§ 51. Класс Земноводные

Определения и обозначения

Земноводные (амфибии) — позвоночные животные, жизнь которых связана и с водной, и с наземной средой. Название указывает на эту двойную связь: многие виды размножаются в воде, а взрослые особи могут жить на суше. К классу относятся, например, лягушки, жабы и тритоны. Их особенности помогают существовать в разных условиях, но не позволяют забыть о потребности во влаге.

Голая кожа — тонкая и влажная кожа земноводных, не покрытая чешуёй. Через неё кислород поступает в организм, а углекислый газ выходит наружу; это называют кожным дыханием. Кожа также выделяет слизь, которая помогает ей оставаться влажной и защищает поверхность тела. Поэтому земноводным нужно избегать сильного высыхания.

Метаморфоз — преобразование личинки во взрослое животное. У лягушки головастик постепенно обзаводится конечностями, у него развиваются лёгкие, а хвост уменьшается и исчезает. Одновременно меняются способ передвижения и условия жизни. Метаморфоз позволяет животному перейти от жизни в воде к жизни, в том числе, на суше.

Непрямое развитие — развитие, при котором между появлением из яйца и взрослым состоянием есть личиночная стадия, заметно отличающаяся от взрослой особи. Головастик — не маленькая копия лягушки: у него другое дыхание, форма тела и способ передвижения. Личинка развивается в воде, где обычно находятся икринки. Так непрямое развитие связано с размножением земноводных в водоёмах.

Как это устроено

Связь с водой начинается с размножения: у большинства земноводных икринки не имеют прочной защитной оболочки, которая предохраняла бы их от высыхания. Поэтому икру обычно откладывают в водоём, где из неё выходят личинки. Взрослые особи многих видов могут покидать воду и добывать пищу на суше. Однако влажные места им необходимы: кожа теряет влагу, а без неё хуже выполняет свою роль в дыхании.

Кожа земноводных тонкая, потому что через её поверхность должны проходить газы и вода. Слизь помогает поддерживать влажность, а кожные выделения могут затруднять развитие некоторых микроорганизмов. Но такая поверхность не защищает от испарения так хорошо, как плотные покровы с чешуёй или шерстью. Поэтому амфибии часто активны во влажную погоду, прячутся от сухого воздуха и могут страдать при загрязнении среды.

На личиночной стадии земноводные обычно дышат жабрами, получая кислород из воды. Во время метаморфоза у лягушки развиваются лёгкие, и взрослая особь начинает дышать ими, заглатывая воздух. Но лёгкие земноводных устроены сравнительно просто, поэтому газообмен через влажную кожу остаётся существенным дополнением. Чтобы кислород проходил через кожу, она должна соприкасаться с водой или влажным воздухом.

Конечности помогают земноводным перемещаться по земле, удерживать тело и искать пищу. У лягушек задние ноги длинные и сильные: они отталкиваются от земли при прыжке, а в воде помогают грести. У видов, которые больше ходят или ползают, конечности устроены иначе и не обязательно приспособлены к дальним прыжкам. Форма движения зависит от того, где животное чаще перемещается и как добывает пищу.

Размножение обычно начинается с откладывания икры в воду; из икринок появляются личинки. Головастик сперва живёт и питается в водоёме, а затем в ходе метаморфоза у него появляются конечности, изменяется дыхание и постепенно исчезает хвост. Взрослая лягушка может чаще выходить на сушу, хотя для размножения ей вновь понадобится вода. Так развитие связывает водную личиночную стадию с наземной жизнью взрослого животного.

Сравнение головастика и взрослого земноводного

Сравните стадии по строкам: так легче увидеть, что метаморфоз меняет сразу несколько особенностей, а не только внешний вид. У разных земноводных детали развития могут различаться, поэтому таблица описывает типичный пример — лягушку. Слово «обычно» обозначает наиболее распространённый вариант, а не правило без исключений.

Разбор задач

Задача 1. Объясните, почему лягушке важно сохранять кожу влажной.

