§ 44. Происхождение пресмыкающихся. Их значение в природе и жизни человека

Определения и обозначения

Пресмыкающиеся — позвоночные животные, приспособленные преимущественно к наземному образу жизни и размножению на суше. К ним относятся ящерицы, змеи, черепахи и крокодилы. Это определение помогает отличать их от земноводных, которым для размножения обычно нужны водоёмы.

Амниотическое яйцо — яйцо с зародышевыми оболочками, обеспечивающими развитие зародыша на суше. Внутри есть запас питательных веществ и вода, поэтому зародыш не высыхает и не зависит от окружающего водоёма. Благодаря этому пресмыкающиеся смогли размножаться далеко от рек, озёр и прудов.

Роговой покров — слой ороговевших чешуй или щитков, защищающий тело от повреждений и потери воды. Ороговевшие клетки образуют плотную наружную оболочку, которая почти не пропускает влагу. Поэтому животное может жить в сухом климате, хотя периодически линяет или обновляет покров.

Холоднокровность — зависимость температуры тела и активности животного от температуры окружающей среды. На солнце пресмыкающееся обычно становится активнее, а при охлаждении его движения замедляются. Термин нужен, чтобы объяснить и экономию энергии, и ограничение активности в холодную погоду.

Как это устроено

Предками пресмыкающихся были древние земноводные формы, от которых произошли разные ветви наземных позвоночных. Конкуренция за пищу и необходимость осваивать сухие участки создавали преимущества для животных, меньше зависевших от воды. Поэтому постепенно закреплялись кожа, органы дыхания и способы размножения, подходящие для сухих местообитаний.

У земноводных оплодотворение часто связано с водой, а их яйца не защищены от высыхания плотными оболочками. У пресмыкающихся оплодотворение происходит внутри тела самки, поэтому половые клетки не должны встречаться в водоёме. Зародышевые оболочки амниотического яйца удерживают влагу, обеспечивают газообмен, питание и удаление отходов, превращая яйцо в самостоятельную среду развития.

Сухая кожа с роговыми чешуями уменьшает испарение, а лёгкие обеспечивают поступление кислорода из воздуха. У пресмыкающихся дыхательные движения выполняются главным образом с помощью мышц туловища, поэтому кожа уже не играет главной роли в дыхании. Сердце и кровообращение доставляют кислород к органам, хотя у большинства групп разделение потоков крови не такое полное, как у птиц и млекопитающих.

Историческое развитие пресмыкающихся началось в глубокой древности, а особенно большого разнообразия они достигли в мезозое. Поэтому мезозой часто называют временем их расцвета: тогда существовали многочисленные наземные, водные и летающие формы. Позднее многие крупные группы вымерли, но черепахи, крокодилы, ящерицы и змеи сохранились до наших дней.

Строение пресмыкающегося связано с его образом жизни и питанием: зубы, челюсти и конечности помогают добывать конкретную пищу и перемещаться в определённой среде. Хищные виды регулируют численность насекомых, грызунов, рыб или других животных, а сами служат добычей более крупных организмов. Так они занимают разные уровни цепей питания и поддерживают устойчивость природных сообществ.

Приспособления пресмыкающихся к жизни на суше

В таблице показано, какую проблему наземной среды решает каждый признак. При повторении сначала назовите особенность строения или размножения, а затем объясните её значение. Это помогает не просто запомнить признаки, а связать их с условиями жизни.

Разбор задач

Задача 1

Условие. Объясните, почему пресмыкающиеся смогли окончательно перейти к жизни на суше, а большинство земноводных сохраняет связь с водой. Нужно сравнить не один признак, а размножение, кожу и дыхание. Ответ должен показать, какую проблему наземной среды решает каждое приспособление.

1. Сравним размножение: у пресмыкающихся есть внутреннее оплодотворение и амниотическое яйцо, а яйца большинства земноводных развиваются в воде.
2. Сравним покровы: сухие роговые чешуи уменьшают испарение, тогда как влажная кожа земноводных связана с кожным дыханием и быстро пересыхает.
3. Учтём дыхание: пресмыкающиеся дышат лёгкими, поэтому не должны постоянно поддерживать влажность кожи для газообмена.

