§ 36. Строение и функции внутренних органов земноводных

Определения и обозначения

Лёгкие земноводных — парные мешковидные органы, в которых происходит газообмен между воздухом и кровью. Через их стенки кислород попадает в кровь, а углекислый газ выходит наружу. Лёгкие помогают получать кислород из воздуха, особенно когда животное находится на суше. Однако у земноводных они работают вместе с кожей, а не заменяют кожное дыхание.

Круги кровообращения — малый, или лёгочный, и большой, или телесный, пути движения крови от сердца и обратно. Малый круг связывает сердце с органами дыхания, а большой доставляет кровь к тканям тела. Такое разделение направляет кровь к разным участкам организма. Оно позволяет описать, как кислород поступает из органов дыхания к клеткам.

Почка — орган выделительной системы, который фильтрует кровь и удаляет из организма продукты обмена. При фильтрации из крови отделяются ненужные вещества, из которых образуется моча. Затем она выводится из почек по мочеточникам. Работа почек помогает поддерживать состав внутренней среды организма.

Клоака — общая полость, куда открываются протоки пищеварительной, выделительной и половой систем. Через неё наружу выводятся вещества и продукты, поступающие из этих систем. Поэтому клоака служит общим выходом, а не отдельным органом выделения. Понимание её роли помогает проследить путь мочи от почек наружу.

Как это устроено

Лёгкие земноводных имеют тонкие стенки и складчатую внутреннюю поверхность. Складки увеличивают площадь, через которую кислород и углекислый газ могут переходить между воздухом и кровью. Но лёгкие устроены как мешки и не имеют такой сложной внутренней организации, как лёгкие многих наземных позвоночных. Поэтому лёгочное дыхание земноводных менее эффективно, и его дополняет газообмен через кожу.

Кожа земноводных тоже участвует в дыхании: кислород проходит через её поверхность к кровеносным сосудам, а углекислый газ движется в обратном направлении. Тонкий влажный слой облегчает такое перемещение газов. Если кожа высыхает, газам труднее проникать через неё, поэтому кожный газообмен ухудшается. Это объясняет, почему влажная кожа важна не только для защиты тела, но и для дыхания.

Сердце земноводных состоит из двух предсердий и одного желудочка. В правое предсердие поступает кровь от органов тела, а в левое — кровь, пришедшая от лёгких. Оба предсердия сокращаются и направляют кровь в общий желудочек, где потоки не разделены полностью. Частичное смешивание происходит потому, что у сердца только одна желудочковая полость, а не две отдельные.

Два круга кровообращения связаны с тем, что кровь должна пройти и через органы дыхания, и через ткани тела. Из желудочка она направляется к лёгким и коже, где происходит газообмен, а затем возвращается к сердцу — так проходит малый круг. Далее кровь направляется к органам тела и после обмена веществ возвращается к сердцу, образуя большой круг. Поскольку оба круга начинаются от общего желудочка, состав крови в них разделён не полностью.

Почки фильтруют кровь, отделяя продукты обмена и избыток воды, из которых образуется моча. Моча проходит по мочеточникам и попадает в клоаку, а не в отдельный мочеиспускательный канал. Такое строение связывает работу почек с общей полостью, куда открываются протоки разных систем. Выделительная система удаляет ненужные вещества, а водный образ жизни земноводных влияет на особенности водного обмена.

Внутренние органы земноводных: строение и функции

Таблица сопоставляет особенности органов с их задачами: сначала найдите орган или систему, затем сравните описание строения с функцией. По ней удобно проследить, какие органы участвуют в дыхании, а какие — в кровообращении и выделении. Для ответа на вопрос о работе организма соединяйте сведения из разных строк: например, кожа участвует и в дыхании, и в газообмене крови.

Разбор задач

Задача: у лягушки повреждена кожа, но лёгкие не повреждены. Объясните, почему это может нарушить дыхание. Нужно учесть, что у земноводных есть не один, а два способа газообмена. Рассуждать следует от состояния кожи к движению кислорода и затем к работе организма.

1. Сначала определяем, что повреждённая кожа хуже выполняет свою дыхательную функцию. Через неё кислород должен проходить к кровеносным сосудам, а углекислый газ — выходить наружу. Повреждение мешает нормальному газообмену на поверхности тела.

2. Затем учитываем, что лёгкие остаются целыми и продолжают работать. Но они не являются единственным органом дыхания лягушки. Поэтому сохранность лёгких не означает, что дыхание полностью не изменится.

3. Наконец, связываем оба способа дыхания: лёгочное и кожное дополняют друг друга. Если кожный газообмен ухудшен, организм получает меньше кислорода одним из путей. Следовательно, повреждение кожи может затруднить дыхание, даже если лёгкие не пострадали.

Ответ: повреждение кожи нарушает кожный газообмен, потому что кислороду труднее проходить через неё в кровь. Лёгкие продолжат работать, но они не устраняют потерю второго способа дыхания. Поэтому дыхание лягушки может стать менее эффективным.

