§25. Земноводные (или амфибии) – обитатели воды и суши

Определения и обозначения

Земноводные, или амфибии, — позвоночные животные, жизнь которых связана и с водой, и с сушей. Название объясняется тем, что разные этапы их жизни часто проходят в разных средах: личинка развивается в воде, а взрослое животное может жить на суше. При этом связь с водой не исчезает полностью, поскольку земноводным нужна влажность. Поэтому их нельзя считать только наземными животными.

Головастик — водная личинка земноводного, появляющаяся из икринки. Он отличается от взрослой лягушки: обычно имеет хвост, плавает и дышит жабрами. Это не маленькая взрослая особь, а ранний этап развития со своим строением и образом жизни. Сравнение головастика и взрослого животного помогает понять, насколько сильно меняется организм.

Метаморфоз — превращение личинки во взрослое животное. В ходе него у головастика формируются конечности, хвост постепенно уменьшается, а органы и способы дыхания перестраиваются. Эти изменения позволяют перейти от преимущественно водного образа жизни к образу жизни взрослой особи. Метаморфоз связывает два разных этапа развития в один жизненный цикл.

Кожное дыхание — газообмен через влажную кожу: кислород проходит в организм, а углекислый газ выходит из него. Кожа земноводного должна оставаться влажной, иначе газам труднее проходить через её поверхность. Кожное дыхание дополняет работу лёгких у многих взрослых земноводных. Поэтому состояние кожи важно не только для защиты тела, но и для дыхания.

Как это устроено

Кожа земноводных тонкая и влажная, а её поверхность участвует в газообмене. Влага помогает кислороду и углекислому газу проходить через кожу, поэтому её пересыхание мешает дыханию. Такая особенность позволяет многим земноводным получать часть кислорода не только лёгкими. Но она же ограничивает их жизнь: сухой воздух и долгое пребывание на открытом солнце могут быть опасны.

Конечности помогают земноводным опираться на землю и передвигаться вне воды. В отличие от плавания всем телом, движение по суше требует отталкиваться от поверхности и удерживать тело. У лягушек задние конечности особенно хорошо приспособлены к прыжкам и плаванию, а у других земноводных форма и назначение конечностей могут отличаться. Благодаря конечностям взрослые особи могут искать пищу и укрытия на суше, но их способность жить там не отменяет потребности во влаге.

Размножение большинства земноводных связано с водой, потому что их яйца и ранние личинки нуждаются во влажной среде. Икру обычно откладывают в воду, где она не высыхает и где развивается головастик. Личинка живёт в водоёме и на раннем этапе дышит жабрами. Так вода обеспечивает условия для развития, пока головастик ещё не приспособлен к жизни взрослого животного.

Во время метаморфоза меняются и строение, и образ жизни головастика. Появляются конечности, хвост уменьшается, а жаберное дыхание сменяется дыханием, в котором участвуют лёгкие и кожа. Изменения органов соответствуют смене среды: взрослое животное может выходить на сушу и передвигаться по ней. Переход не означает, что вода становится ненужной: влажность по-прежнему важна для кожи, а размножение многих видов снова связано с водоёмами.

Земноводные чаще встречаются во влажных местах, потому что их кожа не должна пересыхать. Вода также нужна большинству видов для откладывания икры и развития личинок. Наземная среда даёт взрослым животным возможность передвигаться и искать пищу, но жара и сухость могут быстро ухудшить условия жизни. Поэтому благополучие земноводных зависит сразу от состояния водоёмов и от подходящей влажности на суше.

Особенности жизни земноводных на разных этапах развития

Таблица показывает, как меняются условия жизни и строение по мере развития земноводного. Сравнивайте признаки в одной строке: так легче увидеть, какие изменения связаны с переходом из воды на сушу. Указанные особенности типичны для лягушек и многих земноводных, но у разных видов возможны различия.

Разбор задач

Задача 1. У головастика появились конечности, а хвост начал уменьшаться. Определите, какой процесс происходит, и назовите два изменения, связанные с переходом к взрослому образу жизни.

