Земноводные — один из классов в составе типа Хордовые, первые позвоночные животные, приспособленные к жизни на суше. Устроены наиболее примитивно по сравнению с другими наземными позвоночными. В класс входит всего более 7 700 видов. Для размножения амфибиям всё ещё необходима вода, поэтому они занимают промежуточное положение между истинными сухопутными и водными позвоночными животными.
Появление амфибий дало начало заселению суши. Предполагается, что первые амфибии произошли от кистепёрых рыб или их предков.
Тело и покровы
Строение тела характерно для наземных позвоночных: четыре пятипалые конечности, тело с подвижной головой, хвост. У лягушек и жаб хвоста нет, а шейный отдел позвоночника короткий, поэтому голова не очень подвижна.
Покровы тела представлены мягкой голой кожей, которая очень хорошо проницаема для газов и воды. Такая кожа быстро высыхает на суше, зато через неё может происходить транспорт газов.
Опорно-двигательная система
Скелет земноводных сильно отличается от скелета рыб, происходит ряд преобразований, связанных с наземным образом жизни. Появляются пояса конечностей (лопатки и таз), дифференцируются отделы позвоночника.
Конечности образованы удлинёнными костями, действуют по принципу рычагов. Особенно хорошо это заметно на мощных задних конечностях лягушек, которые приспособлены для прыжков. У бесхвостых земноводных кости предплечья и голени срослись в одну.
Мускулатура утрачивает сегментированное строение. Мышцы разнообразны и разбросаны по телу, что позволяет совершать довольно сложные движения.
Дыхательная система
Земноводные с влажной кожей большую часть кислорода (до 80%) получают с помощью кожного дыхания.
Лёгкие и дыхательные пути лучше развиты у видов, ведущих наземный образ жизни. Так, у тритонов, которые большую часть жизни проводят в воде, лёгкие представлены мешками с гладкими стенками. У жаб, которые проводят на суше почти всю жизнь, кожа сухая, а стенка лёгочного мешка сильно бугристая, что увеличивает площадь поверхности газообмена в несколько раз.
Дно ротовой полости земноводных подвижное, с его помощью воздух нагнетается в лёгкие. Такой механизм слабо эффективен, он не обеспечивает полного обновления воздуха.
Кровеносная система
С возникновением лёгких появился и лёгочный круг кровообращения. Таким образом, земноводные – первые животные с двумя кругами кровообращения, большим и малым. Кожа обильно кровоснабжается, так как в ней тоже происходит поглощение кислорода.
Сердце трёхкамерное. Богатая кислородом
Так как амфибии – хладнокровные животные, активность метаболических процессов у них зависит от температуры
Метаболизм — обмен веществ и энергии.
Пищеварительная система
Пищеварительная система стандартная, состоит из рта, глотки, пищевода, желудка и кишечника. Кишечник заканчивается клоакой, куда также выходят протоки выделительной и половой систем. Есть две пищеварительные железы: печень и поджелудочная.
Язык может быть очень длинным и эластичным, он «выстреливает» из ротовой полости, служит для захвата пищи.
Нервная система
Мозг земноводных по объёму сопоставим с мозгом рыб. Отличается он развитием отделов. Мозжечок, в связи с малой подвижностью и однообразием движений, развит слабо. Передний мозг – достаточно хорошо, что свидетельствует об усложнении поведения амфибий. Также увеличивается общее количество нервных клеток.
Глаза земноводных приспособлены к тому, чтобы видеть и в воздухе, и под водой. Появляется выпуклая
Глаза лягушки расположены по бокам от тела, что обеспечивает очень большой угол зрения. Земноводные способны двигать глазами асинхронно.
Ещё одно важное приспособление к жизни на суше – появление
Обоняние осуществляется с помощью чувствительных клеток в обонятельных ямках. С наружной средой они соединены ноздрями, а с ротоголоточной полостью хоанами, внутренними носовыми отверстиями. Химический состав воздуха анализируется постоянно во время дыхания.
