У земноводных, как у первых позвоночных, вышедших в воздушную среду из водной, в качестве органов дыхания появляются легкие. При этом большинство видов во взрослом состоянии утрачивает жабры (у некоторых хвостатых амфибий они остаются). Однако легкие амфибий не имеют достаточно большой поверхности, чтобы в достаточной степени обеспечить ткани кислородом. Поэтому дыхание земноводных осуществляется не только легкими, но и кожей. Таким образом, можно сказать, что у взрослых земноводных в дыхании участвуют два органа: легкие и кожа. Причем через кожу некоторые виды поглощают до 50% кислорода.

Легкие земноводных представляют пару продолговатых тонкостенных мешков, имеющих внутри складки. Их стенки пронизаны густой сетью капилляров. В легких кислород из воздуха проникает в кровь, а из крови в воздух выделяется углекислый газ.

В механизме легочного дыхания у лягушек активное участие принимает ротовая полость, также в нем участвуют ноздри. Вдох происходит при опускании дна рта. При этом воздух засасывается через ноздри и попадает в ротоглоточную полость. Далее ноздри закрываются, дно рта поднимается и воздух проталкивается в легкие. Для осуществления выдоха дно рта снова опускается, ноздри открываются, и воздух выходит из легких. В выдохе также участвуют участие некоторые брюшные мышцы. Однако у земноводных нет диафрагмы, межреберных мышц, как у млекопитающих. Поэтому ведущую роль в засасывании и выбрасывании воздуха из легких играет дно глотки.

В легкие идет наиболее венозная кровь из распределительной камеры желудочка сердца. Здесь кровь насыщается кислородом, становится артериальной и возвращается в левое предсердие сердца. Таким образом, у земноводных в связи с появлением легких возникает второй круг кровообращения. Его также называют малым, или легочным.

Поскольку земноводные дышат и кожей, то кровь, которая оттекает от кожи, также является артериальной и идет в сердце. Но при этом она вливается в правое предсердие, куда попадает вся венозная кровь от тканей тела. Далее из обоих предсердий кровь попадает в желудочек сердца, где частично смешивается, так как желудочек у земноводных только один. Из-за того, что органы и ткани тела снабжаются недостаточно артериальной кровью у земноводных низкий обмен веществ, и они являются холоднокровными животными.

Кожа земноводных гладкая. На ней нет чешуи или других плотных образований. Поэтому через нее легко проникают газы. Кроме того кожа постоянно увлажнена, а это важно, так как кислород, чтобы проникнуть через кожу в кровь, должен сначала раствориться в воде. Если лягушка высохнет, то может задохнуться.

Особенно важно кожное дыхание при нахождении земноводных под водой. Благодаря ему они могут реже подниматься к поверхности. Многие лягушки зимуют под водой в состоянии оцепенения. При этом обмен веществ замедляется, и им не нужно много кислорода, а тот, который необходим, они получают из воды через кожу.

У головастиков (личинок лягушек) и некоторых видов земноводных в качестве органов дыхания имеются наружные или внутренние жабры. У головастиков сначала появляются внешние жабры, потом они становятся внутренними. По мере метаморфоза (превращения его в лягушку) образуются легкие, а жабры рассасываются.

Земноводные (они же амфибии ) - первые появившиеся в процессе эволюции наземные позвоночные. При этом они все еще сохраняют тесную связь с водной средой, обычно живя в ней на личиночной стадии. Типичные представители земноводных - лягушки, жабы, тритоны, саламандры. Наиболее разнообразны в тропических лесах, так как там тепло и сыро. Среди амфибий нет морских видов.

Общая характеристика земноводных

Земноводные - это немногочисленная группа животных, насчитывающая около 5000 видов (по другим источникам около 3000). Их разделяют на три отряда: Хвостатые, Бесхвостые, Безногие . Привычные нам лягушки и жабы принадлежат бесхвостым, тритоны - хвостатым.

У амфибий появляются парные пятипалые конечности, представляющие собой многочленные рычаги. Передняя конечность состоит из плеча, предплечья, кисти. Задняя конечность - из бедра, голени, стопы.

