ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛАССА ЗЕМНОВОДНЫХ ИЛИ АМФИБИЙ
ПЛАН
1. Общая характеристика класса земноводных.
2. Внешнее строение земноводных в связи с образом жизни
3. Внутреннее строение земноводных
4. Значение и охрана земноводных
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛАССА ЗЕМНОВОДНЫХ ИЛИ АМФИБИЙ
В классе земноводных известно около 2600 видов животных, личинки которых развиваются в водной среде, а взрослые формы могут жить как в воде, так и на суше. Амфибии распространены повсеместно, но более многочисленны они в широтах с теплым влажным климатом. Обычные места их обитания – берега пресных водоёмов и сырые почвы тропиков и субтропиков. В тропических лесах многие виды перешли к древесному образу жизни. В то же время некоторые виды приспособились к засушливым условиям обитания и встречаются в пустынях (в оазисах). Земноводные сохранили многие черты своих чисто водных предков, но наряду с этим приобрели и ряд признаков, свойственных настоящим наземным позвоночным:
1. Неокончательно порвали с водной средой, т.к. икра без защитных оболочек.
2. Для хвостатых и бесхвостых характерно личиночное развитие с жаберным дыханием в пресной воде и их метаморфоз во взрослую особь, дышащую легкими. У безногих по вылуплении личинка принимает вид взрослого животного.
2. Кровеносная система характеризуется двумя кругами кровообращения. Сердце трёхкамерное (один желудочек и два предсердия)
3. Для взрослых земноводных характерны парные конечности с шарнирными суставами. Конечности пятипалые.
4. Череп двумя затылочными мыщелками соединяется подвижно с шейным позвонком.
5. Тазовый пояс плотно причленяется к поперечным отросткам крестцового позвонка
6. Глаза имеют подвижные веки
7. Передний мозг увеличивается и разделяется на два полушария
8. Кожа голая, проницаема для воды и газов.
9. Почки, как у рыб, первичные (мезонефрические)
10. Орган слуха, имеющий наряду с внутренним ещё и среднее ухо (барабанная полость), в котором располагается слуховая косточка – стремя, приспособлен для улавливания звуковых волн воздушной среды.
11. Температура тела непостоянная (пойкилотермия), зависит от температуры окружающей среды и лишь слегка превышает последнюю.
Внешний видих разнообразен. Туловище может быть удлиненным (у хвостатых), укороченным и приплюснутым (у бесхвостых), а также червеобразным (у безногих). Голова с туловищем у земноводных соединяется подвижно, хотя шейный отдел внешне не выражен.
Кожаамфибий лишена чешуйчатого покрова, она тонкая, голая, влажная, с большим количеством разных желез очень богата капиллярами. Выделения кожных желез обеспечивают постоянное присутствие на коже жидкой пленки, которая предохраняет тело от иссушения и без которой невозможен газообмен при кожном дыхании. Секрет некоторых желез обладает бактерицидными свойствами и препятствует проникновению через кожу патогенных микробов. Выделения ядовитых кожных желез защищают амфибий от хищников. В 1869г появилось первое упоминание о кожном секрете черной лягушки кокои, по токсичности превосходящим яд кураре. Окраска покровов земноводных обычно защитная, соответствует фону той среды, где обитают животные. Некоторые из них, например, зеленые древесные квакши, могут менять окраску под цвет поверхности, на которой они находятся.
Скелетамфибий состоит из черепа, позвоночника, костей конечностей и их поясов. Мозговая коробка в течение всей жизни животного остается хрящевой. Костей в черепе немного. Висцеральный отдел черепа также остается почти хрящевым. Из имеющихся костей этого отдела наиболее развиты парные кости верхней и нижней челюсти. На верхней челюсти у лягушек есть зубы, а у жаб их нет. Брызгальце, которое является рудиментом жаберной щели превращается в полость среднего уха.
Позвоночник земноводных дифференцирован сильнее, чем у рыб. Он подразделяется на шейный, туловищный, крестцовый и хвостовой отделы. Вшейном отделе один позвонок. Он соединяется с черепом посредством двух сочленовных ямок, находящихся на теле позвонка. Туловищный отдел амфибий содержит большое число позвонков: от 7 (у бесхвостых) до 100 (у безногих). При этом у бесхвостых ребер нет, а у безногих они короткие. Крестцовый позвонок один, с длинными отростками, к которым причленяются подвздошные кости таза. Хвостовой отдел хорошо развит лишь у хвостатых, у безногих он мал, а у бесхвостых представлен только одной костью (уростилем).
