Глава 23. ЯДОВИТОСТЬ ЖИВОТНЫХ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФЕНОМЕН

Ядовитость широко распространена в природе. Ядовитым называют организм, в котором вырабатываются или накапливаются вещества, способные при попадании в другой организм вызывать нарушения его жизнедеятельности или смерть.

Среди животных ядовитость встречается у представителей почти всех систематических групп - от простейших до млекопитающих.

Ядовитые вещества животного происхождения называют зоотокси-нами. Они служат либо для защиты от нападений хищников, отпугивая или вызывая их гибель, либо для нападения на жертву. Ядовитых животных подразделяют на группы первично- и вторичноядовитых. Первич-ноядовитые животные вырабатывают токсины в специализированных железах либо накапливают в тканях ядовитые метаболиты.

Первичная ядовитость - видовой признак. Вторичноядовитые аккумулируют экзогенные яды из окружающей среды. Токсичность этих животных проявляется только при поедании их другими животными. К ним относятся насекомые, личинки которых питаются на ядовитых растениях, а также двустворчатые моллюски и рыбы, накапливающие в своем теле токсины сине-зеленых водорослей (рис. 23.1).

Первичноядовитые животные по способам применяемого яда делятся на активно- и пассивноядовитых.

Активноядовитые имеют специальные органы, вырабатывающие токсины. Если у таких животных есть приспособления для введения яда в тело жертвы, минуя пищеварительный тракт, то их называют вооруженными. Это ядовитые змеи, жалящие насекомые, медузы, некоторые рыбы, паукообразные (рис. 23.2).

У невооруженных ядовитых животных ядовитые органы лишены ранящих приспособлений. Таковы большинство ядовитых земноводных, некоторые насекомые, рыбы. Ядовитые секреты этих животных обладают как местным контактным действием, раздражая кожные покровы и слизистые оболочки, так и общим эффектом, наступающим после их всасывания в кровь.

Рис. 23.1. Вторичноядови-тые животные: а - мидия съедобная; б - устрица

Рис. 23.2. Активноядовитые животные: а - медуза корнерот; б - шершень восточный

Рис. 23.2. Окончание: в - скат-хвостокол; г - морской ерш (скорпена); д - гадюка обыкновенная; е - эфа песчаная; ж - кобра среднеазиатская

Рис. 23.3. Пассивноядовитые животные: а - жук стафилин береговой (ядовита гемолимфа); б - саламандра огненная (ядовиты выделения кожных желёз); в - маринка балхашская (ядовита брюшина)

Несомненно, ядовитость такого рода оказалась полезной организмам, приобретшим ее: она обеспечивает им преимущества в выживании по сравнению с неядовитыми формами, которые, естественно, более активно уничтожаются хищниками.

Ядовитые метаболиты в организме пассивноядовитых видов накапливаются в различных органах (рис. 23.3).

23.1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЯДОВИТОСТИ В ЖИВОТНОМ МИРЕ

На ранних этапах эволюции в качестве ядов могли выступать нормальные метаболиты, выделяющиеся в окружающую среду или накапливающиеся в организме. Эволюционно наиболее примитивная форма ядовитости - накопление токсичных метаболитов в организме, т.е. первичная пассивная ядовитость. У животных, не имеющих иных способов защиты или нападения, в соответствии с правилом прогрессивной спе-

циализации могут появляться специализированные структуры, продуцирующие яд: за счет усиления защитной функции покровных клеток (у кольчатых червей, кишечнополостных, иглокожих) или за счет активизации работы и расширения функций желез внешней или внутренней секреции. Так, ядовитые железы змей являются преобразованными слюнными железами. Ядовитый аппарат перепончатокрылых насекомых - видоизмененная половая система самок. Пассивная, а также вторичная ядовитость почти не обеспечивают индивидуальной защиты животных, но ценой гибели одной особи повышают эффективность выживания популяции в целом. Использование ядовитости в сочетании с наличием аппарата введения яда - несомненно, прогрессивный признак с морфофизиологической точки зрения.

Большинство активноядовитых животных вырабатывают яды, представляющие собой смеси токсических полипептидов и литических ферментов. Таковы яды змей и пауков. Их токсины по происхождению связаны с пищеварительными ферментами слюнных желез, обладающих повышенной литической активностью. Они действуют только при попадании их в кровь. При введении их в пищеварительную систему они расщепляются и теряют токсический эффект.

Невооруженные активноядовитые животные в большинстве случаев имеют яды небелковой природы. Поэтому они наиболее эффективно действуют при попадании в пищеварительную систему.