1. Определим, какое значение имеет кожа. Она не только покрывает тело, но и участвует в газообмене: через неё лягушка получает кислород.

2. Свяжем дыхание с влажностью. Для прохождения газов поверхность кожи должна оставаться влажной, поэтому при высыхании кожное дыхание затрудняется.

3. Учтём последствия потери воды. Сухая кожа хуже выполняет свою функцию, а организм лягушки теряет необходимую влагу.

Ответ: лягушке нужна влажная кожа, потому что через неё происходит часть дыхания, а высыхание мешает газообмену и опасно для организма.

Задача 2. Сравните дыхание головастика и взрослой лягушки и объясните, как оно меняется при развитии.

1. Установим способ дыхания личинки. Головастик живёт в воде и обычно получает кислород с помощью жабр.

2. Назовём способ дыхания взрослой лягушки. У неё есть лёгкие, но газообмен идёт также через влажную кожу.

3. Объясним переход. Во время метаморфоза развиваются лёгкие, а жаберное дыхание сменяется дыханием, подходящим для взрослой стадии; кожа продолжает участвовать в газообмене.

Ответ: головастик обычно дышит жабрами, а взрослая лягушка — лёгкими и кожей. Изменение связано с метаморфозом и переходом к образу жизни взрослого животного.

Задача 3. В водоёме обнаружены икринки, головастики и взрослые лягушки. Объясните, почему присутствие всех трёх стадий показывает связь земноводных с водной и наземной средой.

1. Определим, что показывают икринки. Их наличие указывает, что в водоёме происходит размножение лягушек.

2. Рассмотрим головастиков. Это личинки, которые развиваются в воде, дышат жабрами и позже проходят метаморфоз.

3. Сопоставим личинку со взрослыми особями. Взрослые лягушки могут жить и перемещаться на суше, хотя вода остаётся важной для их размножения и развития.

Ответ: икринки и головастики показывают водные этапы размножения и развития, а взрослые лягушки могут использовать наземную среду. Вместе эти наблюдения отражают связь земноводных с водой и сушей.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что все земноводные постоянно живут в воде. Её допускают потому, что икринки и головастики обычно находятся в водоёме. Но многие взрослые амфибии обитают на суше, возвращаясь к воде для размножения или оставаясь рядом с влажными местами. Проверьте себя: отдельно назовите среду личинки и взрослого животного.

Ошибка: утверждать, что взрослые земноводные дышат только лёгкими. Так могут думать, замечая, что взрослые животные выходят на сушу и заглатывают воздух. Однако у них сохраняется кожное дыхание, поэтому газообмен идёт двумя путями. Для проверки вспомните, какую роль играет влажная кожа.

Ошибка: называть головастика маленькой копией взрослой лягушки. Такое впечатление создаёт то, что личинка со временем действительно станет лягушкой. Но у головастика есть хвост и жабры, а конечности и лёгкие появляются в ходе развития. Сравните не размер, а дыхание, строение тела и среду обитания.

Ошибка: считать влажную кожу только внешним признаком. Влажность заметна снаружи, поэтому её значение легко недооценить. На самом деле через кожу происходит газообмен, а высыхание мешает этой функции и приводит к потере воды. Проверка проста: объясните, почему сухая кожа опасна для дыхания земноводного.

Связь с другими темами

Чтобы понять особенности земноводных, полезно вспомнить общие признаки позвоночных и сравнить способы дыхания водных и наземных животных. Эта тема помогает сравнивать классы позвоночных и связывать строение организма с условиями жизни. Она также связана с экологией: загрязнение водоёмов и снижение влажности могут нарушать размножение и развитие амфибий. Поэтому земноводные особенно уязвимы к изменениям среды.

Что запомнить

• Земноводные — позвоночные, связанные в жизни с водой и сушей.

• Кожа земноводных тонкая, влажная и участвует в дыхании.

• Размножение и развитие большинства земноводных связаны с водой.

• Личинка земноводного обычно дышит жабрами.

• Взрослые земноводные дышат лёгкими и кожей.

• При метаморфозе личинка превращается во взрослое животное.