Плечевой пояс земноводных, всвязи сотсутствием у них ребер и грудной клетки, лежит свободно в толще мускулатуры. Верхняя его часть представлена лопаткой, а нижняя — коракоидом. У бесхвостых имеется еще тонкая палочковидная ключица.
Тазовый пояс образован тремя парными костями: подвздошными, лобковыми и седалищными, которые, соединяясь своими концами, формируют вертлужную впадину.
Скелет парной пятипалой конечности в схеме состоит из трех отделов: плеча (плечевая кость), предплечья (локтевая и лучевая кости) и кисти (кости запястья, пясти и фаланг пальцев).
Скелет задней конечности включает три отдела: бедро (бедренная кость), голень (большая и малая берцовые кости), стопа - (кости предплюсны, плюсны и фаланг пальцев). У бесхвостых в результате срастания костей предплечья и запястья, а также голени и предплюсны.
Мускулатура.По сравнению с рыбами у земноводных только часть туловищной мускулатуры сохраняет сегментированное лентовидное строение, развиваются специализированные мышцы. У лягушки, например, более 350 мускулов. Наиболее крупные и мощные из них связаны со свободными конечностями. Анатомическая перестройка скелета и мышечной системы, связанная с выходом земноводных на сушу, обеспечивает им возможность существования в наземных условиях. Однако скорость и маневренность движений, уровень приспособленности в целом невысоки.
Пищеварительная система.Плотоядны. Пищей являются различные ракообразные, паукообразные, насекомые, черви, моллюски и т.д.. Водные амфибии питаются водными беспозвоночными, личинки - растениями и дендритом. Пищеварительная система начинается широкой ротовой щелью, которая ведет в обширную ротоглоточную полость. В нее открываются протоки слюнных желез (только для смачивания пищи), гортанная щель, внутренние ноздри (хоаны) и отверстия евстахиевых труб, соединяющих глотку с полостью среднего уха. На дне ротоглоточной полости помещается настоящий язык, имеющий собственную мускулатуру. У лягушек он прикреплен к передней части нижней челюсти и может выбрасываться изо рта свободным концом, который в спокойном состоянии обращен внутрь. У всех амфибий язык выделяет клейкое вещество и служит для ловли мелких насекомых. Зубы имеются не у всех видов. В проталкивании пищевого комка из ротоглоточной области в пищевод принимают участие глаза. Сокращением мышц земноводные втягивают в глубь ротовой полости глазные яблоки, которые давят на пищу и продвигают ее. Короткий пищевод впадает в слабо выраженный желудок. Собственно кишечник у амфибий длиннее, чем у рыб. Он подразделяется на тонкую, толстую и прямую кишки. В тонкую кишку поступает секрет поджелудочной железы и желчь, вырабатываемая печенью. Резкой границы между тонкой и толстой кишками у земноводных нет. Прямая кишка хорошо обособлена, открывается в клоаку, в которую впадают также отверстия половых путей и проток мочевого пузыря.
Дыханиевзрослых земноводных осуществляется при участии легких и кожи. Легкие — парные тонкостенные мешки с ячеистыми стенками. В связи с несовершенством легких значение кожного дыхания у амфибий очень велико. У зеленой лягушки, например, через кожу поступает около 51% кислорода. Личинки земноводных дышат при помощи ветвистых наружных жабр, которые у подавляющего большинства видов при переходе во взрослое состояние исчезают. Механизм легочного дыхания своеобразен: роль насоса выполняет ротоглоточная полость, дно которой то опускается (воздух при открытых ноздрях засасывается), то поднимается (воздух при закрытых ноздрях проталкивается в легкие).
Кровеносная системаземноводных устроена сложнее, чем у рыб. В связи с воздушным дыханием амфибии имеют два круга кровообращения. Сердце трехкамерное, состоит из двух предсердий и одного желудочка. Предсердия сообщаются с желудочком одним общим отверстием. От желудочка сердца отходит артериальный конус, распределяющий кровь в артериальные сосуды. Они несут кровь к различным участкам тела. К сердцу кровь поступает по венам, которые, расширяясь, образуют венозный синус, открывающийся в правое предсердие.
