Класс Земноводные — Систематика хордовых - ЦАРСТВО ЖИВОТНЫЕ - НАД ЦАРСТВО ЯДЕРНЫЕ ОРГАНИЗМЫ - РАЗНООБРАЗИЕ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ

Общая характеристика класса. Лягушка. Особенности среды обитания. Внешнее строение. Скелет и мускулатура. Особенности строения внутренних органов и процессов жизнедеятельности. Нервная система и органы чувств. Размножение и развитие. Многообразие земноводных и их значение. Происхождение земноводных.

Общие указания. Появление в девонском периоде палеозойской эры класса земноводных (амфибий) — крупный шаг на пути эволюции позвоночных, так как его представители — стегоцефалы первыми из позвоночных вышли на сушу. Это сыграло большую роль в усложнении строения всех систем органов. Впервые скелет стал выполнять опорно-двигательную функцию без какой-либо поддержки извне, что привело к формированию длинных трубчатых костей, из которых состоят конечности наземных животных. С появлением трубчатых костей возник дополнительный кроветворный орган — красный костный мозг. Клетки крови образуются уже не только в селезенке, почках, печени, кровяном русле, но и в красном костном мозге.

В процессе последующего развития позвоночных красный костный мозг станет главным кроветворным органом.

В связи с наземным существованием у земноводных усложняется система кровообращения: появляется второй круг — легочный. Это, в свою очередь, приводит к усложнению строения сердца, которое становится трехкамерным. Но кровь, смешиваясь в желудочке, доставляет к клеткам тела мало кислорода, поэтому кислородный этап дыхания (III этап диссимиляции) дает небольшой эффект: энергии выделяется немного, ее хватает лишь на процессы жизнедеятельности. Тепловая же энергия настолько мала, что температура крови и тела зависит от температуры окружающей среды. Поэтому земноводные активны только в теплое время года, в холодный же период они впадают в оцепенение.

Однако наряду с признаками высокой организации (ароморфозами) у земноводных есть и признаки примитивности. Их ранние стадии развития — икринки, личинки (головастики), обитающие в водной среде, имеют много общего с ранними стадиями развития ланцетника и рыб, что ярко иллюстрирует биогенетический закон Мюллера — Геккеля. Свое название эти животные получили потому, что обязательным условием их жизни является обитание в двух средах: личиночная стадия — в воде, половозрелая — на суше. На примере земноводных — первых наземных животных — наиболее подробно изучают главнейшие системы органов и их функции, что даст возможность хорошо усвоить аналогичный материал по другим классам животных.

Класс подразделяют на отряды: безногие, хвостатые и бесхвостые.

Задание 42

• Повторить имеющийся по теме материал.

• Ответить на вопросы для самоконтроля.

• Выполнить контрольную работу № 48.

• Дать подписи к рисункам 94, 96.

• Проанализировать конспект, рисунок 95 и схему 53.

Вопросы для самоконтроля

• Какой период жизненного цикла земноводные проводят в воде и какой — на суше?

• Из каких частей состоит тело лягушки?

• Какие особенности имеет кожа лягушки?

• На какие отделы можно подразделить скелет лягушки?

• Какие кости входят в пояс передних конечностей?

• Какие кости входят в пояс задних конечностей?

• Как прикрепляются пояса конечностей к позвоночнику?

• Какие мышцы лягушки наиболее развиты?

• На какие части можно разделить переднюю и заднюю конечности лягушки и какие кости находятся в каждой из них?

• Чем питаются лягушки и как они захватывают добычу?

• Каковы особенности строения пищеварительного тракта лягушки?

• Как устроено сердце лягушки?

• Какие кровеносные сосуды впадают в левое и правое предсердия?

• Какую кровь несет полая вена и какую — легочная вена?

• Какие сосуды выносят кровь из желудочка в головной мозг?

• Какая кровь идет по легочной артерии и куда она впадает?

• Какая кровь идет по аорте?

• Где смешивается кровь у земноводных, в каких частях тела она обогащается О2 и насыщается СО2?

• Почему земноводные имеют температуру тела окружающей среды, а не свою собственную?

• Как меняются органы дыхания в процессе жизненного цикла лягушки?

• Каково происхождение жабр и легких в процессе филогенеза и онтогенеза?

• Какую роль у лягушки играют мочевой пузырь и кожа?

• Из чего образуется клоака, что в нее впадает?

• Что входит в состав внутреннего и среднего уха у лягушки?

• Как происходит процесс размножения и развитие зародыша у лягушки?

• Какой экологический фактор определяет распространение земноводных?

Контрольная работа № 48

1. Из каких отделов состоит позвоночник лягушки (шейный, грудной, туловищный, поясничный, крестцовый, хвостовой)?

