в какой среде обитают земноводные
Среда обитания земноводных
Какая среда обитания класса земноводных, где живут земноводные Вы узнаете из этой статьи.
Среда обитания земноводных
Влажный климат Земли около 300 млн. лет назад начал меняться. Обычным явлением стали засухи и меление водоемов. Водная растительность гибла и гнила, становилось меньше кислорода. Большая часть водных обитателей вымерла, некоторые приспособились к новым условиям обитания. Они научились высовываться из воды и заглатывать воздух, даже выбираться на сушу. Так появились животные, которые стали называться земноводными.
Где обитают земноводные?
Среда обитания земноводных может меняться в зависимости от их вида. Так, бесхвостые земноводные населяют сушу и воду, одинаково хорошо чувствуя себя и там и там. К ним относят лягушек, жаб. Они идеально приспособились к такому существованию, за долгие годы эволюции в этих животных сформировались удлиненные конечности, благодаря которым бесхвостые могут свободно плавать в воде и совершать прыжки на суше. В целом земноводные данного вида встречаются во всех уголках планеты кроме Антарктиды. Хвостатые земноводные обитают только в северном полушарии – это ящерицы и тритоны. Безногие земноводные большую часть жизни проводят в почве.
Лягушки живут в сырых местах: в болотах, влажных лесах, на лугах, по берегам пресноводных водоемов или в воде. На суше встречаются в основном взрослые особи, а размножение, рост, развитие личинок происходит в воде. Поведение лягушек во многом определяется влажностью. В сухую погоду некоторые виды лягушек прячутся от солнца, зато после его захода или в мокрую, дождливую погоду наступает время их охоты. Другие виды живут в воде или у самой воды, поэтому они охотятся и днем.
Активны лягушки в теплое время года. С наступлением осени они уходят на зимовку. Например, травяная лягушка зимует на дне незамерзающих водоемов, в верховьях рек и ручьев, скапливаясь десятками и сотнями особей, промерзают вместе с водой, а с наступлением тепла приступают к активному образу жизни. Остромордая лягушка на зимовку забирается в трещины почвы.
Какие приспособления земноводных к среде обитания?
В ходе эволюции у земноводных развились некоторые особенности организма, которые позволяют населять им сушу, водные просторы и почву. Дышат они не жабрами, а легкими, которые находятся внутри и на воздухе не высыхают. Легкие характеризуются ячеистым строением, поэтому им проще усваивать кислород. Также в процессе дыхания участвуют не только легкие, а и вся кожа, лишенная любого покрова. Через него земноводная лягушка, к примеру, поглощает до 30% кислорода. В целом организм земноводных намного примитивнее, чему у других, более развитых видов. Данная особенность является частью эволюции приспособления к среде обитания.
Надеемся, что из этой статьи Вы узнали, какие особенности среды обитания земноводных.
Класс земноводные
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.
Пояс задних конечностей (тазовый) образован: подвздошными и седалищными костями, лобковым хрящом.
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.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
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.
Класс земноводные или как их еще называют амфибии #28
Общая характеристика класса земноводные
Теория происхождения
Первые земноводные (стегоцефалы) – произошли в девонский период палеозойской эры от древних пресноводных кистеперых рыб. Освоить наземную среду стегоцефалам позволило: легочное дыхание, развитие конечностей наземного типа, влажный климат той эпохи, обилие пищи, отсутствие конкурентов.
Отличительные черты
Как обитатели двух сред земноводные имеют следующие особенности: парные пятипалые конечности наземного типа, органы воздушного дыхания – легкие, второй легочной круг кровообращения и трехкамерное сердце, среднее ухо и подвижные веки, туловищные почки, температура тела непостоянная, зависящая от температуры окружающей среды, тонкая кожа с большим количеством желез, яйцеклетки (икринки) лишены плотных оболочек, личинки приспособленые к жизни в воде.
