Земноводные. Амфибии
Мы переходим от животных водной стихии к тем, кто обитает на суше, но сохраняет связь с водой. Конечно, мы поговорим о земноводных: рассмотрим их образ жизни, характерные черты, строение и роль в природе.
Общая характеристика
Земноводные, или амфибии, — первые позвоночные, которые вышли на сушу. Они еще не совершили полного перехода к сухопутному образу жизни, отсюда и произошло их название. В водной среде у амфибий происходит размножение и развитие личинок-головастиков, а на суше живут уже взрослые особи.
Амфибии населяют почти все уголки планеты, за исключением Антарктиды и Северного полюса. Однако предпочитают влажный теплый климат, где их видовое разнообразие достигает максимума.
Самая маленькая амфибия — это лягушка семейства узкоротов из Папуа-Новой Гвинеи, ее размер не превышает 8 мм. Самая крупная современная амфибия — китайская исполинская саламандра, длина ее тела достигает 1,8 м.
Земноводные являются холоднокровными (пойкилотермными) животными: температура их тел зависит от температуры окружающей среды и обычно или равна ей, или на 1-2 градуса выше. У амфибий низкая скорость обмена веществ, и тепло они получают от солнечного света, теплых поверхностей или за счет работы мышц.
При низкой температуре (ниже 6 градусов) земноводные впадают в спячку, опускаясь на дно водоема. Это вызвано не только холодом, но и отсутствием пищи (насекомых). В домашних условиях они могут не впадать в анабиоз и отлично чувствовать себя круглый год.
Рацион взрослых земноводных составляют пауки, насекомые, ракообразные, черви, моллюски. Они активно ищут пищу и в воде, и на суше. Личинки ведут обычно растительноядный образ жизни.
Амфибии — не долгожители, продолжительность их жизни сравнительно невелика. В среднем в дикой природе они живут от 2 до 8 лет. Однако есть исключения, особенно если животное проводит жизнь в неволе. Например, жаба обыкновенная доживает до 36 лет, гребенчатый тритон — до 28 лет, шпорцевая лягушка — до 15 лет.
Герпетология — раздел биологии, изучающий земноводных и рептилий.
Вы также можете встретить такой раздел науки, изучающий амфибий, как батрахология (от греч. «батрахос» — лягушка). Так как ученых, специализирующихся только на изучении амфибий, практически нет, батрахологию включили в состав герпетологии, исследующей как земноводных, так и рептилий.
Происхождение земноводных
Примерно 370 млн лет назад появились первые амфибии, которые произошли от лопастеперых рыб. Считается, что главным толчком эволюции стало превращение костных плавников в конечности — это позволило им выйти из воды для исследования суши.
Тем не менее, древнейшие земноводные не спешили перемещаться на сушу. Большую часть времени они проводили в воде, ползая по дну. Однако благодаря даже редким выходам на сушу у них начали развиваться легкие.
Наиболее важным промежуточным звеном между рыбами и четвероногими стала ихтиостега из группы древнейших земноводных.
Одна из причин, почему предки современных амфибий не торопились покидать водоемы, — отсутствие пищи на суше. Земноводные — хищники, а суша была заселена растениями, а не другими животными, которые могли бы стать их добычей. Со временем по земле расселились разные беспозвоночные, членистоногие, что позволило привлечь амфибий на сушу, предоставив возможность питания.
Около 345 млн лет назад наступила эра расцвета земноводных, так как они были единственными четвероногими позвоночными и господствующей группой животных на суше. Они охотились на насекомых и других беспозвоночных на земле и рыб — в воде.
Спустя примерно 100–150 млн лет роль амфибий уменьшилась, так как в ходе эволюции появились другие позвоночные. Стали уменьшаться не только размеры земноводных, но и их роль в биосфере — они перестали быть на вершине пищевой цепи, становясь добычей более приспособленных позвоночных.
Классификация земноводных
Класс земноводных включает в себя три подкласса, два из которых в настоящее время признаны вымершими.
Подкласс Лабиринтодонты получил свое название из-за необычного строения зубов. Если сделать поперечный срез зуба, то можно увидеть узоры, похожие на лабиринты, образованные складками дентина.
Положение подкласса Тонкопозвонковые спорно: некоторые ученые называют их предками современных амфибий, другие считают их предшественниками рептилий. Их отличительные черты — голова, имеющая форму бумеранга, и листовидное уплощенное тело.