Выделительная система
Представлена туловищными почками, которые выводят избыток воды и продуктов обмена. Выделяется мочевина, моча по мочеточникам попадает в клоаку, может накапливаться в мочевом пузыре.
Половая система и размножение
У самца есть парные
Оплодотворение — слияние половых клеток.
Развитие с метаморфозом. У головастиков, личинок земноводных, строение органов такое же, как у рыб. Имеются жабры, поверхностная
Многообразие и роль в природе
В классе земноводных выделяют три отряда: бесхвостые, хвостатые и безногие.
К отряду бесхвостых относят лягушек, жаб, квакш. Всего в нём начитывается более 6 000 видов. У них короткое туловище, мощные задние конечности. Размеры от 1 до 30 см. У взрослых особей отсутствует хвост. В тропиках есть много древовидных видов. У некоторых лягушек имеются ядовитые железы, с помощью которых они охотятся и защищаются от врагов. Бесхвостые обладают развитым голосом, благодаря которому самцы привлекают самок.
В отряд хвостатых земноводных входит около 700 видов, во внешнем и внутреннем строении они сохранили наибольшее сходство с рыбами. Обитают в основном в северном полушарии. Туловище удлинённое, обычно до 30 см, конечности развиты слабо. Оплодотворение у большинства видов внутреннее, встречаются живородящие животные. Многие виды заботятся о потомстве. Тритоны способны переносить отрицательную температуру в течении долгого времени. Обыкновенные тритоны также хорошо регенерируют, они могут восстанавливать не только отрезанные конечности, но и глаза.
Безногие лишены конечностей, тело удлинённое червеобразное. Всего в отряде около 200 видов. Характерный представитель – червяга, обитает в тропиках и большую часть жизни проводит под землёй.
Амфибий можно встретить во всех частях света за исключением Антарктиды. Больше всего видов обитает в тропических странах, где тепло, влажно и изобилие пищи.
Мясо некоторых земноводных употребляют в пищу. Лягушки и жабы питаются насекомыми-вредителями и слизнями, чем приносят пользу сельскому хозяйству. Сами земноводные служат пищей для многих птиц и млекопитающих.
Задание EB10412 Установите соответствие между видом животного и особенностью строения его сердца.
ВИД ЖИВОТНОГО
СТРОЕНИЕ СЕРДЦА
Б) обыкновенный тритон
1) трёхкамерное без перегородки в желудочке
2) трёхкамерное с неполной перегородкой в желудочке
Четырехкамерное сердце у птиц и млекопитающих. Трехкамерное без перегородки — у земноводных. Трехкамерное с перегородкой — у рептилий.
Задание EB10406 Соотнесите признаки животных с классами, для которых этот признак характерен.
ПРИЗНАКИ ЖИВОТНЫХ
КЛАССЫ
А) оплодотворение внутреннее
Б) оплодотворение у большинства видов наружное
В) непрямое развитие
Г) размножение и развитие происходит на суше
Д) тонкая кожа, покрытая слизью
Е) яйца с большим запасом питательных веществ
Разберемся с названиями представленных классов:
Земноводные, два корня. Живут представители данного класса и на суше, и в воде. Ярчайший пример — лягушка. Она сидит и в воде, и на кувшинках.
Пресмыкающиеся. Название подобрано не просто так. Эти животные «пресмыкаются» к земле. Когда они передвигаются, то часть тела волочится по земле. По-другому этот класс именуется «рептилии».
Начнем с простого: вариант с кожей.
У ящерицы кожа плотная, иногда как будто с жесткими чешуями, а у лягушки кожа тоненькая, склизкая. Один ответ уже есть: Д — 1.
Теперь подумаем о том, какие как развивается потомство данных животных.
У лягушек что-то похожее на икру, а вот у ящериц яйца скорее походи на куриные, тоже с твердой скорлупой, крупные, с желтком. В яйце развивается плод, ему нужно питание, которое он получает из желтка.
У кого же будет больше питательных веществ? Наверняка у рептилий. Е — 2.
