С 1980-х годов сокращение популяций амфибий , включая сокращение популяции и локализованные массовые вымирания , наблюдалось в разных местах по всему миру. Этот тип потери биоразнообразия известен как одна из самых серьезных угроз глобальному биоразнообразию . Возможные причины включают разрушение и изменение среды обитания, болезни, эксплуатацию, загрязнение , использование пестицидов , интродуцированные виды и ультрафиолетовое излучение B (UV-B). Однако многие причины сокращения популяции амфибий до сих пор плохо изучены, и эта тема в настоящее время является предметом продолжающихся исследований.
Результаты моделирования показали, что текущая скорость вымирания амфибий может быть в 211 раз выше фоновой скорости вымирания . Эта оценка может возрасти даже до 25 000–45 000 раз, если в расчеты включить также и исчезающие виды. [1]
Ученые начали наблюдать сокращение популяций нескольких видов европейских амфибий еще в 1950-х годах. Тем не менее, осознание этого явления как глобальной проблемы и его последующая классификация как современного массового вымирания датируются лишь 1980-ми годами.
За последние три десятилетия во всем мире произошло сокращение популяций амфибий ( класс организмов, включающий лягушек , жаб , саламандр , тритонов и червяг ). В 2004 году были опубликованы результаты первой всемирной оценки популяций амфибий — Глобальной оценки амфибий. Она показала, что 32% видов находятся под угрозой исчезновения в глобальном масштабе, по крайней мере 43% испытывают ту или иную форму сокращения популяции, и что от 9 до 122 видов вымерли с 1980 года. [3] По состоянию на 2010 год Красный список МСОП[обновлять] , который включает Глобальную оценку амфибий и последующие обновления, перечисляет 650 видов амфибий как « находящиеся в критическом состоянии », а 35 — как « вымершие ». [4] Несмотря на высокий риск, которому подвергается эта группа, последние данные свидетельствуют о том, что общественность в значительной степени становится безразличной к этой и другим экологическим проблемам, что создает серьезные проблемы как для защитников окружающей среды, так и для работников сферы охраны окружающей среды. [5]
Сокращение популяций амфибий впервые было широко признано в конце 1980-х годов [ требуется ссылка ] , когда большая группа герпетологов сообщила о замеченном сокращении популяций амфибий по всему миру. [6] Среди этих видов золотая жаба ( Bufo periglenes ), эндемичная для Монтеверде , Коста-Рика , занимала видное место. Она была предметом научных исследований, пока популяция внезапно не упала в 1987 году, и она полностью исчезла к 1989 году. [7] Другие виды в Монтеверде, включая лягушку-арлекин Монтеверде ( Atelopus varius ), также исчезли в то же время. Поскольку эти виды находились в нетронутом заповеднике Монтеверде Клауд Форест, и эти вымирания не могли быть связаны с местной деятельностью человека, они вызвали особую обеспокоенность у биологов. [8]
Многие ученые полагают, что земноводные выполняют функцию « канареек в угольной шахте », и что сокращение популяций и видов земноводных указывает на то, что другие группы животных и растений вскоре окажутся под угрозой. [9]
Когда в конце 1980-х годов сокращение популяции амфибий впервые было представлено как проблема сохранения, некоторые ученые не были убеждены в реальности и серьезности проблемы сохранения. [10] Некоторые биологи утверждали, что популяции большинства организмов, включая амфибий, естественным образом изменяются со временем. Они утверждали, что отсутствие долгосрочных данных о популяциях амфибий затрудняет определение того, стоили ли анекдотические сокращения, о которых сообщают биологи, (часто ограниченного) времени и денег на усилия по сохранению. [ необходима цитата ]
Однако, несмотря на этот первоначальный скептицизм, биологи пришли к единому мнению, что сокращение популяций амфибий представляет собой реальную и серьезную угрозу биоразнообразию. [3] Этот консенсус возник с увеличением числа исследований, в которых отслеживались популяции амфибий, прямым наблюдением массовой смертности в нетронутых местах без видимых причин и осознанием того, что сокращение популяций амфибий носит поистине глобальный характер. [11]
Считается, что потеря среды обитания , болезни и изменение климата являются причинами резкого сокращения численности популяции в последние годы. [12]
