40. Класс Земноводные, или Амфибии: общая характеристика. Среда обитания, внешнее строение и скелет земноводных

Определения и обозначения

Земноводные, или амфибии, — позвоночные животные, жизненный цикл которых связан с водой и сушей. Обычно размножение и раннее развитие происходят в воде, а взрослые особи могут выходить на сушу. Это определение помогает отличить амфибий от животных, полностью приспособленных к одной среде. К земноводным относятся, например, лягушки, жабы и тритоны.

Метаморфоз — преобразование личинки земноводного во взрослое животное с изменением строения и образа жизни. Например, у головастика появляются конечности, развиваются лёгкие, а хвост постепенно исчезает. Благодаря метаморфозу потомство может осваивать водную среду, а взрослые особи — перемещаться по суше. Это понятие объясняет, почему личинка и взрослая лягушка выглядят и живут по-разному.

Кожное дыхание — газообмен через влажную кожу, дополняющий лёгочное дыхание. Кислород проходит через тонкую влажную поверхность в организм, а углекислый газ выходит наружу. Поэтому кожа амфибий не покрыта сухими плотными чешуями, которые мешали бы газообмену. Понятие помогает понять, почему земноводные нуждаются во влажной среде даже после выхода на сушу.

Пятипалая конечность — конечность с поясом и свободными отделами, заканчивающаяся пальцами. Пояс соединяет конечность с туловищем, а свободные части помогают опираться на поверхность и двигаться. У земноводных число пальцев может различаться: название обозначает общий план строения, а не обязательные пять пальцев на каждой конечности. Такая конечность важна для опоры тела вне воды.

Как это устроено

Земноводные занимают промежуточное положение между водными и наземными позвоночными, потому что освоение суши не устранило их связи с водой. У многих видов икринки лишены плотной оболочки и могут высохнуть, поэтому их откладывают в воду или очень влажные места. Личинка развивается в водоёме, а взрослое животное часто кормится и передвигается на суше. Получается, что разные этапы жизненного цикла используют разные среды.

Различия личинки и взрослой особи возникают при метаморфозе: меняются и органы дыхания, и способы движения. Головастик получает кислород из воды с помощью жабр и передвигается волнообразными движениями хвоста. По мере развития появляются конечности и лёгкие, а хвост у лягушек уменьшается. Эти изменения позволяют животному перейти от преимущественно водного образа жизни к водно-наземному.

Кожа земноводных остаётся голой и влажной, потому что через неё происходит газообмен. Слизистые железы выделяют секрет, который увлажняет поверхность и помогает газам проходить через неё. Плотный сухой покров затруднил бы кожное дыхание, но открытая влажная кожа быстрее теряет воду. Поэтому амфибии чаще держатся рядом с водоёмами, прячутся во влажных местах и активны в подходящих условиях.

Тело большинства взрослых земноводных состоит из головы и туловища; у лягушки шея выражена слабо, а хвост отсутствует. Передние конечности обычно служат опорой при приземлении, задние — толчку и плаванию. Пальцы могут соединяться плавательными перепонками, а форма тела помогает перемещаться в воде и на суше. Отсутствие хвоста у лягушки делает тело более удобным для прыжков, хотя у тритонов и саламандр хвост сохраняется.

Скелет земноводных отличается от скелета рыб тем, что он должен поддерживать тело вне воды и передавать нагрузку на конечности. В позвоночнике выделяются шейный и крестцовый отделы: первый обеспечивает подвижность головы, второй связывает позвоночник с тазовым поясом. Пояса конечностей соединяют конечности с туловищем, а свободные отделы образуют опору. У лягушки особенно мощные задние конечности, благодаря которым она отталкивается от земли и совершает прыжки.

Сравнение личинки и взрослого земноводного

Сравнивайте признаки по строкам: так легче увидеть, какие изменения происходят при метаморфозе. Данные подходят для общего сравнения, но у разных видов и личинок бывают исключения. Например, взрослые тритоны сохраняют хвост, а рацион личинок не всегда ограничен растительной пищей.

Разбор задач

Задача 1

Условие. Назовите внешние признаки лягушки, которые позволяют ей передвигаться по суше и в воде. Чтобы ответить, нужно связать заметные особенности тела не просто со средой, а с выполняемой ими работой. Проверьте отдельно форму тела, кожу и обе пары конечностей.

1. У лягушки компактное тело без хвоста: такая форма удобна для прыжков и не мешает отталкиванию от опоры.
2. Кожа голая и влажная, она нужна для кожного дыхания. Эта особенность не является приспособлением для плавания, зато показывает, почему животное не должно пересыхать.
3. Передние конечности помогают опираться на землю и смягчать приземление. Более длинные и сильные задние конечности отталкивают тело при прыжке; перепонки между пальцами помогают грести.

