Главная особенность змей — отсутствие конечностей, и эта особенность отражается на всей их организации.
Не имея ног, змея ползает изгибая своё тело (рис. 136), а при таком способе передвижения животному выгодно иметь длинное тело, которое могло бы одновременно образовать на поверхности земли несколько волнообразных изгибов (пронаблюдайте на живой змее: делает ли когда-нибудь ползущая змея изгибы в вертикальном направлении, как изображали змей старинные художники), поэтому позвоночник у змей очень подвижный и гибкий и состоит из большого числа позвонков (свыше 200, у некоторых тропических видов даже до 450).
Для того чтобы при отсутствии ног тело могло продвигаться вперёд, змее необходимо иметь какие-нибудь приспособления, которыми она могла бы цепляться за малейшие неровности почвы. Искать такое приспособление нужно, конечно, на брюшной стороне тела, и, осмотрев её, мы сразу заметим, что кожный покров имеет здесь своеобразный вид и образует широкие поперечные щитки, очень подвижные и расположенные в один ряд друг за другом.
Если дать ужу переползти через положенную на его пути руку, то рука почувствует, что брюшные щитки при этом особым образом шевелятся. Дело в том, что с внутренней стороны брюшные щитки соединены друг с другом и с рёбрами особыми мышцами; когда мышцы эти попеременно сокращаются, тогда брюшные щитки то становятся отвесно, зацепляясь за неровности почвы (рис. 137), то снова ложатся плашмя, продвигая при этом тело змеи вперёд (положите ужа на гладкую поверхность стекла и наблюдайте, как он будет двигаться в таких условиях).
При таком движении щитков очень важную роль играют ребра, и у змей они оказываются развитыми на всех позвонках, от шеи до хвоста, и вдобавок очень подвижными.
Рис. 136. Схема передвижения гадюки
Рис. 137. Различные положения брюшных щитков при передвижении змеи (схема)
1 — мягкий участок кожи в, соединяющий щитки а и б, не натянут и образует складку; 2 — передний щиток а приподнялся и свободным краем упёрся в неровность г; 3 — передний щиток а опустился, а щиток б продвинулся вперёд на расстояние д.
Эволюция и строение змей
Эволюция
Змеи являются самой молодой группой рептилий. Они развились в конце юрского периода из вараноподобных ящериц. В качестве переходной формы рассматриваются змееголовые ящерицы (Dolichosaurus dalmatinensis). Их тело уже вытянуто, однако конечности уменьшены совсем немного. Окаменевшие находки настоящих змей очень редки.
В настоящее время змей подразделяют на 2 большие группы: гигантских змей (Henophidia) и ужей с гадюками (Caenophidia). Гигантские змеи значительно древнее и известны уже с мелового периода; ужи и гадюки появились в третичный период.
Родственниками современных гигантских змей являются древние гигантские змеи, один из видов которых имел 565 позвонков.
Ужи появились уже в эоцене, а высокоспециализированные гадюки — только в начале неогена.
Строение
Ящериц и змей зоологически часто объединяют в один отряд чешуйчатых рептилий (Squamata). Действительно, у змей, как и у ящериц, есть чешуя, однако анатомически оба подотряда различаются.
У змей отсутствуют конечности и уши с барабанными перепонками. Однако эти признаки могут быть характерными и для некоторых видов ящериц. Напротив, плечевой пояс и грудина отсутствуют только у змей. Кроме того, типичным для змей является особое строение черепа, при котором его отдельные кости (Os jugale, Os palatinum, Os pterygoideum) и обе ветви нижней челюсти подвижно соединены только связками.
Соответственно длине тела количество позвонков у змей колеблется от 180 (короткие широкие гадюки) до 435 (ложноногие змеи). Например, у ужа «всего» 200 позвонков. Все позвонки туловища, за исключением атланта, имеют ребра, не закрепленные вентрально, так как у змей отсутствует грудина. У многих видов змей последние ребра, лежащие у клоаки, разветвлены.
Из-за сильно вытянутого тела многие внутренние органы змей подверглись соответствующим изменениям. Сердце вытянутое, левое легкое меньше, и левая дуга аорты в зачаточном состоянии либо совсем отсутствует. Только у ложноногих змей левое легкое еще присутствует, а у удавов даже таких же размеров, как и правое. Каудально легкое расширено в дыхательный мешок, который обеспечивает достаточное количество воздуха для змей во время длительного акта глотания.