У большинства взрослых земноводных в качестве органов дыхания развиваются легкие. Однако они не столь совершенны, как у более высокоорганизованных групп позвоночных. Поэтом в жизнедеятельность амфибий большую роль имеет кожное дыхание.

Появление в процессе эволюции легких сопровождалось появлением второго круга кровообращения и трехкамерного сердца. Хотя есть второй круг кровообращения, из-за трехкамерного сердца не происходит полного разделения венозной и артериальной крови. Поэтому к большинству органов поступает смешанная кровь.

Глаза имеют не только веки, но и слезные железы для смачивания и очищения.

Появляется среднее ухо с барабанной перепонкой. (У рыб только внутреннее.) Барабанные перепонки видны, находятся по бокам головы позади глаз.

Кожа голая, покрыта слизью, в ней много желез. Не предохраняет от потери воды, поэтому живут близ водоемов. Слизь защищает кожу от высыхания и бактерий. Кожа состоит из эпидермиса и дермы. Через кожу также всасывается вода. Кожные железы многоклеточные, у рыб одноклеточные.

Из-за неполного разделения артериальной и венозной крови, а также несовершенного легочного дыхания обмен веществ у земноводных медленный, как и у рыб. Они также относятся к холоднокровным животным.

Размножаются амфибии в воде. Индивидуальной развитие протекает с превращением (метаморфозом). Личинка лягушек называется головастиком .

Земноводные появились около 350 млн лет назад (в конце девонского периода) от древних кистеперых рыб. Их расцвет произошел 200 млн лет назад, когда Землю покрывали огромные болота.

Опорно-двигательная система земноводных

В скелете земноводных меньше костей, чем у рыб, так как многие кости срастаются, другие же остаются хрящами. Таким образом, их скелет легче, чем у рыб, что важно для обитания в воздушной среде, которая является менее плотной, чем водная.

Мозговой череп срастается с верхними челюстями. Подвижной остается только нижняя челюсть. В черепе сохраняется много хрящей, которые не окостеневают.

Опорно-двигательная система земноводных имеет схожа с таковой рыб, но имеет ряд ключевых прогрессивных отличий. Так, в отличие от рыб, череп и позвоночник подвижно сочленены, что обеспечивает подвижность головы относительно шеи. Впервые появляется шейный отдел позвоночника, состоящий из одного позвонка. Однако подвижность головы не большая, лягушки могут только наклонять голову. Хотя у них и есть шейный позвонок, во внешнем виде тела шеи нет.

У земноводных позвоночник состоит из большего количества отделов, чем у рыб. Если у рыб их только два (туловищный и хвостовой), то у земноводных четыре отдела позвоночника: шейный (1 позвонок), туловищный (7), крестцовый (1), хвостовой (одна хвостовая кость у бесхвостых или ряд отдельных позвонков у хвостатых амфибий). У бесхвостых амфибий происходит срастание хвостовых позвонков в одну кость.

Конечности земноводных сложные. Передние состоят из плеча, предплечья и кисти. Кисть состоит из запястья, пясти и фаланг пальцев. Задние конечности состоят из бедра, голени и стопы. Стопа состоит из предплюсны, плюсны и фаланг пальцев.

Пояса конечностей служат для опорой для скелета конечностей. Пояс передней конечности земноводного состоит из лопатки, ключицы, вороньей кости (коракоида), общей для поясов обеих передних конечностей грудины. Ключицы и коракоиды сращены с грудиной. Из-за отсутствия или недоразвития ребер, пояса лежат в толще мускулатуры и никак опосредовано не прикреплены к позвоночнику.

Пояса задних конечностей состоят из седалищных и подвздошных костей, а также лобковых хрящей. Срастаясь, они сочленяются с боковыми отростками крестцового позвонка.

Ребра, если есть, короткие, грудной клетки не образуют. У хвостатых амфибий ребра короткие, у бесхвостых их нет.

У бесхвостых земноводных локтевая и лучевая кости срастаются, также срастаются кости голени.