Нервная системаземноводных по сравнению с таковой у рыб имеет ряд прогрессивных черт. У амфибий велика роль автономии спинного мозга. Головной мозг почти не увеличивается по сравнению с рыбами. Качественный состав изменяется. Идет дальнейшая дифференцировка. Так, головной мозг отличается увеличением переднего мозга, его разделением на полушария. Все больше и больше центры управления переходят в передний мозг. Мозжечок очень слабо развит. Поведение амфибий несложно и основано главным образом на безусловных рефлексах. Условные рефлексы вырабатываются медленно и быстро угасают.
Орган вкуса сосредоточен только во рту - не очень развит. Около заднего края рта расположены резонаторы, или голосовые мешки, которые при квакании раздуваются, усиливая звуки.
Органы зрения земноводных в связи с особенностями видения в воздушной среде имеют выпуклую роговицу, двояковыпуклый линзовидный хрусталик и подвижные веки, защищающие глаза от высыхания и загрязнения. Кроме верхнего и нижнего века у амфибий присутствует еще и третье веко, или мигательная перепонка. Она расположена в переднем углу глаза.
Органы слухаземноводных устроены сложнее, чем у рыб, имеются внутреннее и среднее ухо. Среднее ухо сообщается с глоткой каналом — евстахиевой трубой. От внешней среды оно отделено барабанной перепонкой.
Органы обоняния представлены парными обонятельными капсулами - слабо развиты. У лягушек появляется Якобсонов орган, крыша ротовой полости имеет углубления. Они снабжены большим количеством нервных окончаний, которые сообщаются с наружной средой через наружные ноздри. От обонятельных капсул отходят и внутренние ноздри (хоаны), которые открываются в ротоглоточную полость.
Орган боковой линииразвит у личинок всех амфибий. Во взрослом состоянии боковая линия сохраняется только у водных хвостатых амфибий и немногих водных бесхвостых. Чувствующие клетки этого органа расположены в коже поверхностно, а не в углубленном канале, как у рыб.
Органы выделениявзрослых земноводных представлены парой туловищных почек. От каждой из них отходит по одному мочеточнику. Выводимая через них моча сначала попадает в клоаку, а оттуда в мочевой пузырь. При наполнении пузыря моча вновь попадает в клоаку, а из нее наружу.
Органы размноженияземноводных устроены относительно просто. Парные семенники расположены близ почек. Их выносящие протоки проходят через верхний отдел почек и впадают в мочеточники, по которым, таким образом, наружу выводятся и моча, и мужские половые продукты. Большие парные яичники самок лежат в полости тела. Созревшие яйца вначале выпадают в полость тела, а затем попадают в воронкообразные начальные отделы яйцеводов. Проходя по трубам яйцеводов, икринки покрываются прозрачной толстой слизистой оболочкой. Яйцеводы открываются в клоаку.
Самки большинства видов бесхвостых земноводных выметывают икру в воду, где ее оплодотворяют самцы. У хвостатых земноводных возможно внутреннее оплодотворение яиц. Так, самец тритона откладывает на водные растения комочки семени, находящиеся в слизистом мешочке, — сперматофоры. Самка, найдя сперматофор, захватывает его краями клоаки, освобождает от оболочки и втягивает внутрь. В редких случаях в связи с условиями жизни личинки амфибий развиваются вне воды. Например, сумчатые лягушки оплодотворённые яйца помещают в складки кожи на спине, откуда выходят уже заканчивающие превращение лягушата. Единичным видам свойственно живорождение (саламандрам).
Развитиеземноводных происходит с метаморфозом — превращением. Из икринок выходят личинки, которые являются настоящими водными животными. Дыхание у них жаберное, кровеносная система сходна с кровеносной системой рыб, имеются органы боковой линии. В воде они передвигаются в основном за счет движения уплощенного хвоста, отороченного плавником. В процессе своего развития личинка претерпевает метаморфоз: появляются парные конечности наземного типа; жаберное дыхание заменяется легочным; развиваются два круга кровообращения — большой и малый; у бесхвостых амфибий редуцируется хвост.