При исследовании места нахождения и положения отдельных внутренних органов у змей была обнаружена определенная зависимость перечисленных параметров с длиной тела змеи (от кончика носа до клоаки). Кроме специфических для различных видов отличий была отмечена явная разница между видами, живущими на земле и на деревьях. Кроме того, для всех исследованных видов было отмечено перемещение органов в процессе роста змеи.
Не только ротовая полость, но и желудок змеи вместе со всем телом может быть значительно вытянут, что позволяет проглотить и переварить без затруднений большую добычу.
В поперечном отверстии клоаки в боковых карманах у самцов находятся парные половые органы, часто имеющие шипы и крючки.
Глаза змей не имеют мышц радужной оболочки, век и мигательных перепонок. Главным органом ориентации для змей является раздвоенный язык, воспринимающий запахи и втягиваемый снова в ротовую полость к органу Якобсона для их анализа.
Ложноногие (удавообразные) змеи
Ложноногие змеи (Boidae) встречаются во всех тропических и умеренных регионах. Среди них выделяют подотряд питоновых змей (Pythoninae) в Старом Свете и удавов (Boinae) в Новом Свете, на островах Тихого океана и на Мадагаскаре. Их размеры колеблются от 50 см до 10 м и более. У самцов ложноногих змей выделяются остатки тазового кольца в качестве так называемой задней шпоры.
На челюсти размещены многочисленные зубы, спереди — также длинные хватательные зубы.
Питоны откладывают яйца, а удавы — живородящие змеи.
Ужеобразные змеи
Аспиды и морские змеи
Характерными для аспидов являются два расположенных спереди на верхней челюсти слегка удлиненных хватательных зуба с продольными бороздками и внутренним каналом (протероглифы). Продольные бороздки на зубе указывают на то, что открытые ранее желобки для яда в процессе эволюционного развития стали закрытыми. Яд содержит в первую очередь нейротоксины. Форма тела аспидов напоминает форму тела ужей.
Морские змеи (Hydrophiidae) имеют те же признаки, что и аспиды. К этому добавляются еще особенности, характерные для водяных обитателей. Хвост, а иногда и задняя часть тела плоские, преобразованные в своеобразный орган для гребли. Носовые отверстия находятся на верхней поверхности головы и могут закрываться.
Гадюки
С точки зрения анатомических особенностей строения гремучие змеи (Crotalidae) отличаются от гадюк только тем, что у них между носовым отверстием и глазами есть углубление, в котором размещен орган для приема инфракрасного излучения (тепловых волн). На основании этого гремучих змей рассматривают в качестве наиболее современной, развивающейся группы змей.
ЗМЕИ (Serpentes, Ophidia) – подотряд класса пресмыкающихся. От других рептилий змеи отличаются удлиненным телом и отсутствием парных конечностей, наружного слухового прохода и подвижных век.
Каждый из этих признаков встречается и у ящериц, от которых (предположительно) произошли змеи в меловом периоде (135–65 млн. лет назад), но все вместе они характерны только для змей. В настоящее время известно около трех тысяч видов змей.
Строение.
Тело змеи делится на голову, туловище и хвост. В большинстве случаев скелет состоит из черепа и позвоночника (от 141 до 435 позвонков у некоторых ископаемых форм), к которому крепятся ребра. Лишь у некоторых видов змей сохраняются рудименты задних конечностей.
Змеи отлично приспособлены к поглощению крупной добычи, это выражается в строении скелета. Правая и левая половина нижних челюстей соединены подвижно, связки обладают особой растяжимостью. Вершины зубов направлены назад: при заглатывании пищи змея как бы «насаживается» на нее, и пищевой комок постепенно продвигается внутрь. У змей нет грудины, и ребра оканчиваются свободно. Поэтому часть тела, в которой находится перевариваемая жертва, может сильно растягиваться.
Многие змеи ядовиты. На их верхней челюсти расположены крупные канальчатые или бороздчатые зубы. Яд, вырабатываемый видоизмененными слюнными железами, попадает на основание зуба и стекает по каналу или борозде к вершине. Когда рот змеи закрыт, ядовитые зубы лежат параллельно небу. При атаке рот широко раскрывается, а ядовитые зубы оказываются направлены вниз или под небольшим углом вперед, и змея вонзает их в жертву.
