Пять неожиданных способов применения фекалий

Удивительно, как много способов можно найти для использования экскрементов! Обозреватель BBC Earth рассказывает о том, как навоз помогает в изучении древней истории, и как с помощью кала можно сохранить вымирающие виды.

Сегодняшнюю тему многие назовут самой неприятной на свете. Не говоря уж о самом предмете разговора. Речь о фекалиях.

Человек придумал для этой субстанции и процесса ее "производства" много разных названий, в основном иносказательных.

Но мало кто задумывается о том, что фекалии, или экскременты, играют важнейшую роль в системе жизни на Земле.

Эта статья о том, насколько разнообразные функции выполняют фекалии. У них есть как минимум пять неожиданных и очень важных способов применения.

Музей экскрементов: поговорить о фекалиях хочется всем

Честное слово! Ученые из зоопарка острова Уайт в Великобритании аккуратно разместили рядом двадцать образцов кала животных в индивидуальных вакуумных капсулах, чтобы посетители зоопарка могли познакомиться с ними поближе.

Представлены образцы экскрементов самых разных животных: живущих в зоопарке львов, сурикатов, скунсов. А заодно и человеческих младенцев.

"У них у всех разный размер, форма, фактура... Это неисчерпаемый кладезь информации", - говорит куратор музея Найджел Джордж.

Ни один из сотрудников зоопарка не специализируется на копрологии, но, как утверждает Джордж, даже обычный человек по виду испражнений может сказать о животном многое.

Сразу можно понять, что животные едят - отходы жизнедеятельности ворон, к примеру, содержат много непереваренных костей и хитиновых панцирей жуков.

"Вообще, кал хищников издает более острый запах, чем кал травоядных", - добавляет Джордж.

В образце экскрементов серебристой чайки можно увидеть кусочки пластика - напоминание о том, что последствия технического прогресса можно увидеть даже в фекалиях.

Доля воды в экскрементах составляет в среднем около 75%. Путем проб и ошибок исследователям удалось найти способ "изолировать образцы так, чтобы они не издавали запах и в целом были безопасны для публики".

Для этого потребовалось создать устройство для сушки кала. Разработка заняла год. "Установка нехитрая, но работает", - отмечает Джордж.

По его словам, в сушилку вставляется длинная труба, в которой на специальных поддонах уютно располагаются образцы фекалий.

В зависимости от размера образцов они выдерживаются в сушилке разное время - от дня до нескольких недель.

Затем их помещают в прозрачную смолу и создают вакуум, откачивая все пузырьки воздуха.

Получается нечто вроде хрустального шара. Единственная разница - в середине этой капсулы какашка.

"Думаю, вряд ли кто-то осознает, глядя на эти шарики на постаментах, сколько человеческого труда в них вложено", - говорит Джордж.

Он говорит, что реакция публики стала для них неожиданностью: "Мы заметили, что людей самих удивляет собственная реакция. Отвращение быстро уступает любопытству, и люди уже упираются носом в шар, разглядывая то, что внутри".

Джордж говорит, что после открытия музея, состоявшегося в марте этого года, концепция получила всемирное распространение. "Похоже, что поговорить об экскрементах хочется всем!"

Важность китовых фекалий для океана

Большинство морских животных питается ближе к поверхности, а испражняется в более глубоких слоях моря, однако киты делают наоборот.

Именно поэтому, по словам Джо Романа, их фекалии имеют особое значение.

"Перед тем как окончательно погрузиться в глубину, поднявшийся на поверхность кит как следует опорожняет кишечник", - Роман, биолог из Вермонтского университета, США.

Этот фекальный шлейф, как его называют, содержит много питательных веществ и обогащает поверхностные воды азотом, железом и фосфором.

"Они удобряют океан, - заключает Роман. - Выносят питательные вещества на поверхность".

Этот эффект называют китовым насосом - его Джо Роман изучал последние 10 лет.

После того как питательные вещества оказываются на поверхности, их потребляют рыбы, например, лосось.

Этих рыб, в свою очередь, съедают морские птицы, переносящие питательные вещества из моря на берег, где их пожирают уже другие сухопутные животные, например, медведи.

В этом смысле, как говорит Роман, "киты играют важную роль в механизме поднятия питательных веществ со дна экосистемы".

Роман и его коллеги уже отследили, как картина переноса питательных веществ изменялась на протяжении земной истории.

Итак, киты появились около 60 миллионов лет назад.

Примерно в это время одна из групп сухопутных млекопитающих повадилась плескаться в речке чаще обычного - а через какое-то время развилась в полностью водный вид.

Превратившись в китов и дельфинов, млекопитающие колонизировали океан.

Киты стали питаться рыбой и ракообразными и развили способность переваривать хитин, из которого состоит твердая оболочка ряда моллюсков - их так называемый экзоскелет.

"Большинству млекопитающих не по силу его переварить. Следовательно, микрофлора в желудочно-кишечном тракте кита радикально отличается от того, как мы себе ее представляли", - говорит он.