Класс земноводныхвключает в себя 3 отряда: Хвостатые (тритоны и саламандры, Бесхвостые (лягушки и жабы) иБезногие амфибии (червяги и протей)
Самцы остромордой лягушки весной, в период размножения, находясь в воде, приобретают своеобразный брачный наряд - красивую лазурно-голубую окраску. Но, вынув их из воды, мы увидим снова невзрачных лягушек. Лягушки могут приносить пользу и вред в зависимости от того, где живут. Лягушки, живущие в прудах, где выращивают рыбу (зеркального карпа, серебристого карася, линя), приносят вред, так как поедают икру и мальков этих рыб. Жабу легко отличить от лягушки по шероховатой бугристой коже. У неё совсем нет зубов, а у лягушки на верхней челюсти есть зубы; по краям головы у жабы находятся кожные железы, выделяющие ядовитую жидкость. Попадая на кожу человека, эта жидкость не причиняет вреда, но следует опасаться попадания её в глаза. Икра жабы имеет форму шнура, а лягушки - комка.
Очень интересна биология жабы-повитухи. Эта жаба водится в Западной Украине. Она называется так потому, что самец подхватывает икру, которую мечет самка, несколько раз оборачивает шнур яиц вокруг своих задних ног и прячется с ним в сырое, укромное место, где-нибудь под кустом, недалеко от воды. Там он сидит неподвижно несколько дней и почти не питается, разве только съест случайно залетевшее насекомое. Потом он переходит в воду, начинает энергично плавать, икринки лопаются и из них появляются головастики, которые превращаются в жаб и выходят на землю.
Таким образом, у жабы-повитухи проявляется инстинкт заботы о своем потомстве
Самая крупная из жаб — это жаба-ага, которая живет в Центральной и Южной Америке. Длина ее 25 см, ширина 12 см, а весит она до 1 кг. В нашем живом уголке ее нет. Она живет в некоторых зоопарках, например в Московском. Если кто-нибудь из вас побывает там, обязательно посмотрите жабу-агу. Жаба-ага уничтожает вредителей тропических сельскохозяйственных культур. Поэтому в 30-х годах нашего столетия 150 таких жаб на самолете доставили на Гавайские острова для охраны плантаций сахарного тростника. Впоследствии эти жабы расселились во многих местах с тропическим климатом, но попытки продвинуть этих полезных животных к северу оказались безуспешными.
Значение. Сравнительно с другими позвоночными земноводные имеют небольшое практическое значение. В общем, земноводные полезны для человека.
· Лягушки и жабы уничтожают много беспозвоночных животных – вредителей сельского и лесного хозяйства, членистоногих, моллюсков.
· Водные виды поедают личинок вредных насекомых и животных, распространяющих болезни. Так, тритоны уничтожают личинок комаров. Польза амфибий, особенно жаб, усиливается тем, что они активны, когда спит большинство насекомоядных птиц. В горьковской области одна травяная лягушка съедает за сутки в среднем 7 животных – вредителей сельского и лесного хозяйства, а за 6 месяцев периода бодрствования – около 1200.
· Некоторые амфибии служат пищей для ценных пушных хищников, например для черного хоря и енотовидной собаки (65% лягушек).
· Лягушками и головастиками кормятся и многие птицы – утки, журавли и др.. Есть опыт разведения головастиков для корма домашних уток.
· В некоторых странах население употребляет в пищу мясо крупных саламандр и лягушек. В ряде стран запрещена добыча амфибий без специальных разрешений.
· Известны случаи преднамеренного завоза и выпуска жаб для биологической борьбы с вредителями сельского хозяйства.
· Лягушек в громадном количестве используют для научных и учебных целей.
· Реальная отрицательная роль амфибий практически не установлена. Озёрная лягушка поедает молодь рыб.
· В 1904г российский академик Н.П.Кравцов впервые разработал метод получения лекарств из секрета, вырабатываемого железами жаб. Полученные лекарства использовались для лечения заболеваний сердца.
Необходимость бережного отношения к амфибиям подчёркивается тем, что 8 видов их из фауны нашей страны занесены в «Красную книгу». Среди них уссурийский когтистый и карпатский тритоны, кавказская саламандра, камышовая жаба и некоторые другие. На территории Орловской области – обыкновенная квакша - окраска может быть очень изменчива – молочно белой, лимонной, сиреневой и почти чёрной. Встречается очень редко (Кромы, Новосиль, Шаблыкино, Знаменское).
Земноводные произошли от кистепёрых рыб. Приспособление рыб к жизни на суше сопровождалось крупными ароморфозами: преобразованием плавника в ходильную конечность, дифференцировка мускулатуры, развитием органа воздушного дыхания – легких и второго круга кровообращения, разрывом прочной связи между черепом и позвоночником. Усовершенствование этих новообразований привело к широкому расселению позвоночных на суше. Современные формы амфибий появились в конце юрского – начале мелового периода мезозойской эры.