Все внутренние органы змей вытянуты в длину. Пищевод и желудок обладают значительной протяженностью, кишечник относительно короткий. Левое легкое обычно развито слабее или атрофируется, задняя часть правого легкого превращается в тонкостенный резервуар для воздуха. У некоторых змей есть мешкообразное расширение у задней стенки трахеи – трахейное легкое. Отсутствует мочевой пузырь.
Глаза змей покрыты прозрачной роговой оболочкой, образованной сросшимися веками. У дневных змей зрачок круглый или в виде поперечной щели, у ночных – вертикальной. Зрение, как и слух, не является основным органом чувств змеи и развито слабее, чем у ящериц. Нападая на добычу, змея может промахнуться, особенно часто это случается во время линьки, когда вместе со шкурой отделяется поверхностный слой век и глаза мутнеют. Из-за редукции среднего уха и барабанной перепонки змеи могут различать только громкие звуки, которые сопровождаются сотрясением воздуха или почвы.
Главный орган чувств змеи – длинный раздвоенный на конце язык. При закрытом рте язык высовывается через полукруглую вырезку верхней челюсти, а во время заглатывания пищи убирается в особое мускульное влагалище. С помощью языка змея ощупывает окружающие предметы, попадающие на язык молекулы пахучих веществ переносятся в парный орган обоняния – Якобсонов орган. Ориентируясь на запах, змея может двигаться и отыскивать жертву в полной темноте. Кроме того, язык может служить температурным датчиком. Такую же функцию выполняют специальные органы, расположенные на голове некоторых змей (питона, африканской гадюки, ямкоголовой змеи).
Головной мозг змей относительно небольшой, зато хорошо развит спинной мозг, поэтому, несмотря на примитивность реакций, змей отличает хорошая координация движений, их стремительность и точность.
Поверхностный слой кожи образует щитки и чешую в форме вытянутых пластинок, расположенных черепицеобразно, часто на них заметны продольные возвышения – ребрышки. Они играют большую роль в передвижении змей, живущих среди скал или на деревьях: благодаря шероховатости покровов змея может цепляться за неровности камней или кору. Напротив, виды, обитающие среди зарослей травы и кустарников, лишены выступов чешуи, которые в данном случае будут только тормозить движение.
Крупные щитки головы обычно неправильной формы; брюшные – шестиугольной. Они располагаются в один ряд, последний – заднепроходный – брюшной щиток разделен на два. Извиваясь, змея с помощью брюшных щитков отталкивается от поверхности, по которой ползет, и движется вперед. Кроме того, они защищают внутренние органы. Перед морскими змеями такие проблемы не стоят, и они лишены брюшных щитков. Подхвостовые щитки могут лежать в один (стройный удавчик, ящеричная змея) или два ряда (обыкновенная гадюка, амурский полоз).
При заглатывании пищи щитки и чешуя раздвигаются, обнажая спрятанные до этого складки кожи. Чешуйки прочно соединены между собой в продольные ряды, но каждый ряд может смещаться вбок относительно соседних. Брюшные щитки, наоборот, расходятся в продольном направлении. Тело змеи при этом удлиняется.
Линька происходит до нескольких раз в год. Старая кожа начинает отслаиваться в области губ, заворачивается и постепенно сходит. На «выползке» заметна прозрачная роговая оболочка глаз.
Окраска шкуры может меняться в течение жизни при линьках. Окраска также зависит от пола и индивидуальных особенностей змеи и в большинстве случаев выполняет маскировочную функцию.
Образ жизни.
Все змеи – хищники, многие из них могут захватывать добычу, по размерам значительно превосходящую саму змею. Обычно небольшие и молодые змеи питаются червями, моллюсками, насекомыми, некоторые – земноводными, рептилиями, птицами, рыбой, грызунами и более крупными млекопитающими. Между двумя приемами пищи может пройти несколько месяцев.
В большинстве случаев змеи неподвижно лежат, подстерегая добычу, а затем бросаются на нее с поразительной скоростью и сразу же начинают заглатывать. Ядовитые змеи кусают и ждут, когда яд подействует, а удавы обвиваются вокруг жертвы и душат ее.
