им местных лягушек, которых они с удовольствием едят, и совсем мелких жаб весом не более грамма.

Сумчатые мыши из Квинсленда поначалу хватали жаб, но жабы им явно не понравились. После этого они продолжали нападать на R. marina, но почти не пытались их есть. От лягушек сумчатые мыши не отказывались. Планигалы Северной территории, попробовав жабу, чувствовали себя хуже, чем их сородичи из Квинсленда. После такого опыта они редко нападали на жаб вторично, и даже лягушек несколько дней не трогали, довольствуясь сверчками.

Эти опыты показывают, что за 60 поколений соседства с жабами карликовые сумчатые мыши не выработали врожденного отвращения к ним, и каждое животное само должно научиться избегать ядовитую амфибию. Однако же они, по-видимому, приобрели некоторую устойчивость к жабьим токсинам, потому что переносят их лучше, чем сумчатые мыши Северной территории.

Маленькой амфибии может не хватить токсина, чтобы убить хищника. Поэтому мелкие животные, которые питаются мелкими жабами, скорее всего отравятся не смертельно. Они поболеют и запомнят, что жаб есть не надо. Страдают крупные хищники, которые в состоянии слопать большую и очень токсичную агу. К счастью, пример сумчатых мышей показывает, что избеганию жаб можно научиться. Вот ученые и сдерживают натиск R. marina, чтобы успеть обучить хищников там, где еще не ступала жабья лапа.

Обучение начали с родственников планигалов — северных сумчатых куниц (куолл), весящих до 900 г. Куоллам предлагали колбаски из жабьего мяса, начиненные тиабендазолом — сильным антигельминтным средством, вызывающим тошноту. Такое лакомство животным не нравилось. В неволе куоллы быстро вырабатывали отвращение к жабьему вкусу и отказывались есть настоящих жаб. Увы, в естественных условиях метод действует плохо.

У исследователей есть несколько объяснений этому факту, но главное — результат. В Кимберли популяция северных куниц после прибытия жаб сократилась на 86–96%, несмотря на неоднократное обучение колбасками. Зато в Квинсленде куоллы за много лет научились не тащить жабу в рот, хотя и не приобрели устойчивости к токсинам.

Потомство куниц, имеющих опыт общения с жабами, тоже на них не охотится. Сейчас исследователи разбираются в механизме избегания: либо матери обучают детенышей, либо избегание жаб наследуется. Ученые склоняются ко втором варианту и планируют скрещивать «опытных» куоллов с «неопытными», чтобы получить популяцию сумчатых куниц, избегающих тростниковую жабу. Вообще они возлагают большие надежды на скрещивание хищников из давно колонизированных районов и мест, которые вскоре будут заняты жабой, или на искусственное оплодотворение для получения устойчивых к токсину животных, избегающих вредной добычи.

В большой опасности крупные рептилии, которые глотают добычу целиком. Для смертельного отравления им достаточно одной большой тростниковой жабы. Их точно надо отвращать от токсичной закуски. Ученые обеспокоены судьбой желтопятнистого варана. Это одна из крупнейших ящериц в мире, она достигает 2 метров в длину и весит около 7 кг. Она же сильнее других австралийских животных пострадала от тростниковой жабы. Ученые даже начали криоконсервацию спермы варанов, чтобы не допустить потери биоразнообразия.

Чтобы отучить варанов глотать аг, исследователи выпустили в несколько водоемов маленьких «учебных» жаб, а также жабью икру и головастиков, которые обеспечивают регулярное воспроизводство мелких жаб. Они проделали это в Кимберли до того, как туда вторглись в большом количестве крупные аги. За варанами наблюдали с помощью удаленных инфракрасных камер и камер обнаружения движения. Радиомаяки на ящериц не надевали, потому что быстрый рост варанов потребовал бы частой регулировки ремня.

Вараны не оставили вниманием маленьких жаб. Амфибия такого размера варана не убивает, но последствия для него весьма неприятны, и ящерицы это запомнили. Спустя год до Кимберли докатился жабий фронт, состоящий преимущественно из полноразмерных амфибий. Еще через три года на контрольных участках в живых осталось от 0 до 20% необученных варанов. На участках, где у варанов вырабатывали отвращение к жабьему вкусу, они пострадали меньше, а на одном их численность даже выросла.