Состав китового кала зависит от особенностей конкретной особи и ее диеты, говорит Джо Роман.

Если кит питается крилем, его фекалии чаще всего имеют форму красных или розовых сгустков размером с человеческий кулак.

Однако у тех китов, рацион которых состоит из рыбы, масса испражнений имеет темно-зеленый цвет и более жидкую форму, благодаря чему фекальное облако расплывается до размеров научно-исследовательского судна, рассказывает ученый.

"Это единовременный выброс огромного количества питательных веществ. Иными словами, результат в обоих вариантах один и тот же, даже если процесс немного отличается".

Для большинства из нас фекалии - это отходы, которые выбрасываются из тела за ненадобностью, однако ряд животных видит в них ценный ресурс и даже не прочь ими полакомиться.

"Животные-копрофаги выжимают из кала других животных питательные вещества, которые те сами не смогли извлечь, - поясняет Маркус Бирн из Уитуотерсрэндского университета в Йоханнесбурге (ЮАР). - Таких веществ остается совсем немного".

В Австралии в конце 1980-х Бирн начал изучать копрофагов, к которым относятся навозные жуки, личинки мух и даже - о боже! - прекрасные бабочки.

"В Австралии уже было 300 собственных видов навозных жуков, но они привыкли есть экскременты кенгуру, а не коров, - рассказывает он. - Коровий навоз на 80% состоит из воды и выходит большими жидкими лепешками, в то время как экскременты кенгуру больше похожи на маленькие твердые шарики".

"Австралийские навозные жуки к такому [коровьему] материалу не привыкли", - продолжает ученый. Поэтому для переработки навоза, производимого скотофермами, было решено завезти тех жуков, которые успели к нему приспособиться в ходе эволюции.

Была разработана чрезвычайно важная программа биологического регулирования, действовавшая на протяжении 20 лет.

Мозг навозного жука размером с рисовое зерно, не больше, но эти насекомые - настоящий кладезь талантов, говорит Бирн.

Они скатывают навоз в шарики и угоняют его туда, где на него никто больше не сможет позариться.

А если посмотреть на то, как они размножаются и сражаются за партнеров, будет трудно поверить, что перед нами всего лишь маленькое насекомое, замечает ученый.

Например, самцы демонстрируют свое превосходство в схватке при помощи огромных рогов. "Эти крохи сражаются, как будто они антилопы, олени или карибу!"

Кроме того, несмотря на свой малый размер, самцы этого вида обладают более крупными тестикулами, чем многие из более крупных жуков.

Но эти красавцы преуспели не только в соблазнении прекрасного пола и катании шариков. Настоящий их талант - это навигация.

"Они смотрят на небо и ориентируются по нему", - рассказывает Бирн.

Люди в таких случаях пользуются картой, однако жук может видеть поляризацию света, которой не видим мы, и лучше различает оттенки и степени яркости.

Бирн доказал, что один из видов в качестве ориентира пользуется Млечным путем, благодаря чему успешно катает свои навозные шары в ночное время суток.

"Дух захватывает. Подумать только: глупый маленький жук всматривается в отдаленные уголки нашей галактики", - говорит он.

Древний лошадиный навоз - ключ к античной истории

Тем, кто не дружит с древней историей (как ваш покорный слуга), напомним, что Ганнибал - это полководец, возглавлявший армию Карфагена во время войны с Римом, которая продолжалась с 218 по 201 год до н. э.

Ганнибала считают одним из величайших военачальников в истории, и археологи давно пытаются выяснить в подробностях, как передвигалась его армия в течение той 16-летней войны.

Однако один эпизод - переход армии Ганнибала через Альпы с 15 тысячами лошадей (и несколькими боевыми слонами) - остается загадкой.

Некоторые предполагают, что Ганнибал перешел Альпы (совершив путь из современной Франции в Италию) через перевал Коль де ля Траверсетт, находящийся на высоте 3 тыс. метров над уровнем моря.

"Много фактов косвенно указывает на то, что он использовал именно этот перевал, но научных доказательств никто так и не нашел - ничего, что поддавалось бы проверке", - говорит Крис Аллен, эколог-микробиолог из Королевского университета в Белфасте, Великобритания.

Две тысячи лет над этой загадкой бились историки, политики, ученые и даже Наполеон. Однако вскоре, вероятно, она будет разгадана - благодаря здоровенной куче навоза.

"Двухдневная стоянка с 15-20 тысячами лошадей - можете быть уверены, бесследно такое точно не пройдет", - говорит Аллен, которого местная пресса прозвала "навозный ученый".

Недалеко от Коль де ля Траверсетт группа Аллена вместе с коллегами-археологами нашла провал площадью с футбольное поле. Проведя генетический анализ и изучив местную среду, группа обнаружила массовые залежи экскрементов животных.