Мышцы земноводных имеют более сложное строение, чем у рыб. Мышцы конечностей и головы специализированы. Мышечные пласты распадаются на отдельные мускулы, которые обеспечивают движение одних частей тела относительно других. Земноводные не только плавают, но и прыгают, ходят, ползают.

Пищеварительная система земноводных

Общий план строения пищеварительной системы земноводных сходен с рыбьей. Однако появляются некоторые новшевства.

Передний коней языка лягушек прирастает к нижней челюсти, а задний остается свободным. Такое строение языка позволяет ловить им добычу.

У земноводных появляются слюнные железы. Их секрет смачивает пищу, но никак не переваривает ее, так как не содержит пищеварительных ферментов. На челюстях бывают конические зубы. Они служат для удержания пищи.

За ротоглоточной полостью находится короткий пищевод, открывающийся в желудок. Здесь пища частично переваривается. Первый отдел тонкого кишечника - двенадцатиперстная кишка. В нее открывается единых проток, куда попадают секреты печени, желчного пузыря и поджелудочной железы. В тонком кишечнике переваривание пищи завершается, и питательные вещества всасываются в кровь.

Непереваренные остатки пищи попадают в толстый кишечник, откуда перемещаются в клоаку, представляющую собой расширение кишечника. В клоаку также открываются протоки выделительной и половой систем. Из нее непереваренные остатки попадают во внешнюю среду. У рыб клоаки нет.

Взрослые земноводные питаются животной пищей, чаще всего различными насекомыми. Головастики питаются планктоном и растительной пищей.

1 Правое предсердие, 2 Печень, 3 Аорта, 4 Яйцеклетки, 5 Толстый кишечник, 6 Левое предсердие, 7 Желудочек сердца, 8 Желудок, 9 Левое легкое, 10 Желчный пузырь, 11 Тонкий кишечник, 12 Клоака

Дыхательная система земноводных

Личинки земноводных (головастики) имеют жабры и один круг кровообращения (как у рыб).

У взрослых земноводных появляются легкие, представляющие собой вытянутые мешочки с тонкими эластичными стенками, имеющими ячеистое строение. В стенках находится сеть капилляров. Дыхательная поверхность легких мала, поэтому в процессе дыхания участвует и голая кожа земноводных. Через нее поступает до 50% кислорода.

Механизм вдоха и выдоха обеспечивается поднятием и опусканием дна ротовой полости. При опускании происходит вдох через ноздри, при поднятии - воздух проталкивается в легкие, при этом ноздри закрыты. Выдох осуществляется также при поднятии дна рта, но при этом ноздри открыты, и воздух выходит через них. Также при выдохе сокращаются брюшные мышцы.

В легких осуществляется газообмен за счет разницы концентраций газов в крови и воздухе.

Легкие земноводных недостаточно хорошо развиты, чтобы полноценно обеспечивать газообмен. Поэтому важно кожное дыхание. Высыхание амфибий может привести к тому, что они задохнутся. Кислород сначала растворяется в покрывающей кожу жидкости, а затем диффундирует в кровь. Углекислый газ также сначала оказывается в жидкости.

У земноводных, в отличие от рыб, носовая полость стала сквозной и используется при дыхании.

Под водой лягушки дышат только кожей.

Кровеносная система земноводных

Появляется второй круг кровообращения. Он проходит через легкие и называется легочным, а также малым кругом кровообращения. Первый круг кровообращения, проходящий через все органы тела, называется большим.

Сердце земноводных трехкамерное, состоит из двух предсердий и одного желудочка.

В правое предсердие поступает венозная кровь от органов тела, а также артериальная от кожи. В левое предсердие поступает артериальная кровь от легких. Сосуд, впадающий в левое предсердие, называется легочной веной .

Сокращение предсердий выталкивает кровь в общий желудочек сердца. Здесь кровь частично смешивается.

