43. Общая характеристика первичноназемных позвоночных

Определения и обозначения

Первичноназемные позвоночные — позвоночные животные, начавшие осваивать сушу, но сохранившие зависимость от воды на отдельных этапах жизненного цикла. Это понятие помогает отличить первых обитателей суши от животных, полностью приспособленных к наземной жизни. Земноводные — один из примеров такой группы.

Земноводные — группа первичноназемных позвоночных, жизнедеятельность которых связана и с водой, и с сушей. Часть видов чаще находится на суше, другие проводят больше времени в воде. Название напоминает, что для многих из них обе среды важны.

Метаморфоз — глубокое преобразование организма в процессе развития, например превращение личинки земноводного во взрослое животное. При этом меняются не только размеры, но и строение тела, органы дыхания и способ передвижения. Поэтому метаморфоз нельзя считать простым ростом.

Пойкилотермные животные — животные, температура тела которых зависит от температуры окружающей среды. Земноводные не поддерживают постоянную температуру так, как это делают птицы и млекопитающие. Это объясняет, почему их активность зависит от тепла и условий среды.

Как это устроено

Освоение суши потребовало приспособлений, которых не было у водных предков. Лёгкие позволили получать кислород из воздуха, а конечности с пальцами — опираться на грунт и передвигаться вне воды. Укреплённый позвоночник стал лучше поддерживать тело, которое в воде частично удерживалось её плотностью. Однако икринки и кожа земноводных легко теряют влагу, поэтому освоение суши не стало полным.

Тело земноводных приспособлено к движению по твёрдой поверхности: парные конечности поддерживают его и отталкивают от земли. Пояса конечностей соединяют ноги с туловищем и распределяют нагрузку, а позвоночник при движении сгибается и помогает удерживать тело. У большинства есть голова и туловище, а у многих также хвост или его остаток. Такая опора необходима, потому что на суше тело приходится удерживать против силы тяжести.

Кожа земноводных тонкая, голая и влажная, поэтому через неё могут проходить газы. Кислород растворяется в водной плёнке на поверхности кожи и поступает в кровь, а углекислый газ выходит наружу. Но вода с поверхности кожи постоянно испаряется, и сухой воздух усиливает её потерю. Поэтому земноводные чаще встречаются там, где есть влажные укрытия, водоёмы или тень.

Лёгкие и кожа работают совместно: лёгкие обеспечивают дыхание воздухом, а кожный газообмен дополняет его. Кровь переносит кислород к тканям, поэтому вместе с дыханием изменилось и кровообращение. У земноводных два круга кровообращения: один направляет кровь к органам дыхания, другой — к тканям тела. Сердце трёхкамерное, и в его единственном желудочке кровь частично смешивается, поэтому разделение потоков не полное.

Размножение большинства земноводных связано с водой: в ней икринки защищены от высыхания, а из них появляются водные личинки. Личинки обычно дышат жабрами и отличаются от взрослых особей строением тела и образом жизни. По мере развития у них возникают конечности и лёгкие, а жабры исчезают или уменьшаются. Такое преобразование называется метаморфозом и позволяет перейти от водной стадии к жизни на суше.

Сравнение рыб и земноводных как водных и первичноназемных позвоночных

Сравнивайте признаки по строкам: так легче увидеть, какие изменения связаны с переходом к жизни на суше. Не каждый признак одинаков у всех видов, поэтому в таблице указаны общие особенности групп. Особенно полезно сопоставить дыхание, движение и развитие потомства.

Разбор задач

Задача 1. Распределите признаки между рыбами и земноводными: влажная кожа, жабры, лёгкие, плавники, конечности с пальцами, развитие с метаморфозом. Чтобы ответить, нужно вспомнить, какая среда связана с каждым органом. Некоторые признаки встречаются на разных стадиях развития земноводных.

1. Сначала связываем плавники и жабры с жизнью в воде: это признаки рыб.
2. Влажная кожа, лёгкие и конечности с пальцами характерны для взрослых земноводных.
3. Метаморфоз относим к земноводным: он описывает переход от личинки к взрослой особи.