Образцы отбирались с интервалами 5 см до глубины 70 см - этого было достаточно, чтобы проникнуть в почвенный горизонт, который формировался 2200 лет назад, при жизни Ганнибала.

"Судя по этому слою, примерно 2180 лет назад здесь произошло нечто очень конкретное, - говорит Аллен. - Интересующие нас элементы были разбросаны на большой территории".

В снятом слое почвы было много древнего лошадиного навоза, радиоуглеродная датировка которого говорит о том, что он мог быть произведен за 200 лет до н. э. - что очень близко к 218 году до н. э, в котором, как считается, Ганнибал пересек Альпы.

В образцах было найдено много бактерий Clostridia, которые часто встречаются в лошадиных фекалиях.

"Clostridia была в 12% образцов, и датирована она как раз тем периодом. В нужную нам дату концентрация становится в шесть раз больше", - говорит Аллен, добавляя, что эта находка - настоящее "генетическое письмо в будущее".

Эти и некоторые другие наблюдения позволяют "достаточно уверенно говорить о том, что 2200 лет назад здесь прошло большое число млекопитающих, оставивших определенный след".

Пока что археология не уделяет фекалиям сколько-нибудь существенного внимания, говорит Аллен. Но если археологи начнут чаще сотрудничать с "навозными учеными", кто знает, что они смогут открыть...

Ищейки, натасканные на кал, на страже вымирающих видов

От матерых бладхаундов, выслеживающих преступников, до ищеек в аэропортах - в поиске по запаху собакам нет равных.

"Робот, способный определять запахи, никогда не заменит собаку", - говорит Роберт Джон Янг, биолог из Сэлфордского университета в Великобритании, исследующий дикую природу.

"У собаки слишком тонкий нюх. Но даже если такой робот и появится, он все равно не сможет обследовать обстановку так же быстро. К тому же собак дешевле содержать".

Некоторых невезучих щенков натаскивают на запах кала. Они помогают специалистам по сохранению видов быстрее находить экскременты животных в дикой природе.

Такие находки позволяют уточнить ареал обитания популяций и заодно их рацион.

"Тут важна не порода собаки, а ее характер", - уверяет Саманта Бремнер-Харрисон из Университета Ноттингем Трент в Великобритании.

По словам Саманты, можно смело брать питомца из приюта - как правило, такие собаки очень энергичны и хорошо откликаются на поощрение.

Поработав с калифорнийскими заводчиками, чьих подопечных она натаскивала искать экскременты, Саманта теперь планирует открыть аналогичные курсы в Ноттингеме.

"Особенность нашей профессии состоит в том, что мы постоянно ищем фекалии, так как они представляют собой источник важной биологической информации", - говорит Роберт Джон Янг, которому приходится держать в своем холодильнике образцы кала бразильских обезьян.

25 лет назад, когда Янг только начинал свою карьеру биолога, студентам приходилось разглядывать кал под микроскопом, чтобы понять, чем питалось животное.

"Теперь, когда в нашем распоряжении есть новые тесты и онлайн-инструменты для генетического анализа, дело идет быстрее".

Чтобы оценить уровень стресса животного (в частности, понять, насколько сильно ему досаждают экотуристы), достаточно исследовать его кал на гормоны. Мониторинг половых гормонов помогает отслеживать овуляцию у самок.

"Это позволило нам увеличить поголовье рыжеватых обезьян - одного из тех видов приматов в Южной Америке, которым грозит исчезновение", - говорит Янг.

Ученые также используют образцы стула животного для определения последовательности ДНК.

Нанося экскременты на специальную разновидность фильтрованной бумаги, используемую в анализе ДНК, мы можем выяснить, есть ли генетическая связь между двумя группами горилл, разделенных горной цепью, поясняет Янг.

В свою очередь, внутри промискуитетных видов мы поймем, кто отец потомства и у кого какие гены.

"Дайте мне кусочек какашки обезьяны - и я скажу вам, не дальтоник ли она", - заверяет Янг.

Существует множество способов регулировать поведение животных с помощью их собственных испражнений.

Так, экологи из зоопарка Сан-Диего задумали транспортировать черного носорога, обитающего в Южной Африке, в район, где действуют меньше браконьеров.

Осуществить подобную затею может быть затруднительно, так как носороги - очень территориальные животные, и появление непрошеного гостя может спровоцировать агрессию.

Однако специалисты по охране животных могут использовать стремление носорогов активно метить свою территорию, чтобы подготовить почву для подселения новичков.

Они берут образцы стула у особей, которых планируют подселить, и кое-где метят ими территорию нового места жительства.

Когда через несколько недель носорогов запускают в ареал обитания, старожилы фактически с ними уже знакомы.

"Через пару недель носороги как бы говорят друг другу: "О, это же Фред, мы его знаем", - рассказывает Янг.

В общем, ни у кого не вызывает сомнений, что экскременты - это в первую очередь отходы. Но для науки и многих животных они кое-что значат.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Earth.