Есть несколько способ передвижения змей. Обычно змея зигзагообразно изгибается и отталкивается прилежащими к грунту участками тела. В пустыне змеи используют так называемый «боковой ход»: тело касается поверхности только в двух точках, передняя часть тела переносится вбок (по направлению движения), затем «подтягивается» задняя и т.д. Способ передвижения «гармошка» отличается тем, что тело змеи собирается в тесные петли, а передняя часть тела перемещается вперед. Крупные змеи двигаются по прямой «гусеничным ходом», цепляясь щитками за почву и напрягая мышцы брюшной части тела.
Змеи распространены повсеместно, за исключением Новой Зеландии и мелких океанических островов. Они освоили жизнь в лесу, степи, пустыне, под землей и даже в море. Наибольшее число видов обитает в теплых странах Восточной Азии и Африки; более 50% змей Австралии ядовиты.
Одни змеи при благоприятных условиях могут приносить потомство до нескольких раз за сезон, другие размножаются не каждый год (например, кавказская гадюка). Бамбуковая куфия, обитающая в Индии и Пакистане, может размножаться круглый год. Как и у большинства животных, у змей есть свои «брачные ритуалы» разной степени сложности. После спаривания самки способны сохранять сперму партнера в активном состоянии довольно долгое время и не нуждаются в повторной встрече с самцом для нового оплодотворения.
Обычно детеныши вылупляются из яиц, но широко распространено и живорождение (характерно для морских змей, удавов, гадюк). У самки образуется плацента, через которую зародыши получают кислород, воду и питательные вещества. Иногда самка не успевает отложить кладку, и детеныши вылупляются внутри ее половых путей. Такой случай называется яйцеживорождением (гадюки, щитомордники).
В одной кладке находится в среднем 10 яиц. Эмбриональное развитие зависит от температуры, поэтому змеи заботятся о том, чтобы в гнезде поддерживалась высокая температура, а также защищают яйца от высыхания.
Змеи обычно живут 5–10 лет, некоторые особи доживают до 30–40 лет.
Змеями питаются многие птицы и млекопитающие (аисты, орлы, вороны;, ежи, представители отряда Хищные и даже свиньи), и даже другие змеи.
Змеиный яд.
Яд змей имеет сложный состав. В него входят ферменты, изменяющие или разрушающие многие вещества организма, токсины, белки со специфическим действием. Разные виды змей используют разные сильнодействующие вещества.
Яд аспидовых и морских змей содержит нейротоксины и ацетилхолинэстеразу, разрушающую ацетилхолин. В организме укушенного животного нарушается передача сигналов от нервов к мышцам, и развивается паралич мускулатуры. Чаще всего животное погибает от остановки дыхания.
Яд гадюковых и ямкоголовых змей вызывает повышение проницаемости кровеносных сосудов, нарушения в системе свертывания крови и падение артериального давления. В результате развиваются геморрагические отеки тканей и ухудшается их кровоснабжение.
Есть много сывороток, применяемых для лечения отравления, некоторые могут использоваться против ядов нескольких видов змей.
Активность змеиного яда оценивают в МЕД – мышиных единицах действия: при изучении различных токсинов их вводят лабораторным мышам и определяют количество яда, которое способно убить 50% подопытных животных. 1 МЕД соответствует активности 0,11 мг яда гюрзы или 0,0776 мг яда гадюки.
Для человека опасно около 500 видов змей. Считается, что ежегодно укусам змей подвергается до полумиллиона человек, из них до 50 тысяч погибает. Конечно, это не самая распространенная причина смерти в современном мире. Змеи не нападают без причины и стараются экономить яд. Работа ученых по созданию сывороток существенно сократила количество смертей от змеиных укусов. Например, в Таиланде в начале 20 в. погибало до 10 тысяч человек в год, в наши дни – 20 человек
Для получения сыворотки лошадям вводят небольшие количества яда. За несколько месяцев у них вырабатывается иммунитет к яду и в крови появляются вещества-антидоты, которые становятся основой сыворотки. Антидоты адсорбируют яд, могут окислять его или образовывать с ним нерастворимые соли, а также, конкурируя с ядом, вытеснять его из соединений.