Внешнее строение
Размеры тела невелики: от 1,5 см у чесночницы, до 33 см у лягушки голиаф и 120 см у гигантской саламандры. Хвостатые имеют вытянутое тело с хорошо развитым хвостом, передние и задние конечности развиты примерно одинаково. У бесхвостых тело массивное, укороченное, слегка уплощенное в спинно-брюшном направлении. Хвост отсутствует, задние конечности развиты значительно сильнее передних, имеют плавательные перепонки между пальцами. Передняя часть головы клинообразно вытянута‚ на ней расположены выпуклые глаза и ноздри. У безногих амфибий тело вытянутое червеобразное, без конечностей и хвоста.
Покровы тела
Покровы тела представлены кожей, состоящей из эпидермиса и дермы. Она тонкая, имеет богатое кровоснабжение и большое копичество многоклеточных желез. Секрет желез увлажняет поверхность кожи, оказывает бактерицидное действие и может быть ядовит. Увлажненность покровов тела приводит к активному испарению и снижению температуры тела, поэтому лягушки холодные на ощупь. В дерме имеются пигментные клетки‚ придающие телу земноводных определенный цвет: у обитателей умеренных широт – зеленовато-бурая покровительственная окраска, у ядовитых тропических видов, напротив‚ окраска яркая‚ предупреждающая. Кожа бесхвостых земноводных связана с мускулатурой только в определенных местах, большие подкожные полости заполнены лимфой. Такая особенность кожи позволяет земноводным запасать большое количество воды, когда это необходимо.
Опорно-двигательная система
Для большинства земноводных характерны небольшие размеры тела, так как их скелет имеет невысокую прочность из-за большого количества хрящевой ткани. В скелете три отдела: скелет головы, скелет туловища и скелет конечностей.
Скелет головы (череп) имеет 2 отдела (мозговой и лицевой), содержит небольшое число костей, сочленяется с позвоночником относительно подвижно. Скелет туловища (позвоночник) у лягушки состоит из 4 отделов: шейный (1 позвонок), туловищный (7), крестцовый (1) и хвостовой. У бесхвостых – 12 хвостовых позвонков срастаются в уростиль. Ребер нет либо они не доходят до грудины. Скелет пояса передних конечностей (плечевой пояс) содержит парные лопатки, ключицы, вороньи кости и непарную грудину. Грудина не соединена с ребрами, поэтому плечевой пояс не прикреплен к осевому скелету. Скелет свободной передней конечности: плечевая кость, кости предплечья и кисти. Скелет пояса задних конечностей (тазовый пояс) состоит из парных подвздошных, седалищных и лобковых костей. Подвздошные кости присоединены к отросткам крестцового позвонка, что придает тазовому поясу дополнительную прочность. Скелет свободной задней конечности: бедренная кость, кости голени и стопы.
Мускулатура дифференцирована в большей степени, чем у рыб. Наиболее развиты мышцы задних конечностей, головы, брюшной стенки, ротовой полости.
Пищеварительная система
Пищеварительная система начинается ротоглоточной полостью, в которой находятся однородные конические зубы и язык. Появляются слюнные железы, секрет которых не содержит ферментов. Пищеварительная трубка относительно короткая. Она дифференцирована на пищевод, желудок, двенадцатиперстную кишку, тонкую кишку и толстую (прямую) кишку, заканчивающуюся клоакой, в которую также открываются мочеточники, а у самок и яйцеводы.
Хорошо развиты печень и поджелудочная железа. Питаются подвижными животными. Добывают пищу, захватывая ее челюстями или липким длинным языком. Заглатыванию помогают глаза, вдвигающиеся в ротоглоточную полость и проталкивающие пищу в пищевод. В состоянии оцепенения земновщные способны длительно голодать.
Выделительная система
Органы выделения: первичные (туловищные) почки, расположенные по бокам от крестцового позвонка. По мочеточникам моча поступает в клоаку, затем в мочевой пузырь, который периодически опорожняется. Продукт обмена – мочевина. Находясь в воде, земноводные выделяют большое количество мало концентрированной мочи, поскольку потери воды легко компенсируются ее поступлением через кожу. На суше расход воды более экономичен – через стенки мочевого пузыря происходит дополнительное всасывание воды из мочи в кровь, моча становится более концентрированной.