Снижение численности было особенно интенсивным в западной части Соединенных Штатов , Центральной Америке , Южной Америке , восточной Австралии и на Фиджи (хотя случаи вымирания амфибий наблюдались во всем мире). В то время как деятельность человека приводит к потере большей части мирового биоразнообразия, амфибии, по-видимому, страдают от гораздо больших последствий, чем другие классы организмов. Поскольку амфибии, как правило, имеют двухэтапный жизненный цикл, состоящий из водной ( личинки ) и наземной ( взрослые ) фаз, они чувствительны как к наземным, так и к водным экологическим воздействиям. Поскольку их кожа очень проницаема, они могут быть более восприимчивы к токсинам в окружающей среде, чем другие организмы, такие как птицы или млекопитающие. [9]
Было предложено множество потенциальных объяснений сокращения численности амфибий. Большинство или все из этих причин были связаны с некоторыми сокращениями популяции, поэтому каждая причина, вероятно, повлияет на определенные обстоятельства, но не на другие. Многие из причин сокращения численности амфибий хорошо изучены и, по-видимому, влияют на другие группы организмов, а также на амфибий. К этим причинам относятся изменение и фрагментация среды обитания, завезенные хищники или конкуренты, завезенные виды, загрязнение, использование пестицидов или чрезмерный сбор урожая. Однако многие сокращения численности или вымирания амфибий произошли в нетронутых местах обитания, где указанные выше эффекты вряд ли произойдут. Причины этих сокращений сложны, но многие из них можно отнести к новым заболеваниям, изменению климата, увеличению ультрафиолетового излучения B или переносу химических загрязняющих веществ на большие расстояния ветром.
Искусственное освещение было предложено в качестве еще одной потенциальной причины. Насекомых привлекает свет, что делает их более редкими в местах обитания амфибий. [13] [14]
Изменение или разрушение среды обитания является одной из самых драматичных проблем, влияющих на виды амфибий во всем мире. Поскольку амфибиям обычно нужны водные и наземные среды обитания для выживания, угрозы любой из этих сред обитания могут повлиять на популяции. Следовательно, амфибии могут быть более уязвимы к изменению среды обитания, чем организмы, которым требуется только один тип среды обитания. Масштабные изменения климата могут дополнительно изменять водные среды обитания, не давая амфибиям вообще нереститься. [15]
Фрагментация среды обитания происходит, когда среды обитания изолированы путем модификации среды обитания, например, когда небольшая область леса полностью окружена сельскохозяйственными полями. Небольшие популяции, которые выживают в таких фрагментах, часто подвержены инбридингу , генетическому дрейфу или вымиранию из-за небольших колебаний в окружающей среде. [16]
Исследования 2007 и 2018 годов показали, что повторное появление разновидностей хитридиевых грибов может быть причиной значительной доли общего снижения численности. [17] [18] [19]
Ряд заболеваний был связан с массовой гибелью или сокращением популяций амфибий, включая болезнь «красных ног» ( Aeromonas hydrophila ), ранавирус (семейство Iridoviridae ), Anuraperkinsus и хитридиомикоз . Не совсем ясно, почему эти заболевания внезапно начали поражать популяции амфибий, но некоторые данные свидетельствуют о том, что эти заболевания могли распространяться людьми или могут быть более вирулентными в сочетании с другими факторами окружающей среды. [20]
Существуют значительные доказательства того, что паразитические трематоды- платигельминты (тип сосальщиков ) способствовали аномалиям развития и сокращению популяции амфибий в некоторых регионах. [21] Эти трематоды рода Ribeiroia имеют сложный жизненный цикл с тремя видами хозяев. Первый хозяин включает в себя ряд видов водных улиток. Ранние личиночные стадии трематод затем передаются водным головастикам, где метацеркарии (личинки) инкапсулируются в развивающихся зачатках конечностей. Эти инкапсулированные стадии жизни вызывают аномалии развития у постметаморфических лягушек, включая дополнительные или отсутствующие конечности. [6] Эти аномалии увеличивают хищничество лягушек со стороны водных птиц, окончательного хозяина трематод.