Ответ. Лягушка передвигается на суше благодаря опорным передним и мощным задним конечностям, а в воде гребёт задними лапами с перепонками. Компактное тело облегчает прыжки, а влажная кожа обеспечивает дополнительный газообмен, но требует защиты от высыхания.

Задача 2

Условие. Сравните головастика и взрослую лягушку по органам дыхания, способу передвижения и конечностям. Объясните, почему происходят эти изменения. Удобно сначала описать жизнь личинки, затем взрослой формы и связать различия с освоением двух сред.

1. Головастик обитает в воде, дышит жабрами и плавает хвостом. Развитых конечностей у него сначала нет, позднее они появляются по мере роста.
2. Взрослая лягушка дышит лёгкими и влажной кожей, передвигается с помощью четырёх конечностей. Хвост при метаморфозе исчезает.
3. Изменения называют метаморфозом. Они нужны, чтобы личинка могла жить и питаться в воде, а взрослая лягушка — передвигаться и добывать пищу как в воде, так и на суше.

Ответ. Головастик — водная личинка с жабрами и хвостом, взрослая лягушка — животное с лёгкими, кожным дыханием и конечностями. Метаморфоз перестраивает организм для перехода к водно-наземному образу жизни.

Задача 3

Условие. По схеме скелета определите отделы позвоночника, пояса конечностей и особенности задних конечностей. Объясните, как они помогают лягушке прыгать. Даже без схемы можно рассуждать по общему плану скелета и назначению его частей.

1. Найдите позвоночник и отметьте шейный и крестцовый отделы. Шейный отдел соединяет череп с туловищем, крестцовый связывает позвоночник с тазовым поясом.
2. Определите плечевой и тазовый пояса: к ним прикрепляются передние и задние конечности. У лягушки задние конечности длиннее и сильнее передних.
3. Проследите, как тазовый пояс и кости задних конечностей передают усилие от мышц к опоре. Сильное разгибание ног отталкивает тело от земли, а передние конечности помогают принять нагрузку при приземлении.

Ответ. Скелет включает отделы позвоночника, плечевой и тазовый пояса, а также скелет конечностей. Длинные мощные задние конечности создают толчок для прыжка, а пояса связывают их с туловищем и передают нагрузку.

Типичные ошибки

Ошибка — считать земноводных полностью наземными животными. Так думают, потому что часто видят взрослых лягушек на берегу или на суше, но размножение и раннее развитие у многих видов связаны с водой. Проверьте себя: вспомните, где обычно развиваются икринки и живут головастики. Если в ответе названа только суша, описание неполное.

Неверно утверждать, что взрослые земноводные дышат только лёгкими. Лёгкие действительно участвуют в дыхании, поэтому легко упустить газообмен через кожу. Однако влажная кожа тоже пропускает кислород и углекислый газ. Проверка проста: если кожа названа органом только защиты, нужно добавить её роль в дыхании.

Головастика иногда принимают за маленькую взрослую лягушку. Причина ошибки — считать, что детёныш сразу похож на родителя, хотя личинка устроена иначе: у неё есть хвост, жабры и сначала нет развитых конечностей. Сверьте признаки по трём вопросам: чем животное дышит, как передвигается и есть ли у него конечности. Различия объясняются метаморфозом.

Скелет земноводного нельзя считать таким же, как скелет рыбы. У рыб нет конечностей наземного типа и их поясов, а строение позвоночника связано преимущественно с плаванием. Земноводным нужны опора на суше, конечности и отделы позвоночника, помогающие передавать нагрузку. Проверяя ответ, найдите в нём пояса конечностей и назовите хотя бы один отдел, важный для связи скелета с опорой.

Связь с другими темами

Для изучения амфибий пригодятся знания о позвоночных животных, строении рыбы и жаберном дыхании: они помогают сравнить водный образ жизни личинки с устройством взрослого животного. Тема показывает, какие изменения позволили позвоночным осваивать сушу, и связывает строение организма с условиями среды. Далее земноводных сравнивают с пресмыкающимися по покровам, размножению и развитию. Такое сопоставление объясняет, почему пресмыкающиеся меньше зависят от воды.

Что запомнить

• Земноводные связаны в жизненном цикле и с водой, и с сушей.
• Личинка земноводного обычно живёт в воде и дышит жабрами.
• Взрослые земноводные дышат лёгкими и влажной кожей.
• Кожа земноводных голая, влажная и содержит слизистые железы.
• Тело обычно состоит из головы и туловища; у большинства взрослых форм хвост отсутствует.
• Конечности земноводных имеют пояса и свободные отделы с пальцами.
• Скелет земноводных приспособлен к опоре тела и передвижению на суше.