Для получения змеиного яда змеи содержатся в специальных помещениях – серпентариях, первый из них был создан в конце 19 в. в Сан-Паулу (Бразилия) при институте исследования змей. Сейчас в России действует крупный серпентарий в Новосибирске (в СССР их было более десяти).
Змеиный яд в небольших дозах используют в лечебных целях, он оказывает противовоспалительное действие, обладает обезболивающим эффектом, а также стимулирует регенерацию тканей.
Классификация.
Подотряд Змеи разделяют на 8–16 семейств. Основные семейства:
Слепуны (Typhlopidae). Небольшие змеи с червеобразным телом. Приспособлены к подземной жизни: голова покрыта крупными щитками, кости черепа плотно сращены, короткий хвост служит опорой тела при движении животного в толще грунта. Глаза практически полностью редуцированы. У слепунов обнаружены рудименты тазовых костей. Семейство насчитывает около 170 видов, большая часть обитает в тропических и субтропических областях.
Ложноногие (Boidae) получили свое название за наличие рудиментов задних конечностей, которые превратились в коготки по бокам анального отверстия. К ложноногим относятся анаконда и сетчатый питон – самые крупные современные змеи (могут достигать 10 м в длину). Три подсемейства (Удавы, Питоны и Песчаные удавы) включают около 80 видов. Обитают в тропиках и субтропиках, некоторые виды – в засушливых областях Средней Азии.
К аспидовым змеям (Elapidae) относится более 170 видов, в том числе кобры и мамбы. Характерный признак аспидовых – отсутствие скулового щитка. Тело удлиненное, хвост короткий, голова покрыта крупными щитками правильной формы. Представители семейства ведут наземный образ жизни и распространены, в основном, в Африке и Австралии.
Большинство морских змей (Hydrophiidae) никогда не выходят на сушу, они приспособлены к жизни в воде: объемные легкие, клапаны, закрывающие ноздри, обтекаемое тело и весловидный хвост. Очень ядовиты. Семейство включает около 50 видов, обитающих в Индийском и Тихом океанах.
Гадюковые (Viperidae) имеют толстое тело с плоской головой треугольной формы, вертикальный зрачок, хорошо развитые ядовитые железы и трахейное легкое. К подсемейству Ямкоголовых относятся щитомордники и гремучие змеи, к Настоящим гадюкам – гадюки, гюрза и песчаная эфа. Всего в семейство входит около 120 видов змей.
Ужеобразные (Colybridae) – семейство, включающее около 70% современных змей (порядка 1500 видов). Ужовые распространены повсеместно; они приспособлены к жизни в лесной подстилке, норах, на деревьях, в полупустынях или водоемах. Отличаются разнообразием пищевых предпочтений и способов передвижения. Семейство в целом характеризуется отсутствием левого легкого, подвижных трубчатых зубов и рудиментов задних конечностей, а также горизонтальным положением верхней челюсти. По особенностям строения зубов и чешуйчатого покрова выделяют несколько подсемейств.
Змеи России.
По разным данным, на территории России обитает около 90 видов змей, в том числе 10–16 ядовитых видов.
Уж обыкновенный (Natrix natrix) – крупная змея длиной до 140 см, обитающая на обширной территории от Северной Африки до Скандинавии, а на востоке – до Центральной Монголии. В России широко распространена в Европейской части. Окраска тела от темно-серой до черной. По бокам головы расположены хорошо заметные светлые пятна в виде полумесяца, окаймленные черными полосами. Уж предпочитает селиться во влажных местах. Охотится обычно днем на лягушек и жаб, изредка на мелких ящериц и птиц. Уж – активная змея, быстро ползает, лазает по деревьям и отлично плавает. При обнаружении старается скрыться, а если это не удается, расслабляет мышцы и широко раскрывает пасть, притворяясь мертвым. Крупные особи сворачиваются в клубок и угрожающе шипят, но человека кусают крайне редко. Кроме того, в случае опасности уж отрыгивает недавно пойманную добычу (иногда еще вполне жизнеспособную) и может выпускать из клоаки вонючую жидкость.
Медянка (Coronella austriaca) – широко распространенная в Европейской части России змея длиной до 65 см. Окраска тела от серого до красно-бурого, вдоль туловища – несколько рядов темных пятнышек. По круглому зрачку медянку можно отличить от немного похожей на нее гадюки. При опасности змея собирает тело в плотный комок и прячет голову. Пойманная человеком, яростно защищается и может прокусить кожу до крови.