1. Сначала определяем, к какому этапу относится животное: у него ещё сохраняются признаки водной личинки, но уже появляются особенности взрослой особи.
2. Появление конечностей и уменьшение хвоста происходят при превращении личинки во взрослое животное. Значит, это метаморфоз.
3. Для перехода к взрослой жизни меняются органы дыхания: жаберное дыхание сменяется дыханием с участием лёгких и кожи. Одновременно конечности помогают двигаться вне воды.

Ответ: происходит метаморфоз; появляются конечности и изменяются органы дыхания, а хвост уменьшается. Эти изменения помогают перейти от водного образа жизни к взрослому.

Задача 2. Лягушку поместили в сухое помещение. Объясните, почему длительное пребывание в таких условиях опасно для неё.

1. Вспоминаем, что кожа лягушки участвует в дыхании, а для газообмена она должна быть влажной.
2. В сухом помещении вода с поверхности кожи испаряется быстрее. Кожа пересыхает, и кожное дыхание затрудняется.
3. Поскольку лёгкие не заменяют кожное дыхание полностью, длительная сухость нарушает нормальные условия жизни лягушки.

Ответ: сухой воздух опасен, потому что кожа теряет влагу и хуже участвует в газообмене. Лягушке нужны влажные условия, чтобы дыхание и состояние кожи оставались нормальными.

Задача 3. Сравните головастика и взрослую лягушку по среде обитания, передвижению и дыханию. Объясните, как различия помогают жить на разных этапах развития.

1. Головастик живёт в воде, плавает с помощью хвоста и дышит жабрами. Эти признаки подходят для жизни в водоёме.
2. Взрослая лягушка может находиться на суше и в воде, передвигается с помощью конечностей, а дышит лёгкими и кожей.
3. Различия возникают при метаморфозе: организм перестраивается, и признаки взрослой особи позволяют использовать наземную среду. Влажная кожа и связь размножения с водой сохраняют зависимость от водоёмов.

Ответ: головастик приспособлен к водной жизни, а взрослая лягушка — к передвижению и на суше, и в воде. Изменения при метаморфозе помогают каждой стадии существовать в подходящей для неё среде.

Типичные ошибки

• Ошибка: считать земноводных полностью наземными животными. Так можно подумать, наблюдая взрослую лягушку на берегу, но размножение и развитие большинства видов связаны с водой. Проверяйте себя вопросом: где обычно откладывается икра и развивается личинка?

• Ошибка: утверждать, что взрослые земноводные дышат только лёгкими. Лёгкие заметнее, но у многих видов газообмен происходит также через кожу. Чтобы проверить ответ, вспомните, почему коже необходимо оставаться влажной.

• Ошибка: называть головастика взрослой лягушкой. У личинки другое строение, способ передвижения и дыхания, а взрослый облик появляется после метаморфоза. Сверьте признаки: хвост и жабры указывают на водную личинку.

• Ошибка: считать влажную кожу только защитной оболочкой. Такое представление упускает её участие в дыхании и не объясняет опасность пересыхания. Проверка простая: если кожа нужна для газообмена, сухая среда становится неблагоприятной.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о позвоночных животных: их общий план строения помогает сравнивать земноводных с другими группами. Также пригодятся представления о назначении органов дыхания, движения и размножения. Они позволяют связать отдельные признаки не просто с названием органа, а с его ролью в жизни животного.

Позже эти знания помогут изучать разнообразие позвоночных и сравнивать земноводных с рыбами, пресмыкающимися и другими классами. Например, можно сопоставить, где размножаются животные, как они дышат и каким образом передвигаются. Сравнение показывает, как строение связано со средой обитания и образом жизни.

Что запомнить

• Земноводные связаны в жизни и с водой, и с сушей.
• Кожа земноводных обычно влажная и участвует в дыхании.
• Большинство земноводных откладывает икру в воде.
• Головастик — водная личинка земноводного.
• Превращение личинки во взрослое животное называется метаморфозом.
• Земноводным необходимы условия, препятствующие пересыханию кожи.