Хищнический образ жизни ядовитых животных сопровождается обычно возникновением вооруженной формы ядовитого аппарата, а токсины обладают нейротропным действием, направленным в первую очередь на обездвиживание жертвы (змеи, скорпионы, осы).

Нередко нейротоксины обладают строгой специфичностью действия, соответствующей пищевой специализации животного.

Так, яд наездников парализует практически лишь гусениц, которыми питаются личинки этих хищников. В яде скорпионов возникли видоспе-цифичные нейротоксины, избирательно действующие на млекопитающих, насекомых и ракообразных.

У невооруженных ядовитых животных яды в основном обладают отпугивающим действием. Химическая природа их разнообразна, что свидетельствует о разных путях их происхождения. Это стероиды, органические кислоты и т.п. Такие яды встречаются у амфибий, жуков, некоторых многоножек и др.

В процессе эволюции ядовитости параллельно с видоизменением токсинов, органов, их вырабатывающих, и механизмов введения в

тело жертвы эволюционируют также и механизмы резистентности животных-производителей токсинов к собственным ядам. Наиболее известный из них - особое строение ядопродуцирующих желез, стенки которых препятствуют распространению токсинов по организму.

Нередко яды вырабатываются вместе с их ингибиторами и поэтому в таком виде не проявляют специфической активности.

При попадании в организм другого вида концентрация ингибиторов токсинов резко падает и ферменты активируются. Существуют и гуморальные антитоксические механизмы. Так, в крови некоторых змей циркулируют пептиды, инактивирующие токсическое действие ядов, а у ряда ядовитых амфибий и рыб мембраны клеток не имеют рецепторов к собственным токсинам, при этом клетки становятся нечувствительными к ним.

23.2. ЧЕЛОВЕК И ЯДОВИТЫЕ ЖИВОТНЫЕ

В результате обширной хозяйственной деятельности человека происходит исчезновение многих видов животных, причем не только хорошо известных, но и практически не изученных. В первую очередь это касается ядовитых форм, представляющих прямую или косвенную опасность для человека. Они подвергаются прямым преследованиям и уничтожаются, но, несомненно, большее значение имеют разрушение биотопов, в которых они обитают, и обеднение биогеоценозов, членами которых они являются.

Конкретной причиной вымирания отдельных видов ядовитых животных может быть действие разных факторов. Так, сокращение численности змей объясняется в первую очередь их прямым уничтожением, отловом и мелиоративными работами в зонах их обитания. Ядовитые насекомые и паукообразные исчезают большей частью за счет широкого применения пестицидов в сельском хозяйстве и в результате замены естественных экологических систем монокультурными сельскохозяйственными предприятиями, на полях и пастбищах которых они не находят благоприятных условий существования.

Ядовитые морские животные обычно не уничтожаются специально, но вместе с другими организмами в массовом количестве гибнут в результате загрязнения прибрежных зон моря токсичными отходами промышленности, а также при попадании в сети при промысловой ловле рыбы.

Все ядовитые животные, несомненно, нуждаются в охране не только как компоненты соответствующих биогеоценозов, устойчивость и эво-

люция которых зависят, в частности, и от них, но и как организмы, которые могли бы иметь в будущем определенное хозяйственное значение, несмотря на то, что большинство их видов до сих пор не изучено.

Зоотоксины ряда видов животных используют как ценное сырье для фармацевтической промышленности и применяют для изготовления многих лекарственных препаратов. Некоторые токсины - источники химических реактивов. Важная область применения зоотоксинов - производство сывороток, служащих для лечения отравлений.

Многие зоотоксины применяют в медико-биологических научных исследованиях, в результате которых выявляются их не известные ранее свойства. Так, в последние годы стало известно, что некоторые компоненты ядовитых секретов жаб обладают противоопухолевым действием, яды иглокожих подавляют синтез нуклеиновых кислот и регулируют активность фермента АТФ-азы, а также транспорт Са²+ через мембраны клеток.

Некоторые виды ядовитых змей, скорпионов, пауков и насекомых содержатся в специальных заведениях - серпентариях, скорпионариях и инсектариях, где их используют для регулярного получения токсинов. В питомниках такого рода проводят планомерные токсикологические исследования и изучение биологии животных, разрабатывают способы их длительного содержания и размножения в неволе. Успехи в этой области должны способствовать восстановлению и сохранению природных биогеоценозов, в состав которых входят и ядовитые животные. Сохранению видов животных-поставщиков токсинов должно служить также тщательное изучение химического состава их ядов и налаживание химического синтеза наиболее ценных из них, а также производство их искусственных аналогов.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите несколько видов активно- и пассивноядовитых животных, представляющих опасность для здоровья и жизни человека.

2. Следует ли уничтожать всех ядовитых животных, представляющих потенциальную опасность для человека?