2. Имеется ли в телах позвонков земноводных канал для спинного мозга (да, нет)?

3. Имеется ли грудная клетка у лягушки (да, нет)?

4. Из каких костей состоит череп лягушки (две затылочные, две лобно-теменные, глазницы, жаберные дуги, жаберные крышки)?

5. Какие кости находятся в предплечье у лягушки (локтевая, лучевая, кость предплечья)?

6. Какие кости составляют голень у лягушки (большая берцовая, малая берцовая, кость голени)?

7. Как называется отдел пищеварительной трубки, в который впадают протоки печени и поджелудочной железы у земноводных (пищевод, желудок, тонкая кишка, толстая кишка, двенадцатиперстная кишка)?

8. Из каких камер состоит сердце земноводных (предсердие, левое предсердие, правое предсердие, левый желудочек, правый желудочек, желудочек)?

9. Какая кровь течет по легочной вене (венозная, артериальная, смешанная)?

10. Какие функции выполняет мочевой пузырь у лягушки (собирает мочу, запасает воду)?

11. Какой отдел головного мозга земноводных получил большее развитие по сравнению с рыбами (передний, средний, промежуточный, продолговатый, мозжечок)?

12. Какие органы характерны для личиночной стадии лягушки (боковая линия, хвост, жабры, легкие, хорда, позвоночник, конечности)?

Класс Земноводные. Лягушка

Строение тела. Тело подразделяется на голову и туловище. Голова, утолщенная, с большой ротовой щелью, выпуклыми глазами, сзади которых две округлые барабанные перепонки. Пара наружных ноздрей, закрытых клапанами, с ними связаны внутренние ноздри — хоаны. Шея почти не выражена. Туловище уплощено в спинно-брюшной плоскости и соединено с головой подвижно. Каждая передняя конечность состоит из плеча, предплечья и четырехпалой кисти; задняя — из бедра, голени и пятипалой стопы с плавательными перепонками.

Покров. Кожа голая, с многоклеточными железами, постоянно увлажненная.

Скелет. Череп представлен костями черепной коробки и челюстными костями. Позвоночник состоит из одного шейного, семи туловищных, одного крестцового позвонка и хвостовой кости. Ребер и грудной клетки нет. Плечевой пояс представлен парными костями — лопатками, ключицами, вороньими костями и непарной костью грудины. Пояс задних конечностей состоит из парных подвздошной, седалищной и лобковой костей, образующих таз. Свободные конечности: передние включают плечевую, сросшиеся локтевую и лучевую кости, кости запястья, пясти и фаланги пальцев; задние — бедренную, сросшиеся большую и малую берцовые кости, кости предплюсны, плюсны и фаланги пальцев.

Мышцы. Хорошо развиты в связи со способностью плавать и прыгать. Это мышцы ягодичные, бедренные (двуглавая и трехглавая), икроножные.

Пищеварительная система. Ротовое отверстие, ротовая полость с мелкими зубами на верхней челюсти и протоками слюнных желез. Язык двураздельный, прикреплен передним концом к нижней челюсти и легко выбрасывается за добычей. Далее идет пищевод, желудок, кишечник, состоящий из двенадцатиперстной кишки (куда впадают протоки печени и поджелудочной железы) и тонкой кишки, прямая кишка, заканчивающаяся расширением — клоакой. Весь кишечник подвешен на особых складках брюшины — брыжейке. Лягушка захватывает пищу языком, челюстями или передними лапами.

Дыхательная система. Парные легкие, имеющие тонкие ячеистые стенки, пронизанные кровеносными капиллярами, где происходит газообмен. Дыхательные пути: ноздри, ротовая полость, гортань, легкие. Важную роль играет кожное дыхание, поэтому кожа всегда увлажнена. Воздух нагнетается в легкие ротоглоточной полостью (т. е. лягушка «заглатывает» воздух).

Кровеносная система. Состоит из трехкамерного сердца (два предсердия и один желудочек) и сосудов. Два круга кровообращения — большой и малый (легочный). Оба круга кровообращения начинаются от желудочка, в результате сокращения которого кровь разного состава поступает в три разные артерии. Первой при сокращении желудочка из него выталкивается порция венозной крови, которая попадает в кожные и легочные артерии, затем в легкие и кожу, где становится артериальной; из легких кровь поступает в легочные вены и возвращается в левое предсердие — это малый круг кровообращения. Второй при сокращении желудочка выталкивается порция смешанной крови. Она выталкивается в аорту, затем по артериям движется ко всем органам тела и возвращается по венам, приносящим венозную кровь в правое предсердие. Часть венозной крови поступает в кожу, где происходит газообмен в процессе кожного дыхания. Обогащенная кислородом кровь возвращается в вены (что делает кровь менее венозной), впадающие также в правое предсердие. Это большой круг кровообращения. Третьей порцией при сокращении желудочка сердца артериальная кровь выталкивается в сонные артерии, ведущие к головному мозгу. От мозга уже венозная кровь возвращается по яремным венам, впадающим в передние полые вены. Полые вены несут кровь в правое предсердие. Кроветворным органом является красный костный мозг, где образуются форменные элементы крови — эритроциты, лейкоциты, тромбоциты. Имеется селезенка.