Ответ: у рыб — жабры и плавники; у земноводных — влажная кожа, лёгкие, конечности с пальцами и развитие с метаморфозом. Жабры могут быть и у личинок земноводных, поэтому при распределении важно учитывать стадию развития. Такой признак не означает, что взрослая лягушка дышит жабрами.

Задача 2. Объясните, почему лягушка может жить на суше, но не может полностью порвать связь с водой. Начните с приспособлений взрослого животного, а затем учтите особенности кожи и размножения. Так причина станет понятна без перечисления признаков.

1. Лягушка передвигается по суше с помощью конечностей и получает кислород из воздуха лёгкими.
2. Влажная кожа тоже участвует в дыхании, поэтому ей нельзя надолго пересыхать.
3. Икринки и личинки большинства земноводных развиваются в воде, где не высыхают и могут жить до метаморфоза.

Ответ: взрослая лягушка приспособлена к суше, но зависит от влажной среды из-за кожного дыхания. Кроме того, размножение и развитие потомства у большинства видов связаны с водоёмами. Поэтому лягушка — не полностью наземное животное.

Задача 3. Сравните путь крови у земноводного и рыбы и объясните, почему у земноводного возникли два круга кровообращения. В ответе свяжите устройство сердца с органами дыхания. Не путайте число камер сердца с числом кругов.

1. У рыбы кровь проходит через сердце, затем направляется к жабрам, где получает кислород, и далее идёт к тканям; это один круг.
2. У земноводного один круг направляет кровь к органам дыхания, а другой — к тканям тела.
3. Появление лёгких потребовало доставлять кровь к ним для газообмена, поэтому возник второй круг.

Ответ: у рыб один круг кровообращения, у земноводных — два. Сердце земноводного трёхкамерное, поэтому два круга не означают полного разделения крови: в желудочке она частично смешивается. Смешение связано с тем, что у сердца один желудочек.

Типичные ошибки

Называть земноводных полностью наземными — значит не учитывать их зависимость от воды при размножении и развитии. Так ошибаются, замечая конечности и лёгкие, но забывая о жизненном цикле. Проверьте себя: подумайте, где развиваются икринки и личинки большинства видов.

Считать, что земноводные дышат только лёгкими, неверно, потому что значительная часть газообмена может идти через влажную кожу. Эту ошибку допускают, сравнивая взрослых животных только с рыбами и вспоминая лишь лёгкие. Для проверки перечислите все органы дыхания взрослого земноводного: лёгкие и кожа.

Путать метаморфоз с обычным ростом — значит не замечать, что меняются органы и строение тела личинки. Рост увеличивает размеры, а при метаморфозе личинка преобразуется во взрослое животное. Проверьте себя вопросом: меняется ли только размер или также дыхание и способ передвижения?

Утверждать, что у земноводных артериальная и венозная кровь разделены полностью, ошибочно: в трёхкамерном сердце кровь частично смешивается. Ошибка возникает, если помнить о двух кругах, но забывать строение желудочка. Проверьте ответ: у земноводного два предсердия и один желудочек, поэтому разделение кровотоков неполное.

Связь с другими темами

Для понимания темы пригодятся знания о признаках позвоночных, строении рыб и жаберном дыхании. Также важно вспомнить, как позвоночник поддерживает тело и помогает движению. Эти сведения позволяют увидеть, какие особенности земноводные унаследовали от водных животных, а какие связаны с освоением суши.

Дальше сравнение земноводных с пресмыкающимися поможет проследить эволюцию позвоночных и их приспособление к жизни на суше. Связь с экологией проявляется в чувствительности земноводных к влажности и состоянию водоёмов. Поэтому изменения их численности могут служить сигналом неблагополучия среды.

Что запомнить

• Земноводные — первичноназемные позвоночные, сохраняющие связь с водой.
• Тело состоит из головы, туловища и конечностей; у большинства есть хвост или его остаток.
• Кожа земноводных голая и влажная, поэтому участвует в дыхании.
• Земноводные дышат лёгкими и кожей.
• У них трёхкамерное сердце и два круга кровообращения.
• Размножение большинства земноводных происходит в воде.
• Развитие обычно включает личиночную стадию и метаморфоз.