§ 37. Годовой жизненный цикл и происхождение земноводных

Определения и обозначения

Годовой жизненный цикл земноводных — последовательность сезонных изменений их жизнедеятельности от выхода после зимовки до следующей зимовки. Он показывает, когда животные пробуждаются, размножаются, питаются и снова впадают в покой. Это понятие помогает связать поведение земноводных с температурой и влажностью среды.

Метаморфоз — превращение личинки земноводного во взрослое животное с изменением строения, органов дыхания и образа жизни. Во время этого процесса головастик приобретает конечности и лёгкие, а его хвост обычно исчезает. Термин нужен, чтобы отличать постепенное превращение личинки от простого роста.

Зимовка — период переживания неблагоприятного холодного сезона в состоянии пониженной активности. Земноводные укрываются и резко сокращают движение, питание и расход энергии. Благодаря зимовке они переживают время, когда холод мешает нормально добывать пищу и поддерживать активность.

Происхождение земноводных — историческое развитие этой группы позвоночных от древних кистепёрых рыб. Такие предки постепенно приобрели признаки, полезные для передвижения и дыхания на суше. Это понятие объясняет, почему земноводные сочетают водные и наземные особенности.

Как это устроено

Температура и влажность определяют скорость процессов в организме земноводных, потому что их тело не поддерживает постоянную температуру само по себе. Весной тепло ускоряет обмен веществ, а влажная среда позволяет коже участвовать в дыхании. Поэтому животные пробуждаются, начинают питаться и переходят к размножению, а осенью при похолодании снова ищут укрытия для зимовки.

Размножение обычно связано с водой, потому что икринки земноводных не имеют плотной оболочки и могут высохнуть на воздухе. У многих видов оплодотворение происходит в воде, а ранние стадии развития проходят в пруду или другом водоёме. Головастик получает из воды кислород жабрами и находит там условия для роста, поэтому весной взрослые особи перемещаются к водоёмам.

В ходе метаморфоза тело головастика перестраивается под жизнь взрослого животного. Сначала появляются задние, а затем передние конечности, развиваются лёгкие, хвост уменьшается и исчезает у лягушек. Жаберное дыхание сменяется лёгочным и кожным, поэтому животное может выходить на сушу и добывать пищу уже не так, как водная личинка.

После размножения многие земноводные проводят большую часть времени на суше, где легче находить корм и укрытия. Однако полностью от воды они не освобождаются: тонкая кожа должна оставаться влажной для кожного дыхания. Кроме того, пересыхание опасно для организма, а следующий сезон размножения снова возвращает животных к водоёмам.

Древние кистепёрые рыбы жили в воде, но их плавники содержали прочные внутренние элементы, от которых могли развиться опорные конечности. У них также были органы, позволявшие использовать атмосферный воздух, что облегчало жизнь в мелких бедных кислородом водоёмах. Постепенное развитие конечностей, лёгких и других приспособлений сделало возможным выход на сушу, поэтому земноводных считают первой группой наземных позвоночных.

Сезонные этапы годового жизненного цикла земноводных

Таблица показывает не только порядок этапов, но и связь каждого из них с условиями среды. При чтении двигайтесь сверху вниз, прослеживая, как изменения температуры и влажности влияют на местообитание и поведение животных.

Границы этапов могут немного различаться у разных видов и в разных климатических условиях. Главная последовательность сохраняется: покой сменяется активностью, размножением, летней жизнью и подготовкой к следующей зимовке.

Разбор задач

Задача 1. Расположите стадии развития лягушки: взрослая особь, икра, головастик с хвостом, головастик с конечностями. Нужно восстановить порядок и показать, где происходит метаморфоз.

1. Началом развития считают икру, потому что в ней находятся оплодотворённые яйца.
2. Из икры выходит головастик с хвостом. Он живёт в воде и передвигается с помощью хвоста.
3. Затем у личинки появляются конечности, а тело начинает перестраиваться.
4. После исчезновения хвоста и завершения изменений формируется взрослая лягушка.

Ответ: икра → головастик с хвостом → головастик с конечностями → взрослая особь. Метаморфоз охватывает превращение головастика в животное с признаками взрослой лягушки.

Задача 2. Объясните, почему весной земноводные перемещаются к водоёмам, хотя большую часть года могут проводить на суше. В ответе нужно связать сезонное поведение с размножением и развитием личинок.

1. Весной после потепления земноводные становятся активными и начинают искать партнёров.
2. Икра большинства видов развивается только во влажной среде или непосредственно в воде, где ей не грозит быстрое высыхание.
3. Из икры выходят головастики, которые дышат жабрами и не могут нормально развиваться на суше.

Ответ: весенний переход к водоёмам необходим для откладывания икры и развития головастиков. После размножения взрослые особи могут снова расселиться по влажным участкам суши.

Задача 3. Сравните земноводное с его предком — кистепёршей рыбой — и определите признаки наземной жизни и признаки зависимости от воды.

1. К наземным признакам относят конечности с пальцами, лёгкие и способность передвигаться по твёрдой поверхности.
2. Связь с водой сохраняют влажная кожа, кожное дыхание, размножение в воде и водная личинка с жабрами.
3. Такое сочетание показывает не полную независимость от воды, а постепенное освоение суши.

Ответ: земноводное приобрело приспособления для жизни на суше, но унаследовало и сохранило ряд водных особенностей. Поэтому его предками считают древних кистепёрых рыб, а не современных рыб.

Типичные ошибки

Считать, что земноводные зимой погибают. Ошибка возникает потому, что зимой их почти не видно и они не проявляют обычной активности. Проверка проста: вспомните, что животные укрываются и переходят в состояние зимовки, а весной возобновляют жизнь.

Называть головастика детёнышем взрослой лягушки без уточнений. Так говорят, если учитывают только происхождение, но забывают о сильной перестройке тела. Проверьте себя по признакам: хвост, жабры и отсутствие ног показывают, что это личинка, а не маленькая копия взрослого животного.

Утверждать, что взрослые земноводные полностью независимы от воды. Ошибка появляется из-за наблюдения за лягушкой на суше, без учёта её кожи и размножения. Нужно вспомнить, что коже необходима влага, а икре и головастикам обычно нужен водоём.

Считать земноводных прямыми потомками современных рыб. Такое мнение смешивает древние формы и ныне живущие группы, каждая из которых продолжила развиваться по-своему. Правильная проверка: предками земноводных были древние кистепёрые рыбы.

Связь с другими темами

До изучения темы нужно знать признаки земноводных, особенности их кожи, дыхания, размножения и развития. Эти сведения помогают понять, почему жизненный цикл связан с водой.

Тема показывает приспособленность организмов к среде: сезонные изменения температуры и влажности вызывают изменения поведения и жизнедеятельности. Один и тот же вид использует водоём и сушу в разные периоды жизни.

Дальше знания пригодятся при изучении пресмыкающихся, эволюции позвоночных и выхода животных на сушу. Сравнение земноводных с рептилиями помогает увидеть дальнейшее усиление приспособлений к наземной жизни.

Что запомнить

• Годовой цикл земноводных зависит от сезонных изменений температуры и влажности.
• Весной земноводные пробуждаются и направляются к водоёмам для размножения.
• Развитие большинства земноводных начинается в воде с икры.
• Головастик превращается во взрослое животное в ходе метаморфоза.
• Взрослые земноводные могут жить на суше, но сохраняют связь с водой.
• Земноводные произошли от древних кистепёрых рыб.
• Земноводные стали первой группой наземных позвоночных.