Дыхательная система
Характерная особенность земноводных – разнообразие их органов дыхания. У личинок газообмен происходит через кожу, внутрённие и наружные жабры, у взрослых животных – в легких, через слизистую оболочку ротоглоточной полости и кожу. Легкие – парные полые мешки с мелкоячеистой внутренней поверхностью. Дыхательные пути не дифференцированы и представлены гортанно-трахейной камерой, открывающейся в ротоглотку и содержащей голосовой аппарат. Вентиляция легких имеет своеобразный механизм. Сначала воздух поступает через ноздри в ротоглоточную полость, где происходит смешение вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Нагнетание воздуха в легкие происходит за счет сокращения мышц дна ротоглоточной полости. Дыхательная поверхность легких небольшая, она меньше поверхности кожи на 30 %, поэтому в газообмене участвует кожа. Кожное дыхание преобладает у постоянных обитателей водоемов и влажных мест – оно составляет у них более 50%, и снижается у жителей сухих мест обитания.
Кровеносная система
Кровеносная система претерпевает существенные изменения в связи с развитием легочного дыхания. Сердце трехкамерное: два предсердия (правое и левое) и один желудочек. Появляется второй легочный круг кровообращения, однако потоки артериальной и венозной крови частично перемешиваются внутри желудочка. От правой стороны желудочка отходит артериальный конус, распределяющий кровь по трем парам сосудов: венозная кровь по кожно-легочным артериям течет к органам дыхания (малый круг), смешанная кровь – по правой и левой дугам аорты поступает ко всем органам и тканям (большой круг), артериальная кровь – по сонным артериям к головному мозгу (большой круг). Артериальная кровь от легких течет к левому предсердию по легочным венам. Венозная кровь от всех органов и тканей собирается в правое предсердие по полым венам. Следует отметить, что у земноводных с развитым кожным дыханием небольшое количество артериальной крови по кожным венам также попадает в правое предсердие, поэтому там кровь не венозная, а частично смешанная. Благодаря этой особенности при длительном пребывании под водой некоторые земноводные могут полностью переходить на кожное дыхание. Температура тела непостоянная. Возможности терморегуляции земноводных ограничены тем, что большинство органов и тканей снабжаются смешанной, а не артериальной кровью, происходит активное испарение с поверхности кожи и интенсивное охлаждение тела.
Нервная система
Центральная нервная система состоит из головного и спинного мозга. Головмой мозг имеет 5 отделов: передний, промежуточный, средний, задний (мозжечок) и продолговатый. Передний мозг развит лучше, чем у рыб, он имеет большие размеры и разделен на 2 полушария. Мозжечок развит хуже, чем у рыб, что обусловлено более примитивными движениями земноводных. Периферическая нервная система представлена 10 парами черепно-мозговых нервов и спинно-мозговыми нервами, образующими сплетения.
Органы чувств
Органы зрения. Глаза земноводных более совершенны, чем у рыб, они позволяют видеть объекты на большом расстоянии. Это связано с развитием линзовидного хрусталика и выпуклой роговицы. Выход земноводных на сушу предопределил появление верхних и нижних век и мигательной перепонки, защищающих глаза от высыхания. Аккомодация достигается перемещением хрусталика относительно сетчатки с помощью специальной мышцы. У многих земноводных развито цветовое зрение. Орган слуха. В связи с выходом на сушу кроме внутреннего уха у земноводных имеется и среднее ухо. Оно представлено полостью, закрытой от внешней среды барабанной перепонкой, сообщающейся евстахиевой трубой с ротоглоточной полостью и содержащей одну слуховую косточку – стремечко. Многие земноводные имеют голосовой аппарат: две складки слизистой оболочки, натянутые между хрящами‚ окружающими голосовую щель. По бокам головы самцов у большинства видов амфибий имеются особые расширения – резонаторные мешки, усиливающие звук. Издаваемые звуки помогают распознать животных противоположного пола в период размножения. Орган обоняния – обонятельные мешки, наружные и внутренние ноздри (хоаны), вкуса – язык, осязания – кожа. У личинок и взрослых животных, постоянно обитающих в воде, выражена боковая линия.