Из желудочка по отдельным сосудам кровь направляется в легкие, в ткани тела, к голове. В легкие по легочным артериям поступает наиболее венозная кровь из желудочка. К голове же идет почти чистая артериальная. Наиболее смешанная кровь, поступающая в туловище, изливается из желудочка в аорту.

Такое разделение крови достигается особым расположением сосудов, выходящим от распределительной камеры сердца, куда кровь попадает из желудочка. Когда выталкивается первая порция крови, то она заполняет наиболее близкие сосуды. И это кровь наиболее венозная, которая попадает в легочные артерии, идет в легкие и кожу, где обогащается кислородом. Из легких кровь возвращается в левое предсердие. Следующая порция крови - смешанная - попадает в дуги аорты, идущие к органам тела. Наиболее артериальная кровь попадает в дальнюю пару сосудов (сонные артерии) и направляется к голове.

Выделительная система земноводных

Почки у земноводных туловищные, имеют продолговатую форму. Моча поступает в мочеточники, далее по стенке клоаки стекает в мочевой пузырь. Когда мочевой пузырь сокращается, моча изливается в клоаку и далее наружу.

Продуктом выделения является мочевина. Для ее выведения требуется меньше воды, чем для выведения аммиака (который образуется у рыб).

В почечных канальцах почек происходит обратное всасывание воды, что важно для ее сбережения в условиях воздушной среды.

Нервная система и органы чувств земноводных

Ключевых изменений в нервной системе земноводный по-сравнению с рыбами не произошло. Однако передний мозг земноводных сильнее развит и разделен на два полушария. Но у них хуже развит мозжечок, так как амфибиям не надо поддерживать равновесие в воде.

Воздух прозрачнее воды, поэтому ведущая роль у земноводных играет зрение. Они видят дальше рыб, их хрусталик более плоский. Есть веки и мигательные перепонки (или верхнее неподвижное веко и нижнее прозрачное подвижное).

В воздухе звуковые волны распространяются хуже, чем в воде. Поэтому появляется необходимость в среднем ухе, представляющем собой трубочку с барабанной перепонкой (видны как пара тонких круглых пленок позади глаз лягушки). От барабанной перепонки звуковые колебания через слуховую косточку передаются внутреннему уху. Евстахиева труба соединяет полость среднего уха с ротовой полостью. Это позволяет ослаблять перепады давления на барабанную перепонку.

Размножение и развитие земноводных

Лягушки начинают размножаться в возрасте около 3 лет. Оплодотворение наружное.

Самцы выделяют семенную жидкость. У многих лягушек самцы закрепляются на спинах самок и пока самка выметывает икру в течение нескольких дней, поливают ее семенной жидкостью.

Земноводные мечут меньше икры, чем рыбы. Гроздья икры прикрепляются к водным растениям или плавают.

Слизистая оболочка икринки в воде сильно разбухает, преломляет солнечный свет и нагревается, что способствует более быстрому развитию зародыша.

Развитие эмбрионов лягушки в икринках

В каждой икринке развивается зародыш (у лягушек обычно около 10 дней). Вышедшая из икринки личинка называется головастиком. Он имеет много признаков, схожих с рыбами (двухкамерное сердце и один круг кровообращение, дыхание с помощью жабр, орган боковой линии). Сначала головастик имеет наружные жабры, которые потом становятся внутренними. Появляются задние конечности, потом передние. Появляются легкие и второй круг кровообращения. В конце метаморфоза рассасывается хвост.

Стадия головастика длится обычно несколько месяцев. Головастики питаются растительной пищей.

Инструкция

В переводе с греческого языка слово «амфибии» означает «двоякоживущие». Термин «амфибии» обычно используется в научной среде, а в обычной жизни этих существ называют земноводными. Оно : большинство из них прекрасно себя чувствуют как на земле, так и в воде. К представителям этого нехитрого класса животных относятся лягушки, жабы, тритоны, саламандры и их головастики. В настоящее время на Земле насчитывается более 4500 видов различных амфибий. В свою очередь, разделяются на три отряда, которые четко разграничиваются между собой. Любопытно, что представители одной группы практически не похожи на своих «соседей», что приводит к некоторым сомнениям относительно их родства.