В книге Ядовитые животные и растения СССР перечислены следующие ядовитые змеи: гадюка обыкновенная (Vipera berus), гадюка степная (V. Ursini), гадюка кавказская (V. Kaznakovi), гадюка малоазиатская (V. xanthina), гадюка носатая (V. ammodytes), гюрза (V. lebetina), щитомордник обыкновенный, или палласов (Agkistrodon halys), щитомордник восточный (A. blomhoffi), разноцветный полоз (Coluber ravergieri), тигровый уж (Rhabdophis tigrina), обыкновенная медянка (Coronella austriaca), среднеазиатская кобра (Naja oxiana), песчаная эфа (Echis carinatus) и некоторые другие.
Гадюка обыкновенная (Vipera berus) – относительно крупная змея длиной до 75 см, с толстым телом и треугольной головой. Окраска – от серой до красно-бурой. Вдоль туловища идет темная зигзагообразная полоса, на голове заметен иксобразный рисунок и три крупных щитка – лобный и два теменных. Зрачок вертикальный; граница между головой и шеей хорошо различима.
Гадюка обыкновенная широко распространена в лесах и лесостепи Европейской части России, в Сибири и на Дальнем Востоке. Предпочитает леса с полянами, болотами, берега рек и озер. Селится в норах, гнилых пнях, ямах, среди кустов. Зимуют гадюки чаще группами в норах, под корнями деревьев и стогами сена. Зимовку покидают в марте-апреле. Днем любят греться на солнце, охотятся обычно ночью на мелких грызунов, лягушек, птенцов. Размножаются в середине мая, беременность длится три месяца. Гадюка приносит 8–12 детенышей длиной до 17 см. Через несколько дней после появления на свет происходит первая линька. Дальнейшие – с периодичностью 1–2 раза в месяц. Самки обычно крупнее самцов. Гадюки живут 11–12 лет.
Встречи гадюки и человека происходят достаточно часто. Нужно помнить, что гадюки любят проводить теплые дни на открытых участках, греясь на солнце. Ночью они могут приползти к костру, забраться в палатку и спальник. Плотность расселения гадюк очень неравномерна: можно не встретить ни одной змеи на достаточно большой площади, но на подходящей местности они образуют целые «змеиные очаги». Гадюки неагрессивны и не станут нападать на человека первыми. Они всегда воспользуются возможностью скрыться.
Степная гадюка (Vipera Ursini) отличается от обыкновенной более мелкими размерами и заостренными краями морды. Окраска более тусклая, на туловище, помимо зигзагообразного рисунка вдоль хребта, по бокам располагаются темные пятна. Обитает в степной и лесостепной зоне Европейской части России, в Крыму и на Кавказе. Живет 7–8 лет.
Обыкновенный щитомордник (Agkistrodon halys) населяет обширную область от устья Волги до берегов Тихого океана. Длина тела до 70 см, окраска – серая или коричневая с широкими темными пятнами вдоль хребта.
Тигровый уж – яркоокрашенная змея Дальнего Востока. Верхняя часть туловища обычно ярко-зеленая с черными поперечными полосами. В передней части тела чешуя в промежутках между полосами красная. Длина тела до 110 см. На верхней стороне шеи расположены так называемые нухо-дорзальные железы. Их едкий секрет отпугивает хищников. Тигровый уж предпочитает сырые места, питается лягушками, жабами и рыбой.
Среднеазиатская кобра (Naja oxiana) – крупная змея (до 160 см в длину) коричневого или оливкового цвета. Раздраженная кобра приподнимает переднюю часть тела и раздувает «капюшон» на шее. Нападая, делает несколько молниеносных бросков, один из которых заканчивается укусом. Распространена в южных областях Средней Азии.
Песчаная эфа (Echis carinatus) – змея песочного цвета длиной до 80 см. Вдоль хребта идут поперечные светлые полоски, по бокам туловища – светлые зигзагообразные линии. Питается мелкими грызунами и птицами, лягушками и другими змеями. Эфу отличает стремительность бросков; при движении она издает сухое шуршание. Распространена от восточного побережья Каспия до Аральского моря.