Исследование показало, что высокие уровни питательных веществ, используемых в сельском хозяйстве и скотоводстве, способствуют паразитарным инфекциям, которые вызывают деформации лягушек в прудах и озерах по всей Северной Америке. Исследование показало, что повышенные уровни азота и фосфора вызывают резкие скачки численности трематод, и что паразиты впоследствии образуют цисты в развивающихся конечностях головастиков, вызывая отсутствие конечностей, дополнительные конечности и другие серьезные пороки развития, включая пять или шесть дополнительных или даже отсутствие конечностей. [22]
Имеются данные о химических загрязнителях, вызывающих уродства развития лягушек (дополнительные конечности или деформированные глаза). [23] [24] Загрязнители оказывают различное воздействие на лягушек. Некоторые из них изменяют центральную нервную систему ; другие вызывают нарушение выработки и секреции 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. [25] Дополнительные исследования показали, что наземные взрослые стадии амфибий также восприимчивы к неактивным ингредиентам Roundup, в частности POEA , который является поверхностно-активным веществом . [26] Хотя смена пола у некоторых видов лягушек происходит естественным образом в нетронутых средах, некоторые эстрогеноподобные загрязнители могут принудительно вызывать эти изменения. [27] В исследовании, проведенном в лаборатории Университета Уппсалы в Швеции, более 50% лягушек, подвергшихся воздействию эстрогеноподобных загрязняющих веществ, существующих в естественных водоемах Европы и Соединенных Штатов, стали самками. Головастики, подвергшиеся воздействию даже самой слабой концентрации эстрогена, в два раза чаще становились самками, в то время как почти все лягушки контрольной группы, которым была введена самая большая доза, стали самками. [28]
Хотя большинство эффектов пестицидов, скорее всего, носят локальный характер и ограничиваются территориями, прилегающими к сельскохозяйственным угодьям, имеются данные из гор Сьерра-Невада на западе США, что пестициды перемещаются на большие расстояния в нетронутые районы, включая Йосемитский национальный парк в Калифорнии . [29]
Некоторые недавние данные указывают на то, что озон является возможным фактором, способствующим сокращению популяции земноводных во всем мире. [30]
Как и у многих других организмов, увеличение ультрафиолетового излучения B (UVB) из-за истощения стратосферного озона и других факторов может нанести вред ДНК амфибий, особенно их яйцам. [31] [32] Степень повреждения зависит от стадии жизни, типа вида и других параметров окружающей среды. Саламандры и лягушки, которые вырабатывают меньше фотолиазы , фермента, который противодействует повреждению ДНК от UVB, более восприимчивы к последствиям потери озонового слоя. Воздействие ультрафиолетового излучения может не убить определенный вид или стадию жизни, но может вызвать сублетальный ущерб.
Было изучено более трех десятков видов амфибий, и в более чем 40 публикациях в рецензируемых журналах, представляющих авторов из Северной Америки, Европы и Австралии, были описаны серьезные последствия. Экспериментальные методы определения воздействия УФ-В на стадии яиц подверглись критике; например, кладки яиц помещались на глубину, намного меньшую, чем типичная для естественных мест откладки яиц. Хотя УФ-В-излучение является важным стрессором для амфибий, [33] его влияние на стадию яиц могло быть преувеличено. [34]
Антропогенное изменение климата, вероятно, оказало большое влияние на сокращение популяции амфибий. Например, в облачном лесу Монтеверде серия необычно теплых лет привела к массовому исчезновению лягушки-арлекина Монтеверде и золотой жабы. [35] Повышенный уровень облачности , результат геоинженерии [ необходима ссылка ] и глобального потепления, которое повысило температуру ночью и снизило температуру днем, был обвинен в содействии росту и распространению грибка Batrachochytrium dendrobatidis (возбудителя грибковой инфекции хитридиомикоза ).
Хотя непосредственной причиной вымирания был хитридиевый гриб, изменение климата сыграло решающую роль в вымирании. Исследователи включили эту тонкую связь в свою инклюзивную гипотезу эпидемии, связанной с климатом, которая признала изменение климата ключевым фактором вымирания амфибий как в Коста-Рике, так и в других местах. [38]
Новые данные показывают, что глобальное потепление также способно напрямую ухудшать состояние тела и выживаемость жаб. [39] Кроме того, это явление часто сочетается с изменением ландшафта, загрязнением и вторжением видов, что приводит к вымиранию амфибий. [40]
Также было обнаружено, что неместные хищники и конкуренты влияют на жизнеспособность лягушек в их среде обитания. Горная желтоногая лягушка , которая обычно обитает в озерах Сьерра-Невады, столкнулась с сокращением численности из-за зарыбления неместной рыбой ( форелью ) для любительского рыболовства . Развивающиеся головастики и лягушата становятся добычей рыб в больших количествах. Это вмешательство в трехлетний метаморфоз лягушек вызывает сокращение, которое проявляется во всей их экосистеме. [41]
Лягушки и жабы очень голосистые, и их репродуктивное поведение часто включает использование вокализации. Были высказаны предположения, что повышенный уровень шума, вызванный деятельностью человека, может способствовать их снижению. В исследовании в Таиланде было показано, что повышенный уровень окружающего шума снижает крики у некоторых видов и вызывает их увеличение у других. [42] Однако не было показано, что это является причиной широкомасштабного снижения.
