Класс Земноводные, или Амфибии

Определения и обозначения

Земноводные, или амфибии, — позвоночные животные, приспособленные к жизни в воде и на суше. Название связано с тем, что у многих видов стадии жизни и отдельные занятия связаны с обеими средами. Однако это не значит, что каждая особь постоянно живёт сразу и в воде, и на суше: одни виды проводят в воде больше времени, другие — меньше.

Кожа земноводных — тонкий влажный покров тела без чешуи. В ней есть железы, выделяющие слизь, которая помогает сохранять поверхность влажной. Это необходимо для кожного дыхания: кислород проходит через влажную кожу в кровь, а углекислый газ выходит наружу. Пересыхание мешает газообмену и может угрожать животному.

Метаморфоз — превращение личинки земноводного во взрослое животное. Например, у лягушки головастик с жабрами и хвостом постепенно приобретает конечности и лёгкие, а хвост у него исчезает. Благодаря таким изменениям взрослая особь может использовать условия, отличные от тех, в которых развивалась личинка.

Неполная перегородка в желудочке сердца означает, что внутреннее пространство желудочка земноводных не разделено на две полностью отдельные камеры. В него поступает кровь из обоих предсердий, поэтому артериальная и венозная кровь частично смешиваются. Это помогает описать устройство кровообращения амфибий, но не означает, что кровь смешивается полностью.

Как это устроено

У земноводных две пары конечностей, которые прикрепляются к скелету с помощью поясов: плечевого и тазового. Конечности помогают приподнимать тело над землёй и отталкиваться от неё, а у лягушек длинные задние ноги особенно удобны для прыжков. Череп соединяется с позвоночником подвижно, что позволяет голове немного поворачиваться. В позвоночнике есть отделы, включая шейный и крестцовый, а не только однообразные позвонки, как у многих рыб; это связано с опорой тела и движением на суше.

Кожа земноводных тонкая и богата железами. Их слизь замедляет высыхание поверхности, а влажность нужна для прохождения газов через кожу. Поэтому кожное дыхание дополняет работу лёгких, а у некоторых видов может иметь особенно большое значение. Земноводные часто выбирают влажные места и активны при подходящих условиях: так они снижают риск высыхания и сохраняют возможность газообмена.

У взрослого земноводного обычно есть лёгкие, однако они устроены проще, чем лёгкие млекопитающих. Воздух поступает в них при движениях дна ротовой полости; одновременно кислород может проникать через влажную кожу. У головастика, живущего в воде, обычно имеются жабры, извлекающие кислород из воды. По мере развития жабры исчезают или перестают быть главными органами дыхания, а лёгкие и кожное дыхание начинают обеспечивать дыхание взрослого животного.

Сердце земноводного состоит из двух предсердий и одного желудочка. Венозная кровь от органов поступает в правое предсердие, а кровь, прошедшая через лёгкие и кожу и получившая кислород, — в левое; далее кровь попадает в общий желудочек. Из-за отсутствия полной перегородки часть потоков смешивается. У земноводных два круга кровообращения — большой и малый, но разделение крови в сердце неполное; такое устройство связано с дыханием и образом жизни, при котором используются и лёгкие, и кожа.

У многих земноводных размножение происходит в воде: самка откладывает икру, а самец оплодотворяет её снаружи тела. Яйца обычно не имеют твёрдой защитной оболочки, поэтому на суше они легко теряют воду. Из икры выходят личинки, которые развиваются в водной среде и проходят метаморфоз. У разных видов детали размножения могут отличаться, поэтому нельзя считать, что все амфибии проходят совершенно одинаковый жизненный цикл.

Основные особенности класса Земноводные

Сопоставляй признаки в таблице, а не пытайся определить земноводное по одному свойству. Например, влажная кожа сама по себе ещё не доказывает принадлежность к амфибиям. Связь признака с его значением помогает объяснить, как животное приспособлено к условиям жизни.

Разбор задач

Задача 1. Условие: лягушку поместили в сухой контейнер. Какое свойство её кожи делает такие условия опасными? Нужно связать состояние кожи с тем, как лягушка получает кислород, а не просто назвать её покров.