Самый многочисленный отряд земноводных – бесхвостые амфибии. Их еще иногда называют прыгающими . Эта группа животных насчитывает более 75% всех видов земноводных. К ним относятся лягушки и жабы. Название этого отряда говорит само за себя: эти животные не имеют хвоста и передвигаются исключительно при помощи прыжков. Второй, менее многочисленный, отряд земноводных получил название хвостатых амфибий. Его представители своим внешним видом напоминают ящериц, но с лягушачьей головой и влажной, как у лягушек, кожей. Представители данного отряда в процессе эволюции сохранили свой хвост. К ним относятся тритоны и саламандры.

Самым малочисленным и наименее изученным отрядом являются амфибии. С виду это очень странные создания, не имеющие не только хвоста, но и всех своих конечностей. К ним относятся червяги (мелкозубая червяга, разнозубая червяга и т.д.) и рыбозмеи. Данный отряд включает в себя всего лишь 184 вида животных и известен своим существованием еще в ранний юрский период. Эти уникальные создания встречаются не так часто, как это может показаться. Ареал их распространения – тропики и субтропики Юго-Восточной Азии, Латинской Америки и Африки. Среди безногих амфибий есть виды, полностью приспособленные к воде, но это уже единичные случаи.

Подавляющее большинство всех земноводных животных обитают в местах с повышенной влажностью и чередуют свое пребывание в воде с периодическими вылазками на сушу. Но встречаются и такие виды земноводных, кто львиную долю своей жизни проводит исключительно на деревьях (например, древесные лягушки). Как было сказано выше, амфибии – самые примитивные позвоночные животные в мире: они должным образом не приспособлены к обитанию исключительно на суше, поскольку интенсивность их метаболизма (обмена веществ) невелика. Их образ жизни полностью и целиком зависит от внешних факторов: изменение условий окружающей среды играет в жизни земноводных животных фатальную роль.

Земноводным, как правило, присуща смена среды при развитии, поскольку большинство их сохраняет свойственный рыбам способ размножения в воде путем откладки икры и наружное оплодотворение. Эта наиболее характерная черта земноводных приводит к тому, что они в период размножения идут в водоем.

Яйца земноводных, как и рыб, имеют лишь слизистые оболочки, защищающие от высыхания только весьма непродолжительное время, и вода, необходимая зародышу для развития, поступает в развивающееся яйцо из окружающей среды. Однако у земноводных наружное оплодотворение имеет ряд особенностей. Самец всегда тем или иным способом обхватывает самку. Как приспособление к более крепкому обхватыванию у самцов развиваются различные выросты, шипы, «мозоли» и т. д., чаще всего сглаживающиеся или исчезающие по окончании периода размножения. Самцы, по сравнению с самками, имеют более развитую мускулатуру передних лап и тяжелый скелет. Такое спаривание земноводных при наружном оплодотворении обеспечивает одновременное выделение яиц и спермы, что увеличивает процент оплодотворения яиц.

Метаморфоз, как и развитие в водной среде и наружное оплодотворение, в известной мере унаследован земноводными от их рыбообразных предков. Но, в отличие от рыб, органы дыхания, передвижения и пищеварения у личинок земноводных отличны от таковых у взрослых. Это связано с тем, что у рыб взрослый организм и малек обитают в одной и той же среде, а у земноводных в процессе развития происходит смена среды обитания.

В связи с этим у личинок земноводных, обладающих рядом признаков водных животных, уже на ранних стадиях развития, задолго до конца метаморфоза, начинают развиваться признаки, характерные для наземного организма. У лягушек примерно за месяц до конца метаморфоза появляются зачатки передних и задних конечностей. В то же время у головастиков уже прорываются внутренние ноздри, имеются голосовая щель, прикрытая надгортанником, гортань и парные тонкостенные сосудистые мешки — легкие. Вскоре возникает перегородка в предсердии и формируется малый круг кровообращения и т. д. Другими словами, у вполне водной личинки уже заложены черты взрослого наземного организма.

