§ 35. Среда обитания и строение тела земноводных

Определения и обозначения

Земноводные — позвоночные животные, жизнь которых связана с водной и наземно-воздушной средой. К ним относятся, например, лягушки, жабы и тритоны. Название напоминает о том, что многие виды используют обе среды, хотя отдельные этапы жизни могут проходить преимущественно в одной из них. Это определение помогает отличать земноводных от животных, полностью приспособленных к жизни только на суше или только в воде.

Кожное дыхание — поступление кислорода и выделение углекислого газа через влажную кожу. Газообменом называют обмен этими газами между организмом и окружающей средой. У земноводных кожа тонкая и должна оставаться влажной, чтобы газы могли проходить через неё. Поэтому кожное дыхание объясняет, почему этим животным необходимы влажные места.

Барабанная перепонка — наружная часть органа слуха, воспринимающая звуковые колебания. У лягушки её можно увидеть позади глаза как округлый участок кожи. Перепонка передаёт колебания дальше к внутренним частям слухового органа. Это помогает животному ориентироваться по звукам, не имея наружных ушных раковин.

Конечности земноводных — парные органы движения, приспособленные к плаванию, прыжкам и перемещению по суше. У лягушки передняя и задняя пары выполняют разные задачи: передние помогают опираться, а задние обеспечивают сильный толчок. На пальцах задних лап некоторых видов есть плавательные перепонки. Это понятие помогает связать форму конечностей с тем, как животное передвигается.

Как это устроено

Земноводные используют и воду, и сушу, потому что их организм приспособлен к перемещению в обеих средах. На суше конечности поддерживают тело и помогают двигаться, а в воде животное может плыть, отталкиваясь задними лапами. Однако жизнь на суше не означает полной независимости от воды. У большинства видов икринки и развитие молодых особей связаны с водой, поэтому для размножения животным нужны водоёмы или влажные места.

Кожа земноводных тонкая и покрыта слизью, которая помогает сохранять её влажной. Влага нужна не только для защиты поверхности тела: через влажную кожу проходит часть газообмена. Такое дыхание дополняет лёгочное, но делает животных чувствительными к сухому воздуху. Если кожа пересыхает, кислороду становится труднее проникать в организм, поэтому земноводным подходят влажные места, а не сухие помещения и пустыни.

Тело большинства земноводных состоит из головы и туловища, между которыми нет заметной шеи. Такое строение связано с компактной формой тела и способом движения: животное передвигается с помощью конечностей, а не поворачивает длинную шею. У взрослых лягушек хвост отсутствует, но у тритонов и некоторых других земноводных он сохраняется. Наружных ушных раковин обычно нет: звуковые колебания воспринимает барабанная перепонка.

Глаза и ноздри у лягушки расположены в верхней части головы. Благодаря этому животное может держать голову у поверхности воды, смотреть вокруг и вдыхать воздух, оставляя большую часть тела погружённой. На суше эти органы также помогают ориентироваться и дышать. Барабанные перепонки находятся позади глаз и воспринимают звуки, помогая замечать происходящее вокруг.

Задние конечности лягушки длиннее и сильнее передних, потому что именно ими она отталкивается при прыжке и гребёт в воде. Передние лапы короче: они поддерживают тело и помогают смягчить приземление. Пальцы задних конечностей могут соединяться плавательными перепонками, которые увеличивают площадь лапы и делают гребок эффективнее. На суше пальцы помогают удерживаться на опоре, а сочетание сильных задних лап и опорных передних позволяет перемещаться разными способами.

Приспособления земноводных к жизни в воде и на суше

Сначала определите, какая среда или действие рассматриваются в задаче: плавание, прыжок, дыхание или защита. Затем найдите в таблице соответствующую часть тела и свяжите её строение с функцией. Не считайте любой признак приспособлением только к одной среде: например, конечности нужны и на суше, и в воде.

Разбор задач

Задача 1. Почему лягушка быстро погибает в сухом помещении, даже если у неё есть лёгкие?

Нужно объяснить не только роль лёгких, но и значение кожи. У земноводных газообмен происходит также через влажную поверхность тела, поэтому возможность дышать лёгкими не отменяет потребности во влаге. Проверим, что происходит, когда воздух сухой.

1. В сухом помещении влага с поверхности кожи испаряется быстрее, чем в сыром месте. Слизистый покров не может бесконечно компенсировать это высыхание.

2. Когда кожа становится сухой, через неё хуже проходят кислород и углекислый газ. Значит, кожное дыхание затрудняется, хотя лёгкие продолжают работать.