Задача: проследите путь крови от желудочка сердца к лёгким и коже, затем обратно к сердцу и к органам тела. Важно различить малый и большой круги кровообращения. Также нужно помнить, что в общем желудочке потоки крови разделены не полностью.

1. Начинаем с желудочка: от него кровь направляется к лёгким и коже. Там происходит газообмен — кровь получает кислород и отдаёт углекислый газ. Этот путь к органам дыхания и обратно к сердцу относится к малому кругу.

2. После газообмена кровь возвращается к сердцу и поступает в предсердие. Из предсердия она направляется в общий желудочек. В желудочке кровь частично смешивается, так как отдельной перегородки между двумя его половинами нет.

3. Из желудочка кровь снова выталкивается к органам тела. Там ткани используют доставленный кислород, а кровь принимает углекислый газ и возвращается к сердцу. Этот путь через органы тела называют большим кругом кровообращения.

Ответ: малый круг проходит от желудочка к лёгким и коже, а затем к сердцу. Большой круг идёт от желудочка к тканям тела и обратно к сердцу. В желудочке кровь частично смешивается, поэтому потоки разделены не полностью.

Задача: сравните дыхание и кровообращение земноводных и пресмыкающихся и объясните связь строения органов с образом жизни. Для сравнения достаточно сопоставить участие кожи, строение лёгких и разделение потоков крови в сердце. Затем нужно связать различия с тем, где и как животные получают кислород.

1. У земноводных газообмен идёт и через лёгкие, и через влажную кожу. У пресмыкающихся основную роль в дыхании играют лёгкие, а кожа не служит значимым органом газообмена. Это связано с тем, что кожа пресмыкающихся приспособлена к жизни на суше и не должна постоянно оставаться влажной для дыхания.

2. У большинства земноводных сердце трёхкамерное, поэтому кровь в желудочке смешивается частично. У пресмыкающихся сердце обычно тоже имеет два предсердия и желудочек с неполной перегородкой, а у крокодилов оно четырёхкамерное. Следовательно, степень разделения потоков крови у разных групп пресмыкающихся отличается.

3. Сопоставляем эти признаки с образом жизни: земноводные зависят от влажности кожи и используют разные пути газообмена. Пресмыкающиеся лучше приспособлены к наземной жизни и получают кислород преимущественно через лёгкие. Строение дыхательных органов и сердца отражает особенности газообмена и доставки кислорода.

Ответ: земноводные совмещают лёгочное и кожное дыхание, а у пресмыкающихся главным органом дыхания служат лёгкие. У земноводных кровь частично смешивается в желудочке; у пресмыкающихся разделение потоков обычно выражено сильнее, хотя строение сердца различается у разных групп. Эти особенности связаны с условиями жизни и способом получения кислорода.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что земноводные дышат только лёгкими. Так думают, потому что лёгкие заметнее связаны с дыханием на суше, а кожный газообмен легко не учитывать. Проверьте себя вопросом: может ли кислород поступать в кровь через влажную кожу? Если да, дыхание земноводных нельзя описывать только работой лёгких.

Ошибка — называть сердце земноводных четырёхкамерным. Можно перепутать его с сердцем птиц и млекопитающих или принять два предсердия и желудочек за четыре камеры. Проверка простая: перечислите камеры — у земноводных это два предсердия и один желудочек. Значит, сердце трёхкамерное.

Ошибка — утверждать, что кровь в желудочке совсем не смешивается. Иногда наличие двух предсердий ошибочно принимают за полное разделение крови, хотя оба предсердия открываются в общий желудочек. Чтобы проверить ответ, уточните, есть ли в желудочке полная перегородка. У земноводных разделение неполное, поэтому смешение происходит частично.

Ошибка — путать мочеточник с мочеиспускательным каналом и говорить, что моча поступает по нему. Такое представление переносится с описания выделительной системы человека. Проверьте себя, восстановив путь мочи: почка, мочеточник, клоака. У земноводных мочеточник проводит мочу от почки к клоаке.

Связь с другими темами

Для понимания внутренних органов земноводных нужны знания о тканях и органах позвоночных, а также о роли дыхания, кровообращения и выделения. Эта тема помогает сравнить системы органов земноводных с системами рыб, пресмыкающихся и других позвоночных. Сопоставление сердца и кругов кровообращения показывает, как менялась кровеносная система позвоночных в ходе эволюции. При сравнении важно учитывать не только число камер сердца, но и то, где происходит газообмен.

Что запомнить

• Земноводные используют лёгочное и кожное дыхание.
• Для кожного газообмена кожа должна быть влажной.
• Сердце земноводных трёхкамерное: два предсердия и один желудочек.
• У земноводных два круга кровообращения.
• В желудочке кровь смешивается частично.
• Почки фильтруют кровь, а моча поступает по мочеточникам в клоаку.