Популяции амфибий на начальных стадиях упадка часто демонстрируют ряд признаков, которые потенциально могут быть использованы для выявления сегментов риска в усилиях по сохранению. Одним из таких признаков является нестабильность развития, которая, как было доказано, является свидетельством экологического стресса. [43] Этот экологический стресс может потенциально повысить восприимчивость к таким заболеваниям, как хитридиомикоз, и, таким образом, привести к упадку амфибий. Например, в исследовании, проведенном в Квинсленде , Австралия, было обнаружено, что популяции двух видов амфибий, Litoria nannotis и Litoria genimaculata , демонстрируют гораздо более высокие уровни асимметрии конечностей в годы, предшествовавшие упадку, чем в контрольные годы, последний из которых предшествовал вымиранию в среднем на 16 лет. [ необходима цитата ] Обучение выявлению таких сигналов в критический период до того, как произойдет упадок популяции, может значительно улучшить усилия по сохранению.
Первой реакцией на сообщения о сокращении популяции амфибий стало создание в 1990 году Целевой группы по сокращению популяции амфибий (DAPTF). DAPTF возглавила усилия по усилению мониторинга популяции амфибий с целью определения масштабов проблемы и создала рабочие группы для изучения различных вопросов. [44] [45] Результаты были опубликованы в информационном бюллетене Froglog.
Большая часть этих исследований вошла в создание первой Глобальной оценки амфибий (GAA), которая была опубликована в 2004 году и оценила все известные виды амфибий по критериям Красного списка МСОП. Было обнаружено, что примерно треть видов амфибий находятся под угрозой исчезновения. [46] В результате этих шокирующих результатов в 2005 году был проведен Саммит по сохранению амфибий, поскольку считалось «морально безответственным документировать сокращение и вымирание амфибий без разработки и продвижения ответа на этот глобальный кризис». [47]
Результаты Саммита по сохранению амфибий включали первый План действий по сохранению амфибий (ACAP) [47] и объединение DAPTF и Глобальной группы специалистов по амфибиям в Группу специалистов по амфибиям IUCN SSC (ASG). [44] ACAP установила элементы, необходимые для реагирования на кризис, включая приоритетные действия в различных тематических областях. ASG — это глобальная волонтерская сеть преданных своему делу экспертов, которые работают над обеспечением научной основы для эффективных действий по сохранению амфибий по всему миру.
ACAP (Gascon et al 2007), обеспокоенная нехваткой времени и возможностей, рекомендовала немедленно включить все соответствующие виды в программы разведения ex situ . [48] 16 февраля 2007 года ученые со всего мира встретились в Атланте , США , чтобы сформировать группу под названием « Ковчег амфибий» , чтобы помочь спасти более 6000 видов амфибий от исчезновения, начав программы разведения в неволе . [49] В целом между призывом к действию в 2007 году и 2019 годом количество программ разведения увеличилось на 57 %, или на 77 дополнительных видов. [48]
В районах, где отмечено вымирание лягушек, например в Австралии, мало политик, разработанных для предотвращения вымирания этих видов. Однако местные инициативы были размещены там, где сознательные усилия по уменьшению глобального потепления также превратятся в сознательные усилия по спасению лягушек. В Южной Америке, где также наблюдается увеличение сокращения популяций земноводных, нет установленной политики по спасению лягушек. Некоторые предложения включают в себя принуждение целых правительств к разработке набора правил и институтов в качестве источника руководящих принципов, которым должны следовать местные органы власти. [50] [51]
Критически важным вопросом является то, как спроектировать охраняемые территории для амфибий, которые обеспечат подходящие условия для их выживания. Усилия по сохранению посредством использования охраняемых территорий, как правило, являются временным решением проблемы сокращения популяции и вымирания, поскольку амфибии становятся инбридинговыми. [52] Для большинства амфибий критически важно поддерживать высокий уровень генетической изменчивости в больших и более разнообразных средах.
Обучение местных жителей защите амфибий имеет решающее значение, наряду с законодательством по местной защите и ограничению использования токсичных химикатов, включая некоторые удобрения и пестициды в уязвимых для амфибий районах. [53]
Batrachochytrium dendrobatidis считается возбудителем массовой морали, сокращения популяции и вымирания видов амфибий, размножающихся в реках, по всему миру.
Хитридиевый грибок Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), вероятно, является причиной многочисленных недавних сокращений популяции амфибий во всем мире.