Подумаем про оплодотворение. У лягушек очень много этой «икры». Кстати, как оплодотворяется икра? В воде. Самки ее мечут, она остается на растениях и прочих поверхностях дна, а самцы потом ее осеменяют. Не вся икра выживет, часть ведь съедят обитатели водоема еще неоплодотворенной, часть куда-нибудь отнесет. В общем, известный факт, который легко понять: чем больше количество потомства, тем меньше забота о нем, тем ниже уровень организации. У лягушек количество отложенных яиц большое, у рептилий-несколько штук.
В воде у лягушек изначально неоплодотворенные яйца. Рептилии же откладывают уже оплодотворенные яйца. Значит, у лягушек оплодотворение наружное, а у пресмыкающихся- внутреннее. А — 2, Б — 1.
Рассмотрим вариант про развитие и размножение в воде. Ну вот у лягушки размножение и развитие, т.е головастики, в воде. А у рептилий? Пожалуйста, не думайте, например, о крокодилах сейчас. Да, часто его можно увидеть в воде, что может натолкнуть на мысли. Но вот подумайте о ящерках на полянках, в лесу. Не бегают же они размножаться в водоем? Вряд ли, да и яйца с большим количеством желтка, скорлупой и зародышем просто потонут. Г — 2.
Теперь все же теория:
Прямое развитие — рождение потомства, внешне похожего на взрослый организм.
Непрямое развитие (личиночное развитие, развитие с метаморфозом) — появившийся организм отличается по строению от взрослого.
У ящерицы появляется маленькая ящерка, у крокодила — крокодильчик, а у лягушки что-то непонятное под названием головастик. Так вот, он отличается от взрослой особи, это и есть непрямое развитие. В — 1.
Земноводные, или амфибии (Amphibia), своим происхождением связаны с рыбами, но в то же время они являются первыми позвоночными животными, освоившими наземные экосистемы. В самом названии этих животных указан способ их существования: в переводе с древнегреческого «амфибии» — это те, что живут двойной жизнью (amphi — «двойной», bios — «жизнь»), то есть и на суше, и в воде. Изучение земноводных осуществляет специальная отрасль биологии — батрахология (от греческого batraсhos — «голый гад» и logos — «учение»).
Первые земноводные появились на Земле примерно 300-350 млн лет назад, в конце девонского периода палеозойской эры. Предками всех современных земноводных были ихтиостеги — вымершие животные, произошедшие от древних кистеперых рыб. По внешнему виду они напоминали современных хвостатых земноводных.
Ихтиостега выглядела примерно так
Выход на сушу потребовал чрезвычайно сложных перестроек организма.
Перечисленные особенности позволили земноводным заселить все материки земного шара, кроме Антарктиды. Они выживают даже в условиях пустыни Сахары и вечной мерзлоты Якутии. Но, конечно, наибольшего разнообразия и численности земноводные достигают в тропических и экваториальных широтах.
Земноводные имеют уникальную среди позвоночных животных особенность — стадию личинки, которая может существовать самостоятельно. При этом следует сказать, что личинки хвостатых земноводных в большинстве случаев отличаются от своих родителей наличием внешних жабр. Личинки же бесхвостых земноводных, или головастики, не схожи с родительскими особями не только внешне, но и по образу жизни. Да, они дышат с помощью жабр, тогда как взрослые — с помощью легких и кожи. Личинки имеют хвост, с помощью которого они плавают, а у взрослых хвост отсутствует. Очень важное значение имеет также то, что на разных стадиях своего развития земноводные питаются совершенно разной пищей: головастики — вегетарианцы, тогда как их родители — хищники, охотящиеся исключительно на других животных: насекомых, червей, моллюсков, рыб и даже мелких птиц, грызунов и других амфибий. Считается, что таким образом амфибии избегают конкуренции между взрослыми и личинками. В процессе перехода к новой среде обитания личинки подвергаются полной перестройки организма — метаморфозу, личиночные органы у них исчезают, появляются новые, и головастик превращается в лягушку.