Выделительная система. Парные туловищные почки, мочеточники, клоака, мочевой пузырь. В почках кровь освобождается от избытка воды, солей, мочевины, в результате чего образуется моча, стекающая по мочеточнику в клоаку, а затем в мочевой пузырь. И в канальцах, и в мочевом пузыре происходит реабсорбция (обратное всасывание) воды, поэтому мочу (даже уже находящуюся в мочевом пузыре) можно рассматривать как резервуар воды на суше, например для увлажнения кожи. Накопившаяся моча через клоаку выводится наружу.

Нервная система. Головной и спинной мозг и нервы. Головной мозг состоит из пяти отделов: передний мозг (разделенный на два полушария), промежуточный, средний, продолговатый мозг и мозжечок (слаборазвитый). Спинной мозг заключен в спинномозговой канал позвоночника.

Органы чувств. Глаза, защищенные нижним и верхним веками; органы слуха, представленные средним и внутренним ухом. Орган слуха защищен костями черепа. В барабанную полость из ротовой полости открывается евстахиева труба. Органы обоняния сообщаются с внешней средой парными ноздрями. Вкусовые почки на языке, нёбе, челюстях. Брачные призывы издают только самцы.

Размножение. Раздельнополые животные. У самки парные яичники, у самцов семенники. Оплодотворение наружное, в воде. Самкой выделяется икра (яйцеклетки), которая похожа на икру рыб, самцы выпускают на нее жидкость со сперматозоидами. Оплодотворенные яйца покрываются слизью.

Развитие. С превращением. Из яйца через 2 недели вылупляется личинка лягушки — головастик, похожий на рыбу. Через 2-3 месяца он превращается в лягушку.

Схема 53. Кровообращение земноводных (амфибий) *

Рис. 94. Скелет лягушки

Рис. 95. Кровообращение у земноводных:

А — головастик (личинка с одним кругом кровообращения), Б — взрослая особь (с двумя кругами кровообращения); I, II, III, IV — артериальные дуги жаберных артерий;

1 — правое предсердие, 2 — левое предсердие, 3 — желудочек, 4 — артериальный конус, 5 — корни аорты, 6 — спинная аорта, 7 — жабры, 8 — сонные артерии, 9 — легкие, 10 — вены, приносящие артериальную кровь из легких, 11 —легочные артерии, приносящие венозную кровь из сердца, 12 — вены, приносящие венозную кровь из всего тела,

13 — сросшиеся артериальные II и III дуги. Венозная кровь обозначена черным цветом, артериальная — белым, смешанная — заточкована

Рис. 96. Мозг лягушки

Экология земноводных

Первые наземные позвоночные животные, большинство которых живет на суше, а размножается в воде. Это влаголюбивые животные, что и определяет среду их обитания. Живущие в воде тритоны и саламандры, вероятнее всего, когда-то завершили свой жизненный цикл на стадии личинки и в этом состоянии достигли половой зрелости. Наземные животные — лягушки, жабы, квакши, чесночницы — живут не только на почве, но и на деревьях (квакша), в песках пустыни (жаба, чесночница), где они активны только ночью, а икру откладывают в лужи и временные водоемы, да и то не каждый год. Земноводные питаются насекомыми и их личинками (жуками, комарами, мухами), а также пауками. Они едят моллюсков (слизней, улиток), мальков рыб. Особенно полезны жабы, поедающие ночных насекомых и слизней, малодоступных для птиц. Травяные лягушки питаются садовыми, лесными и полевыми вредителями. Одна лягушка за лето может съесть примерно 1200 вредных насекомых. Сами земноводные являются пищей для рыб, птиц, змей, ежей, норки, хорька, выдры. Ими кормят птенцов хищные птицы. Жабы и саламандры, имеющие на коже ядовитые железы, млекопитающими и птицами не поедаются. Зимуют земноводные в укрытиях на суше или в мелководных водоемах, поэтому бесснежные холодные зимы вызывают их массовую гибель, а загрязнение и высыхание водоемов приводит к гибели потомства — икры и головастиков. Земноводных надо охранять. В Красную книгу внесено 9 видов представителей этого класса.

---

* Кожный газообмен в схему не включен!