К современным земноводным относится только подкласс Беспанцирные, включающий отряды бесхвостых, хвостатых и безногих. Бесхвостые составляют более 88% всех амфибий и включают лягушек, жаб и их личинок. К отряду хвостатых относят саламандр, тритонов, а к безногим — различных червяг.
Лягушка и жаба — это одно и то же?
Скрыть
Нет, они принадлежат классу земноводных, но это разные виды животных. Лягушки имеют небольшой размер, жабы всегда крупные. Из-за этого лягушки ловко прыгают, а жабы чаще ходят.
Кожа лягушек всегда влажная и гладкая, кожа жабы кажется сухой и бугристой. Лягушки всегда находятся рядом с водоемом, а жаба может удаляться от воды в поисках партнера или пищи.
Внешнее строение и покровы тела
Рассмотрим внешнее и внутреннее строение земноводных на примере лягушки, делая при необходимости пояснения для представителей других отрядов.
Тело делится на голову, туловище и хвост (если есть). У бесхвостых и хвостатых есть передние и задние конечности. Поверхность тела гладкая, не покрыта чешуей, иногда встречаются мягкие чешуйки. Тонкая кожа проницаема для жидкостей и газов, некоторые виды амфибий дышат только кожей — у них нет ни жабр, ни легких.
У взрослых особей кожа может ороговевать — она утолщается и на ней появляются плотные участки для защиты от механических повреждений. У земноводных есть линька — периодическое обновление внешних покровов. Животное сбрасывает старую кожу и часто ее поедает.
Если потрогать лягушку, будут бородавки?
Скрыть
Нет, появление бородавок у людей никак не связано с земноводными. Бородавки вызываются вирусом папилломы человека, а совсем не поглаживанием лягушек или жаб. Вероятно, этот миф вызван внешним видом жаб с их бородавчатой кожей. Так что гладьте — бородавки из-за этого у вас точно не появятся.
Окрас амфибий определяется тремя слоями клеток, содержащих пигменты — хроматофоры. Чаще всего встречаются зеленый, синий и желтый цвета в различных комбинациях. Многие виды могут менять цвет под действием выделяемых в мозге гормонов.
Кожа содержит много желез, выделяющих слизь. Она нужна для защиты кожи от пересыхания и повреждений, улучшения скольжения тела в воде, выполняет бактерицидную функцию, защищая животное от вторжения бактерий. Также слизь служит «проводником» для газообмена между клетками тела и внешней средой.
Зачем сажать лягушку в молоко?
Скрыть
Когда холодильники еще не изобрели, роль в сохранении молочных продуктов брали на себя лягушки. В глиняный кувшин с молоком клали лягушку: бактерицидные свойства слизи ее кожи препятствовали размножению бактерий, и продукт оставался свежим до 3 дней. К тому же лягушка была холодной и поддерживала молоко в прохладе. В русских деревнях таким способом пользовались вплоть до середины XIX века.
Ядовитые железы
Некоторые земноводные на коже имеют ядовитые железы, выделяющие токсины, некоторые из которых смертельны для человека даже в малой дозе.
Наиболее известными ядовитыми лягушками является семейство древолазов, обитающее в Южной Америке. Это маленькие, ярко-окрашенные лягушки, именно яркие краски предупреждают об опасности. В древности индейцы смазывали их ядом концы своих стрел.
Ужасный листолаз — самое ядовитое животное на земле: прикосновение к нему вызывает смерть взрослого человека уже через 20 мин. В настоящее время противоядия не существует. Интересно, что полной неуязвимости им это не дает — некоторые пауки и змеи не чувствительны к их яду и вполне успешно охотятся на них.
Органы чувств
Большинство видов обладают цветным зрением, строение глаза соответствует их строению у любых позвоночных. Хрусталик — двояковыпуклая линза, которая подстраивается под уровень освещенности и расстояние до объекта зрения.
Согласно исследованиям, лягушки и другие бесхвостые лучше видят предметы вдалеке, чем близкие. Они также видят только движущиеся объекты, неподвижные практически не различают. Сами глаза выдвинуты вперед и расположены в верхней части головы, чтобы обеспечить широкий угол обзора.
Личинкам, живущим в воде, веки не нужны, а у взрослых особей есть верхнее и нижнее веки, образованные кожными складками. Дополнительное увлажнение обеспечивает гардерова железа, расположенная во внутреннем углу глазницы.
Орган слуха претерпел радикальные изменения: помимо внутреннего появилось среднее ухо и наружное слуховое отверстие, закрытое барабанной перепонкой. Барабанная перепонка — это тонкая мембрана, передающая звуковые колебания. Она соединена со стремечком — маленькой косточкой, которая передает звуковые колебания во внутреннее ухо.