Среди ныне живущих земноводных, в связи с особенностями их организации и образом жизни, существует значительное разнообразие в биологии размножения.

Тесты

704-01. Что отсутствует в скелете представителей класса Земноводные?
А) плечевой пояс конечностей
Б) кости задних конечностей
В) грудная клетка
Г) череп

Ответ

704-02. Определите правильную последовательность процессов, характерных для развития прудовой лягушки.
А) оплодотворение > откладывание икры в воду > созревание икринки > выход маленькой лягушки
Б) откладывание икры в воду > оплодотворение > развитие головастика > появление маленькой лягушки
В) оплодотворение > перемещение икры на сушу > развитие личинки > развитие лягушки
Г) откладывание неоплодотворённой икры в воду > развитие личинки > развитие лягушки

Ответ

704-03. Верны ли суждения о земноводных?
1. К земноводным относятся лягушки, жабы, ящерицы, тритоны.
2. Земноводные живут в воде, и только в период размножения они переходят жить на сушу.
А) верно только 1
Б) верно только 2
В) верны оба суждения
Г) оба суждения неверны

Ответ

704-04. Верны ли суждения о процессах жизнедеятельности земноводных?
1. Лёгкие у земноводных развиты слабо, дополнительный газообмен происходит через влажную кожу.
2. С появлением лёгких у земноводных сформировался второй круг кровообращения.
А) верно только 1
Б) верно только 2
В) верны оба суждения
Г) оба суждения неверны

Ответ

704-05. В процессе эволюции непосредственные предки представителей класса, к которым относится изображённое животное, первыми приобрели

А) два круга кровообращения
Б) хорду
В) внутренний костный скелет
Г) головной мозг

Ответ

704-06. Сердце головастика по строению напоминает сердце
А) рыбы
Б) моллюска
В) взрослого земноводного
Г) взрослого пресмыкающегося

Ответ

704-07. Личинки земноводных сходны с рыбами тем, что у них имеются
А) грудные плавники
Б) брюшные плавники
В) наружные жабры
Г) органы боковой линии

Ответ

704-08. К классу земноводных не относится животное, которое на рисунке обозначено буквой

Ответ

704-9. Жабы, в отличие от лягушек, могут жить вдали от водоема. Чем это можно объяснить?
А) Они размножаются на суше.
Б) У них лучше развиты легкие и более сухая кожа.
В) У них короткие задние конечности и длинные передние.
Г) Они питаются наземными беспозвоночными животными.

Ответ

704-10. Какой орган у лягушки участвует в дыхании?
А) почки
Б) кожа
В) сердце
Г) желудок

Ответ

704-11. Верны ли следующие суждения о размножении и развитии земноводных?
1. После зимней спячки все земноводные скапливаются в укромных местах под корягами и корнями деревьев, там происходит их размножение.
2. На личиночной стадии развития земноводные имеют двухкамерное сердце и один круг кровообращения.
А) верно только 1
Б) верно только 2
В) верны оба суждения
Г) оба суждения неверны

Ответ

704-12. Верны ли суждения о развитии земноводных?
1. Личинка земноводных не похожа на взрослое животное.
2. На ранних стадиях развития головастики имеют боковую линию, двухкамерное сердце и один круг кровообращения.
А) верно только 1
Б) верно только 2
В) верны оба суждения
Г) оба суждения неверны

Ответ

704-13. Лёгочное дыхание у земноводных осуществляется благодаря
А) глотательным движениям
Б) сердечным сокращениям
В) изменению объёма грудной полости тела
Г) растягиванию горла

Ответ

704-14. Органы слуха земноводных представлены
А) резонаторами
Б) наружным ухом
В) средним ухом
Г) средним и внутренним ухом

Ответ

704-15. Какая пара признаков отличает представителей класса Земноводные от других позвоночных животных?
А) легочное дыхание и наличие почек
Б) позвоночник из нескольких отделов и передние конечности
В) голая кожа и развитие с превращением
Г) замкнутая система кровообращения и трехкамерное сердце