Процесс превращения головастика в лягушку
Некоторые хвостатые земноводные, живущих в экстремальных условиях (высокогорье, частые засухи, ранние морозы и, как следствие — короткий период активности), приобрели способность размножаться на стадии личинки, это явление получило название неотения (от греческого neos — «незрелый» и tenio — «удлиняю»). Но при определенных условиях неотенические личинки все же достигают взрослой стадии.
Аксолотль — личинка амбистомы — может размножаться, не превращаясь во взрослое животное
По состоянию на май 2009 учеными было описано 6433 вида амфибий, причем это число постоянно увеличивается. Так, с 1985 г. список видов увеличился на 40%. В то же время более 200 видов находятся под угрозой уничтожения, а 32 вида полностью исчезли. Главными причинами этого является разрушение местообитаний, прямое уничтожение человеком, загрязнения окружающей среды.
Обыкновенный тритон занесен в Красные книги России и Украины
Современные представители класса земноводных (Amphibia) по особенностям своего строения и биологии делятся на 3 отряда: безногие, хвостатые и бесхвостые.
Для успешного изучения земноводных предлагаю начать с их классификации. Помните, что классификации это именно то, что раскладывает знания в голове «по полочкам», относитесь к ним с должным вниманием.
Давайте перечислим ароморфозы, которыми сопровождалось появление земноводных.
Ароморфозы земноводных
У ранее обсуждаемой нами рыбы латимерии (целаканта) плавники напоминали конечность пятипалого типа. У земноводных они преобразовываются в скелет передней и скелет задней конечностей, которые мы обсудим в данной статье подробно.
Мышцы дифференцируются (делятся) на мышечные пучки, становятся возможны более сложные и точные движения.
Легкие земноводных представлены в виде тонкостенных мешков, относительно небольшого объема.
Благодаря появлению шейного отдела становится возможным движение головой вверх-вниз, что было невозможным для рыб. Однако, подвижность головы значительно ограничена, и поворот головы из стороны в сторону невозможен.
Лягушка озерная
Покров двуслойный, состоит из эпидермиса и дермы. Эпидермис снабжен густой капиллярной сетью, благодаря которой у лягушки возможен газообмен через кожу. Кожа голая, содержит большое количество желез: она должна быть постоянно увлажнена для интенсивного газообмена.
Около 65% всего кислорода поступает через увлажненную кожу. Увлажнение кожи крайне важно, рекомендую запомнить следующий факт: при пересыхании кожи лягушки газообмен в ней прекращается, и лягушка погибает от недостатка кислорода (гипоксии).
Тело состоит из головы, туловища и двух пар конечностей. Передние конечности короче и слабее задних. Задние конечности служат для плавания, они удлинены и имеют плавательные перепонки между пальцами. Хорошо развита мышечная система: мышцы дифференцированы на отдельные пучки. В теле амфибий насчитывается до 350 мышц.
Скелет лягушки состоит из скелета головы, туловища, поясов конечностей и свободных конечностей. Скелеты поясов конечностей малоподвижны, в отличие от скелета свободной конечности, построенного по типу рычагов.
Имеются туловищный (7 позвонков) и хвостовой отделы позвоночника, доставшиеся земноводным еще от рыб. Однако появляются и новые отделы: крестцовый и шейный, оба содержащие по одному позвонку. Благодаря возникновению шейного отдела, у земноводных становится возможным поворот головы, что было невозможным для рыб.
Скелеты поясов конечностей служат опорой для конечностей. В состав плечевого (переднего) пояса входят: лопатки, ключицы, вороньи кости (коракоиды), хрящи. Ребер нет, вследствие чего грудная клетка отсутствует, передний пояс лежит свободно в толще мышц, грудина не соединена при помощи ребер с позвоночником.
Скелет передней свободной конечности состоит из: плечевой кости, предплечья (образовано сросшимися лучевой и локтевой костями) и кисти (состоящей из запястья, пястья и фаланг пальцев).
Скелет задней свободной конечности образован бедром, голенью (состоит из сросшихся малоберцовой и большеберцовой костей), стопы (включает предплюсну, плюсну и фаланги пальцев).