Половая система
Раздельнополы, выражен половой диморфизм, проявляющийся в появлении яркой раскраски самцов в период размножения. Половые железы (яичники и семенники) парные, расположены вблизи почек. Семявыносящие каналы открываются в мочеточники, яйцеводы – в клоаку. Размножение только половое. Осеменение преимущественно наружное.
Развитие земноводных сопровождается метаморфозом. Из яйца выходит личинка (головастик), которая по строению напоминает малька рыб: вытянутая обтекаемая форма тела, жабры, боковая линия, двух камерное сердце, 1 круг кровообращения. По мере роста у головастика появляются сначала задние, а потом и передние конечности, сердце становится трехкамерным, развиваются легкие и малый круг кровообращения. Личиночные органы редуцируются. Продолжительность метаморфоза колеблется и зависит от вида земноводного и климатических условий места его обитания. При благоприятных условиях у травяной лягушки период метаморфоза завершается в течение 35-40 суток. В случае недостатка тепла метаморфоз может растягиваться на два года. Для аксолотлей – личинок хвостатых земноводных амбистом характерна неотения – способность к половому размножению до завершения периода метаморфоза.
Значение
Многообразие земноводных
Безногие
Отряд Безногие (червяги, цейлонский рыбозмей и др.) насчитывает около 60 видов амфибий, ведущих подземный образ жизни. Форма тела червеобразная, у многих видов – с кольцевидными перетяжками, что придает этим животным внешнее сходство с земляными червями. Конечности и их пояса отсутствуют. Глаза рудиментарные, кожа богата железами, выделяющими обильную слизь. Осеменение внутреннее. Некоторые виды живородящи. Питаются почвенными беспозвоночными. Некоторые виды живут в муравейниках‚ где питаются личинками муравьев. Встречаются только в тропиках.
Хвостатые
Отряд Хвостатые (тритоны, саламандры) объединяет около 280 видов. Они характеризуются удлиненным телом с хорошо развитыми головным, туловищным и хвостовым отделами. По внешнему виду напоминают ящериц, но их кожа не имеет чешуй. Хвост в поперечном сечении круглый или сжатый с боков, иногда с кожной окантовкой. Конечности у большинства представителей хорошо развиты, при этом передние и задние конечности одинаковой длины. Основным органом дыхания служат легкие. Кроме того, у некоторых пожизненно сохраняются жабры, чаще наружные. Развито кожное дыхание. У многих сохраняются органы боковой линии. Глаза развиты в различной степени, в зависимости от условий обитания. У водных форм нет подвижных век. Осеменение у многих видов внутреннее.
Бесхвостые
Отряд Бесхвостые (чесночница, квакша, жерлянка, камышовая жаба, озерная лягушка, голиаф) объединяет около 2000 видов. Весной в период размножения заселяют небольшие, хорошо прогреваемые водоемы. Летом и осенью обитают вблизи водоемов. Квакши живут на деревьях, удерживаясь с помощью присосок на пальцах. Являются наиболее высокоорганизованной группой земноводных. Характеризуются широкой, плоской головой, коротким туловищем, отсутствием хвоста, наличием хорошо развитых передних и задних конечностей, причем задние в 2-3 раза длиннее передних, имеют 5 пальцев, между которыми натянуты плавательные перепонки. В водоеме лягушка плавает, на суше передвигается короткими прыжками. У жаб кожа грубая, выделяет ядовитую жидкость. Они более медлительны в движениях и ведут ночной образ жизни.