Выпуск большого количества экологически вредных животных для смягчения воздействия этого вида на дикую природу выглядит крайне нелогично. Предложения Шайна и его коллег по использованию «учебных» жаб столкнулись с широким противодействием общественности. Чтобы его преодолеть, потребовалось 10 лет просветительской работы и полевых исследований. Но усилия того стоили.

Мелкие аги оказались эффективнее колбасок, но они не годятся для больших крокодилов Crocodylus johnstoni. Это крупнейший пресноводный хищник Северной Австралии. Самцы вырастают до 3 метров в длину и весят до 100 кг, самки немного меньше. Большие крокодилы выбирают больших жаб. Отвращение к жабам вырабатывали у крокодилов долины Фицрой в центральном Кимберли. Этот регион в период муссонов представляет собой непрерывные речные системы, но в сухой сезон они сжимаются до небольших бассейнов, в которых собираются сотни рептилий. Однако крокодилы могут перемещаться между соседними бассейнами вдоль сухого русла реки. В начале эксперимента жабы уже проникли в некоторые места долины Фицрой.

Крокодилов считали по ночам, освещая реку прожектором с берега и регистрируя блеск глаз. Подсчитывать мертвых рептилий помогали рейнджеры, которые водят туристов на речные экскурсии. Испытания проводили в конце позднего засушливого сезона, когда водоемы были относительно изолированы. В воду у берега втыкали под углом металлическую палку с петлей, на которую пять дней подряд подвешивали мертвую жабу с удаленными околоушными железами. Крокодил отлично видел приманку и легко мог ее достать, пресноводные креветки и рыбы съесть ее не могли.

В задние ноги каждой жабы ввели раствор тошнотворного хлорида лития. Хлорид лития служит стандартным химикатом для вызывания отвращения у рептилий. Запаха он не имеет, поэтому обоняние крокодилу не поможет. Хлорид лития соленый, но в данном случае это не имеет значения, потому что жабу крокодил глотает целиком. В первый и пятый день испытаний крокодилы могли выбирать между двумя приманками — жабой и куриной шеей. Несъеденные приманки меняли каждый день, посещение регистрировали с помощью фотоловушек.

Сначала крокодилы отнеслись к жабам с большим энтузиазмом, но в течение пяти дней желающих полакомиться тошнотворной амфибией становилось все меньше. В первый день крокодилы съели 92% приманок, в последующие четыре дня доля съеденных жаб составила 78, 52, 50 и 51%. В изолированных водоемах, отделенных от соседних бассейнов стометровой полосой песка, темпы потребления приманки снижались быстрее, чем в открытых. При этом крокодилы на пятый день поедали куриные шейки с не меньшим аппетитом, чем в первый, следовательно, их отказ от жаб не связан с насыщением. Смертность крокодилов в результате обучения снизилась на 95%, а в ближайшей контрольной зоне возросла. И еще раз мы убеждаемся в пользе образования.

Обучение надо повторять в течение нескольких сезонов: если старые крокодилы более-менее помнят урок, молодежь надо воспитывать. Но затем, надеются исследователи, жабы начнут размножаться в этих местах, и появятся амфибии помельче, которые без вмешательства человека научат молодых крокодилов остерегаться крупных особей.

Правительство Австралии вбухало более 20 миллионов долларов в программы по ограничению численности жаб, но остановить их наступление не удалось. Поэтому Австралийское Содружество сосредоточилось на защите уникальных местных видов и экологических сообществ. Достижению этой цели поможет совокупность всех противожабных методов, от прямого отлова до обучения крупных хищников.

Ученые возлагают большие надежды на генетические методы контроля. Сейчас они секвенируют геном тростниковой жабы, чтобы понять, что там можно подредактировать. Им бы хотелось модифицировать гены, ответственные за жизнеспособность жаб и производство токсина. Сперму малотоксичных жаб можно сохранять, а потом использовать для ЭКО, процедура которого для амфибий разработана. Однако долговременные последствия такой модификации трудно предугадать.

Способность одних хищников к быстрому обучению и адаптивные изменения, произошедшие с другими, позволяют надеяться, что воздействие тростниковых жаб на австралийскую природу со временем уменьшится и пострадавшие популяции восстановятся. Главное, чтобы австралийцы не завозили на континент естественных врагов тростниковой жабы — широкорылых кайманов. А то они сначала завезут, а потом за голову хватаются.