Ответ. Пресмыкающиеся стали независимее от водоёмов благодаря внутреннему оплодотворению, амниотическому яйцу, сухой коже и лёгочным дыханию. Большинство земноводных сохраняет связь с водой, потому что их яйца легко высыхают, а кожа участвует в дыхании. Поэтому земноводные могут жить на суше, но их размножение обычно требует влажной среды или водоёма.

Задача 2

Условие. Определите значение роговых чешуй, внутреннего оплодотворения и амниотического яйца для наземной жизни пресмыкающихся. Для каждого признака нужно назвать препятствие, которое возникает на суше. Затем свяжите признак с конкретным результатом для животного.

1. Роговые чешуи препятствуют чрезмерному испарению и защищают тело от повреждений, поэтому животное дольше сохраняет воду.
2. Внутреннее оплодотворение защищает половые клетки от высыхания и позволяет им встретиться внутри тела самки без участия водоёма.
3. Амниотическое яйцо создаёт вокруг зародыша влажную защищённую среду, содержит питательные вещества и обеспечивает обмен газами.

Ответ. Эти признаки вместе решают три главные проблемы суши: потерю воды, невозможность оплодотворения в сухой среде и опасность высыхания зародыша. Поэтому пресмыкающиеся могут не только жить вдали от воды, но и размножаться там. Ни один признак не заменяет остальные: их действие дополняет друг друга.

Задача 3

Условие. Проанализируйте роль змей, ящериц или крокодилов в экосистеме и объясните их значение для человека. Рассмотрим змею, питающуюся мышевидными грызунами. Нужно определить её место в цепи питания и возможную пользу или опасность.

1. Змея поедает грызунов, значит, является хищником и занимает более высокий уровень в цепи питания.
2. Сокращая численность грызунов, она уменьшает потери урожая и ограничивает распространение некоторых инфекций.
3. Одновременно отдельные змеи могут быть ядовитыми и опасными при неосторожной встрече, поэтому их нельзя ловить или тревожить.

Ответ. Змеи регулируют численность добычи и сами служат пищей другим животным, поэтому поддерживают связи в экосистеме. Для человека они могут быть полезны уничтожением вредителей, а некоторые продукты их жизнедеятельности и кожа имеют хозяйственное значение. Опасность отдельных видов требует осторожности и охраны их мест обитания, а не уничтожения всех змей.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Считать пресмыкающихся прямыми потомками современных земноводных. Так думают из-за сходства признаков, но правильнее говорить об общих древних предках; проверьте себя вопросом: какая группа существовала раньше?

Ошибка 2. Утверждать, что все пресмыкающиеся откладывают яйца. У некоторых видов детёныши рождаются живыми, поэтому нужно различать способ появления детёнышей и развитие зародыша с яйцевыми оболочками.

Ошибка 3. Считать роговые чешуи нужными только для защиты. Они также уменьшают потерю воды, и это легко проверить, сравнив сухую кожу пресмыкающихся с влажной кожей земноводных.

Ошибка 4. Называть холоднокровность слабой приспособленностью. Она экономит энергию, но ограничивает активность в холоде; проверьте себя, вспомнив, почему ящерица греется на солнце.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о признаках земноводных, их размножении и зависимости от водной среды. Тема связана со строением позвоночных, типами размножения, цепями питания и развитием органического мира. Позже эти знания помогут сравнивать пресмыкающихся с птицами и млекопитающими, изучать эволюцию наземных позвоночных, охрану природы и роль животных в экосистемах.

Что запомнить

• Пресмыкающиеся произошли от древних земноводных форм и стали первой крупной группой позвоночных, хорошо приспособленной к жизни на суше.
• Главное приспособление к размножению на суше — амниотическое яйцо.
• Внутреннее оплодотворение не требует обязательного участия воды.
• Сухая роговая кожа уменьшает потерю воды.
• Пресмыкающиеся дышат лёгкими на всех этапах жизни.
• Большинство пресмыкающихся — холоднокровные животные.
• Пресмыкающиеся участвуют в цепях питания, регулируют численность других организмов и имеют хозяйственное и природоохранное значение.