У лягушек хорошо развит слух, установлено, что они общаются между собой с помощью звуков различных частот. У саламандр и червяг слух хуже, и они не общаются с другими особями посредством звуков. Земноводные слышат и в воде, и на суше.
Органами обоняния являются парные обонятельные полости, выстланные обонятельным эпителием. Они открываются наружу ноздрями. У амфибий первых сформировался особый обонятельный орган Якобсона (вомероназальный орган). Он помогает формировать половое поведение, являясь чувствительным к феромонам (пахучим веществам) особей своего вида.
Кожа, содержащая множество нервных окончаний, — главный орган осязания. У личинок, обитающих в воде, есть орган боковой линии, как у рыб. Органы вкуса представлены чувствительными участками в ротовой полости. Ученые считают, что лягушки распознают горькое и соленое.
Системы органов
Опорно-двигательная система
Скелет лягушки состоит из костной ткани, сами кости легкие, но крепкие. Скелет поддерживается мышцами. Опорно-двигательная система представлена черепом, позвоночником (осевым скелетом) и скелетом конечностей.
Череп состоит из небольшого числа костей, малоподвижен. Он широкий, приплюснутый, мозг располагается в зоне между глазницами. В затылочном отделе череп сочленяется с шейным позвонком.
Позвоночник у амфибий включает 4 отдела: шейный, туловищный, крестцовый и хвостовой. Шейный позвонок один и обеспечивает подвижность головы, однако особенность крепления сустава дает возможность двигать голову вверх и вниз, но не в стороны.
Скелет туловища может включать от 7 до 100 позвонков. Ребра у большинства видов отсутствуют (у бесхвостых), либо развиты плохо, грудной клетки нет. В крестцовом отделе — один позвонок с длинными отростками. У лягушек (и всех бесхвостых) хвостовой отдел представлен уростилем.
Все земноводные имеют четыре пальца на передних конечностях и пять — на задних, за исключением отряда безногих. Кости конечностей подвижно соединены друг с другом и имеют опору на пояса конечностей — плечевой и тазовый. Конечности располагаются по бокам туловища.
Мускулатура тела хорошо развита, сформировались группы мышц. Наиболее развиты мышцы конечностей и хвоста.
Дыхательная и кровеносная системы
Дыхательная система различна в зависимости от стадии жизни. Личинки в воде дышат жабрами, взрослые используют легочное дыхание. Кроме того, дыхание у земноводных осуществляется через кожу как на суше, так и в воде.
Для начала вдоха дно ротовой полости опускается, и воздух засасывается в рот через ноздри. Полученный объем воздуха из ротовой полости под давлением подается в легкие. Выдох происходит пассивно — внутренние органы естественным образом давят на легкие, и воздух выходит.
У амфибий, проводящих много времени в воде, кожное дыхание преобладает над легочным, и сами легкие имеют небольшую поверхность. У тех, кто долго обходится без водоема, наоборот, легкие крупные и имеют обширную внутреннюю поверхность.
Земноводные имеют трехкамерное сердце, а не двухкамерное, как у водных животных. Сердце состоит из двух предсердий и одного желудочка. Появление легких вызвало формирование второго круга кровообращения — малого (легочного). На стадии личинки-головастика кровеносная система сходна с рыбами.
Кровь от внутренних органов поступает по венам большого круга кровообращения в правое предсердие, а кровь от легких по легочным венам малого круга — в левое предсердие. Предсердия сокращаются и выталкивают кровь в желудочек. Отсюда по артериям она разносится к коже и легким. Так замыкаются оба круга — сначала кровь проходит большой, а затем и малый круг.
Пищеварительная и выделительная системы
Пищеварительная система земноводных начинается в ротовой полости. В отличие от изученных нами ранее животных, у амфибий появились слюнные железы для увлажнения пищи.
У лягушек во рту находится мускулистый язык, который при ловле насекомого может выбрасываться далеко вперед. Длина языка у крупных особей может достигать 11 см. Добычу амфибии не пережевывают, а сразу глотают. Зубы встречаются редко, служат для удерживания пищи. Единственный вид, имеющий зубы на обоих челюстях — полнозубая квакша.
Через короткий пищевод пища попадает в довольно крупный желудок. Под действием ферментов печени и поджелудочной железы она переваривается и движется далее по кишечнику. Непереваренные остатки пищи через прямую кишку выводятся в клоаку (расширенную конечную часть кишки), а затем покидают организм.