1. У лягушки кожа тонкая и обычно влажная.
2. Через поверхность кожи происходит газообмен: кислород поступает в организм, углекислый газ удаляется.
3. В сухом воздухе кожа может высыхать, и газам становится труднее проходить через неё.

Ответ: сухой контейнер опасен тем, что кожа лягушки может пересохнуть, из-за чего затруднится кожное дыхание. Кроме того, взрослой лягушке нужны подходящие условия и для дыхания лёгкими.

Задача 2. Условие: у головастика обнаружены жабры, а у взрослой лягушки — лёгкие и влажная кожа. Объясните, почему органы дыхания различаются. Сравним не двух разных животных, а личиночную и взрослую стадии одного жизненного цикла.

1. Головастик развивается в воде, где кислород можно получать из воды с помощью жабр.
2. Во время метаморфоза строение организма меняется, и появляются органы, необходимые взрослой лягушке.
3. Взрослая особь дышит лёгкими и сохраняет газообмен через влажную кожу.

Ответ: органы дыхания соответствуют условиям жизни на разных стадиях. Жабры подходят водной личинке, а лёгкие вместе с кожным дыханием — взрослой лягушке, которая может жить на суше и в воде.

Задача 3. Условие: у животного две пары конечностей, голая влажная кожа, личинка развивается в воде, а взрослая особь дышит лёгкими и кожей. Определите класс и обоснуйте ответ по совокупности признаков. Здесь важно учесть и строение тела, и развитие.

1. Две пары конечностей помогают животному передвигаться, в том числе по суше.
2. Голая влажная кожа и кожное дыхание характерны для земноводных.
3. Водная личиночная стадия и изменение органов дыхания при развитии также соответствуют жизненному циклу многих амфибий.

Ответ: это земноводное. Вывод подтверждают сразу несколько признаков: конечности, влажная кожа, кожное дыхание и развитие с водной личиночной стадией.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что все земноводные постоянно живут и в воде, и на суше. Такое представление возникает из-за названия класса, но разные виды и стадии развития связаны со средой неодинаково. Проверь себя: уточни, о каком виде и какой стадии идёт речь, и различай место размножения, развития и обычной жизни.

Ошибка: утверждать, что взрослые амфибии дышат только лёгкими. Лёгкие заметнее, поэтому о влажной коже легко забыть, хотя у многих видов она участвует в дыхании. Проверь себя: называя органы дыхания, учитывай одновременно лёгочное и кожное дыхание.

Ошибка: путать головастика со взрослой особью и считать, что их органы дыхания одинаковы. Причина — обе стадии принадлежат одному животному, хотя его строение меняется. Проверь себя: сравни условия жизни и признаки стадий; у головастика обычно жабры, у взрослой лягушки — лёгкие и влажная кожа.

Ошибка: говорить, что круги кровообращения земноводных полностью разделены. Ученик может перенести на них устройство сердца животных с полным разделением крови. Проверь себя: у амфибий два предсердия, один желудочек и два круга кровообращения, а в желудочке кровь частично смешивается.

Связь с другими темами

Для изучения земноводных пригодятся знания о позвоночных, скелете, дыхании и кровообращении рыб. Сравнение помогает увидеть, какие особенности амфибии унаследовали от животных, связанных с водой, а какие связаны с освоением суши. Затем эти признаки можно сопоставлять с другими классами позвоночных. Так становится понятнее, что разные органы и системы работают как взаимосвязанные приспособления, а не как отдельный перечень признаков.

Что запомнить

• Земноводные — позвоночные, связанные в жизни с водной и наземной средой.
• Кожа земноводных тонкая и влажная; через неё может происходить газообмен.
• У взрослых земноводных обычно есть лёгкие, а также сохраняется кожное дыхание.
• Сердце земноводных имеет два предсердия и один желудочек.
• В желудочке сердца земноводных артериальная и венозная кровь частично смешиваются.
• У многих земноводных развитие включает водную личиночную стадию и метаморфоз.