Короткий пищевод переходит в желудок, продолжающийся в тонкий кишечник, куда открываются протоки желчного пузыря, а также пищеварительных желез: печени и поджелудочной. Тонкая кишка переходит в толстую кишку, оканчивающуюся клоакой.
Легкие представленные тонкостенными мешками, стенка которых густо оплетена капиллярами, в которых происходит газообмен. Дыхательная поверхность легких невелика, они не способны полностью удовлетворить нуждам организма в кислороде, поэтому жизнь лягушки невозможна без кожного дыхания.
Воздух поступает в легкие и удаляется из них благодаря сокращениям мышц дна ротовой полости.
Осуществляется только при увлажненной коже, на поверхности которой растворяется кислород, после чего он проникает в капилляры кожи. Кожа помогает дышать лягушкам при погружении в воду: кислород поступает в кровь напрямую из воды.
При пересыхании кожи животное погибает, так как слабо развитые легкие не в состоянии обеспечить потребности организма в кислороде.
Также дыхание осуществляется эпителием, покрывающим ротовую полость, но это вносит незначительный вклад в процесс дыхания.
Изменения в кровеносной системе земноводных, по сравнению с рыбами, обусловлены заменой жаберного дыхания на легочное. Сердце имеет 3 камеры: 2 предсердия и 1 желудочек, сердце более крупное. Возникает второй (легочный) круг кровообращения.
Физиологически и анатомически сокращение сердца происходят таким образом, что более насыщенная кислородом артериальная кровь изгоняется из него в последнюю очередь и попадает в сонные артерии, идущие к головному мозгу. Таким образом, к головному мозгу направляется более насыщенная кислородом кровь, чем к остальным органам.
По мере образования в почке мочи, она поступает в мочеточники, ведущие в клоаку. Попавшая в клоаку моча стекает в мочевой пузырь, через стенки которого осуществляется всасывание воды. При сокращении стенок мочевого пузыря концентрированная моча выводится в клоаку, откуда выбрасывается во внешнюю среду.
Головной мозг земноводных отличается от мозга рыб полностью разделенным на два полушария и более развитым передним мозгом.
Мозжечок и средний мозг развиты гораздо слабее, так как земноводные малоподвижны и их движения относительно простые: они передвигаются по плоскости в «2D измерении». Перемещение рыб в таком случае можно обозначить как в «3D измерении». Это упрощенное, но вполне справедливое сравнение.
Свободные конечности земноводных позволяют им совершать более разнообразные движения в отличие от циклических поворотов плавников и тела у рыб.
Меняется форма хрусталика. Если у рыб он был шарообразный, то у земноводных его форма становится более выпуклой (как и форма роговицы). Хрусталик приобретает форму двояковыпуклой линзы. Амфибии видят дальше рыб.
Однако аккомодация, настройка глаза на наилучшее видение объекта, остается на том же уровне, что и у рыб: достигается только за счет перемещения хрусталика вперед и назад. Эти перемещения помогает совершать особая ресничная мышца, возникшая у земноводных.
Наземная среда меняет и характер передачи звуков: теперь он передается через колебания воздуха. Если рыбам в воде было достаточно внутреннего уха для улавливания колебаний воды, то земноводным этого мало. У них впервые возникает среднее ухо, которое снабжено барабанной перепонкой, чувствительной к колебаниям воздуха.
Лягушки раздельнополые животные, оплодотворение наружное. Размножение и начальные этапы развития земноводных происходят в воде, поэтому амфибий крайне редко можно встретить в засушливых местах, где водоемы отсутствуют.
Во время оплодотворения самец удерживает самку сзади и надавливает передними конечностями на ее брюшко, что приводит к выметыванию икры. Эта икра сразу же оплодотворяется семенной жидкостью самца.
Головастики
Значение земноводных
Земноводные, как и все живые организмы, являются звеном в цепи питания (консументами). Они уничтожают многих кровососущих насекомых, а также насекомых, которые наносят вред культурным растениям.
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Дно ротовой полости земноводных подвижное, с его помощью воздух нагнетается в лёгкие. Такой механизм слабо эффективен, он не обеспечивает полного обновления воздуха. 