К органам выделения амфибий относятся почки вытянутой формы, от которых отходят мочеточники. В почках фильтруется кровь, чтобы высвободить продукты обмена веществ. Вырабатываемая при этом моча транспортируется через мочеточники в мочевой пузырь, откуда она будет удалена через клоаку во внешнюю среду.
При этом интересно, что продукт обмена веществ у амфибий разный. Личинки и взрослые особи, ведущие преимущественно водный образ жизни, выделяют аммиак, в то время как земноводные, обитающие на суше, — мочевину.
Нервная и половая системы
Нервная система состоит из головного, спинного мозга и нервов. Ее устройство более совершенно, чем у рыб: в головном мозге лучше развит передний мозг, он более крупный и разделен на полушария. Это связано с выходом на сушу: богаче окружающая среда, больше взаимодействия с объектами и сложнее поведение.
При этом мозжечок, отвечающий за передвижения, развит относительно слабо. В основе поведения амфибий лежат рефлексы — стандартные реакции на определенный раздражитель. Преобладают безусловные рефлексы, то есть наследственно передаваемые паттерны поведения, характерные для всех представителей вида.
Половая система у самцов представлена парными семенниками, у самок — парными яичниками. Оплодотворение — наружное, происходит в воде, но встречается и внутреннее ополодотворение. Амфибии — раздельнополые позвоночные, которые часто обладают половым диморфизмом.
Под действием гормонов у самки в яичниках созревают яйцеклетки, которые по яйцеводам попадают в клоаку и выводятся наружу, в воду. У самцов сперматозоиды по мочеполовым каналам выделяются в полость клоаки, откуда тоже выбрасываются наружу.
Далее в воде происходит оплодотворение икринок, причем для размножения земноводные предпочитают только пресные водоемы. Как уже упоминалось выше, некоторые виды могут размножаться на суше, но только в условиях постоянного увлажнения кладки икринок.
Размер и форма икры у разных видов различается. Внутри икринки находится запас питательных веществ. Забота о потомстве у амфибий встречается, но у ограниченного числа видов. В этом случае самки или самцы носят икринки на своем теле.
Жизненный цикл земноводных
Земноводные занимают промежуточное положение между обитателями водной и наземно-воздушной сред обитания. Размножение и развитие молоди происходит почти всегда в воде, так как амфибии относятся к анамниям.
Анамнии — группа позвоночных животных, у которых отсутствуют защитные оболочки вокруг зародыша при его развитии.
В отсутствии влаги развитие зародыша анамниев невозможно, так как он погибнет вне водной среды обитания без достаточного увлажнения. Обычно яйцо покрыто желеобразной оболочкой, которая сохраняет форму только в воде и является проницаемой для растворенного кислорода и питательных веществ.
Однако есть и исключения: малое число видов может откладывать икру на суше, обеспечивая ей достаточное увлажнение за счет слизи собственного тела или внешних источников влаги. Также есть живородящие виды, которые рождают детенышей без стадии личинки, но это крайне редкое исключение.
Стадия яйца и личинки проходит в водной среде до момента метаморфоза. Длительность нахождения в начальной стадии, яйце, в среднем от откладывания икры до формирования взрослой особи составляет 2–3 месяца.
На второй стадии из икринок вылупляются личинки, у бесхвостых их обычно называют головастиками. Они ведут только водный образ жизни, дышат жабрами и в целом похожи на рыб. Их скелет — хрящевой, имеется хорда и двухкамерное сердце. Питаются личинки водными растениями.
Метаморфоз, глубокая перестройка организма, для превращения во взрослую особь затрагивает все органы и системы. Личинка растет и развивается: появляются парные конечности и начинают формироваться легкие. Головастики часто поднимаются над поверхностью водоема, вдыхая воздух.
Постепенно в сердце формируется перегородка и малый круг кровообращения. У головастиков рассасывается хвост, меняется форма головы, перестраиваются органы чувств. Так происходит переход к стадии взрослой особи.
Часто задаваемые вопросы
Основными признаками земноводных являются проницаемая, покрытая слизью кожа, холоднокровность, размножение и развитие в воде, а также наличие метаморфоза — превращения личинки во взрослую особь.
Икра земноводных может развиваться только в условиях повышенной влажности, так как лишена защитной оболочки, предотвращающей высыхание.
Насекомые проходят так называемую стадию покоя, когда образуется куколка — неподвижное насекомое. У амфибий такой стадии нет, они всегда ведут активный образ жизни.
5
5
1
5
Хотите оставить комментарий?
Войти