3. Сопоставим два источника газообмена: лёгкие не заменяют полностью кожное дыхание. Поэтому длительное пребывание в сухом воздухе опасно для лягушки.

Ответ: лягушка может погибнуть, потому что её кожа пересыхает и кожный газообмен нарушается. Наличие лёгких не делает её независимой от влажной среды.

Задача 2. Какие признаки лягушки помогают плавать, а какие — передвигаться по суше?

В описании нужно распределить признаки по функциям, а не просто перечислить их. Одни особенности важны сразу в нескольких ситуациях, поэтому стоит указать основную роль каждой части тела. Сравним работу передних и задних лап.

1. Длинные сильные задние конечности дают мощный толчок. В воде они помогают грести, а на суше — прыгать.

2. Плавательные перепонки между пальцами увеличивают площадь задних лап. Они особенно полезны в воде, потому что лапа отталкивает больше воды.

3. Передние конечности поддерживают тело при движении по суше и помогают принять вес при приземлении. В плавании они не заменяют мощный гребок задних лап.

Ответ: задние конечности и перепонки помогают плавать и прыгать. Передние конечности главным образом служат опорой и смягчают приземление.

Задача 3. Чем внешнее строение лягушки отличается от строения рыбы и какие изменения связаны с выходом на сушу?

Сравнивать животных следует по нескольким признакам, а не по одному внешнему сходству. Рыба приспособлена главным образом к жизни в воде, тогда как лягушка использует и сушу, и воду. Выделим признаки движения, дыхания, органов чувств и размножения.

1. У рыбы плавники помогают передвигаться в воде, а у лягушки есть парные конечности, позволяющие опираться на сушу и прыгать. Перепонки на задних лапах лягушки сохраняют способность эффективно плавать.

2. Рыба дышит жабрами, а взрослая лягушка использует лёгкие и влажную кожу. Это позволяет дышать атмосферным воздухом, но зависимость кожного дыхания от влаги остаётся.

3. Глаза и ноздри лягушки расположены так, чтобы животное могло держаться у поверхности воды и одновременно смотреть и дышать. При этом размножение и развитие большинства земноводных всё ещё связаны с водоёмом.

Ответ: конечности, лёгкие и расположение органов чувств помогают лягушке использовать сушу. Влажная кожа и зависимость размножения от воды показывают, что переход к наземному образу жизни не сделал её полностью наземной.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что земноводные живут только в воде. Её допускают, если вспоминают лишь размножение или водную стадию развития и забывают о взрослых животных, которые могут передвигаться по суше. Проверьте себя вопросом: может ли взрослая лягушка находиться вне водоёма? Если да, значит, описание только водного образа жизни неверно.

Ошибка — утверждать, что земноводные дышат только лёгкими. Так бывает, когда дыхание связывают исключительно с органом, заметным внутри тела, и не учитывают газообмен через покровы. Вспомните определение кожного дыхания и роль влажности. Если объяснение не учитывает кожу, оно неполное.

Ошибка — называть барабанную перепонку наружным ухом. Её действительно можно увидеть снаружи, поэтому легко принять за ушную раковину, но у лягушки наружных ушных раковин нет. Перепонка выглядит как округлый участок кожи позади глаза и воспринимает звуковые колебания. Чтобы проверить ответ, различайте видимое расположение органа и его название.

Ошибка — объяснять длинные задние конечности только передвижением по суше. Прыжок заметен, поэтому роль лап в плавании часто упускают. Однако сильный толчок задними конечностями помогает и плыть, а перепонки между пальцами увеличивают эффективность гребка. Проверьте себя: назвали ли вы обе среды и обе основные функции задних лап?

Связь с другими темами

Для понимания строения земноводных пригодятся знания о позвоночных животных, средах обитания и роли покровов тела. Они помогают объяснить, почему конечности и кожа связаны не только с движением, но и с условиями жизни. Далее эти сведения понадобятся при изучении дыхания, опорно-двигательной системы и размножения земноводных. Сравнивая земноводных с рыбами, пресмыкающимися и млекопитающими, можно увидеть, как разные группы приспособлены к воде и суше.

Что запомнить

• Земноводные связаны одновременно с водной и наземно-воздушной средой.
• Кожа земноводных тонкая, влажная и участвует в дыхании.
• Тело большинства земноводных состоит из головы и туловища.
• Глаза, ноздри и барабанные перепонки расположены с учётом жизни на суше и в воде.
• Передние конечности служат главным образом для опоры, а задние — для прыжков и плавания.
• Пальцы и плавательные перепонки помогают земноводным перемещаться в воде.
• Внешнее строение земноводных отражает переходный характер их образа жизни.