Класс Земноводные, или Амфибии

Определения и обозначения

Земноводные, или амфибии, — позвоночные животные, у которых размножение и развитие обычно связаны с водой, а взрослые особи могут жить и в воде, и на суше. К ним относятся лягушки, жабы, тритоны и саламандры. Это определение показывает, почему амфибии занимают промежуточное положение между водными и наземными животными.

Головастик — водная личинка земноводного, отличающаяся от взрослого животного строением и образом жизни. У него обычно есть хвост, жабры и нет развитых конечностей. Понимание этого термина помогает не путать отдельную стадию развития с маленькой взрослой лягушкой.

Метаморфоз — превращение личинки во взрослое животное, сопровождающееся изменениями строения и образа жизни. Во время него появляются конечности, формируются лёгкие, изменяется питание, а хвост у лягушки исчезает. Термин нужен, чтобы описать переход от водной личинки к взрослой амфибии.

Кожное дыхание — газообмен через тонкую влажную кожу, дополняющий дыхание лёгкими у взрослых земноводных. Кислород растворяется в плёнке влаги и проходит в кровь, а углекислый газ выходит наружу. Благодаря этому кожа становится не просто покровом, а важным органом дыхания.

Как это устроено

Жизнь в двух средах объясняет особенности тела земноводных. Конечности с пальцами поддерживают тело и помогают отталкиваться от поверхности на суше, а у некоторых видов между пальцами есть плавательные перепонки. Влажная кожа участвует в газообмене, поэтому амфибия получает возможность дышать не только лёгкими.

Кожа земноводных должна оставаться влажной, потому что газы проходят через неё только в растворённом виде. Слизистые железы выделяют секрет, который не даёт коже пересыхать и облегчает поступление кислорода в кровь. Поэтому многие амфибии держатся рядом с водоёмами, прячутся во влажных местах и особенно активны после дождя.

Дыхание меняется по мере развития животного. Водная личинка получает кислород главным образом с помощью жабр, а после метаморфоза у неё формируются лёгкие и появляется возможность дышать атмосферным воздухом. При этом кожа продолжает участвовать в газообмене, потому что лёгкие земноводных сравнительно просты.

Размножение в воде связывает жизненный цикл амфибий с водоёмами. Икра обычно не защищена твёрдой оболочкой, а сперматозоиды у многих видов должны попасть в воду, поэтому высыхание опасно для потомства. Из икры выходит головастик, который постепенно перестраивается и превращается во взрослое животное.

У взрослых земноводных два круга кровообращения: малый, через лёгкие и кожу, и большой, через органы тела. Сердце трёхкамерное: оно состоит из двух предсердий и одного желудочка. В желудочке артериальная и венозная кровь могут частично смешиваться, поэтому органы получают кровь не с максимально высоким содержанием кислорода.

Сравнение личинки и взрослого земноводного

Таблицу удобно читать по строкам, если нужно сравнить один признак на разных стадиях развития. По столбцам можно проследить, как метаморфоз меняет весь образ жизни животного. Особенно заметен переход от водного организма с хвостом и жабрами к наземному животному с конечностями и лёгкими.

Разбор задач

Влажная кожа лягушки

У лягушки влажная кожа. Нужно объяснить, какую роль она играет в жизни животного. В ответе важно связать внешний признак с работой органов дыхания.

1. Вспомним, что кожа лягушки тонкая и покрыта влагой.
2. Кислород растворяется в этой влаге и проходит через кожу в капилляры, а углекислый газ движется в обратном направлении.
3. Значит, кожа участвует в газообмене и дополняет работу лёгких, особенно в воде и во время покоя.

Ответ: влажная кожа обеспечивает кожное дыхание. Если кожа высохнет, поступление кислорода в организм резко ухудшится.

Дыхание головастика и взрослой лягушки

Сравним дыхание головастика и взрослой лягушки и выясним, почему оно меняется. Эти животные живут в разных условиях и имеют разное строение органов дыхания.

1. Головастик находится в воде и получает кислород главным образом с помощью жабр.
2. Во время метаморфоза жабры исчезают или перестают быть основными органами, зато развиваются лёгкие и конечности.
3. Взрослая лягушка дышит лёгкими и влажной кожей, потому что может выходить на сушу.

Ответ: дыхание меняется из-за метаморфоза и перехода от водного образа жизни к жизни на суше. Новая среда требует других органов дыхания, но кожный газообмен сохраняется.

Зачем взрослой лягушке нужны вода и суша

После превращения головастика в лягушку животное покинуло воду, но продолжает возвращаться к водоёму. Нужно объяснить, зачем ему нужны обе среды. Для этого следует отдельно рассмотреть жизнь взрослой особи и продолжение вида.

1. На суше лягушка находит пищу, передвигается с помощью конечностей и дышит лёгкими и кожей.
2. Водоём нужен для размножения: там откладывается икра, а у многих видов развиваются головастики.
3. Возвращение к воде связывает жизнь отдельной лягушки с жизненным циклом всего вида.

Ответ: суша служит взрослой лягушке местом жизни и питания, а вода необходима для размножения и развития потомства. Поэтому земноводные используют обе среды.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что все земноводные постоянно живут в воде. Так думают из-за водного развития головастиков, но взрослые лягушки, жабы и многие саламандры проводят много времени на суше. Проверка простая: спросите себя, где взрослое животное добывает пищу и передвигается большую часть времени.

Ошибка: думать, что взрослые земноводные дышат только лёгкими. Лёгкие действительно работают у взрослой особи, но значительная часть газообмена идёт через влажную кожу. Проверьте ответ, вспомнив, зачем коже нужны слизистые железы и почему она не должна пересыхать.

Ошибка: называть головастика маленькой взрослой лягушкой. Головастик — личинка с другим строением, жабрами и хвостом, поэтому он живёт и питается иначе. Чтобы не ошибиться, сравните органы дыхания, способ движения и наличие конечностей.

Ошибка: считать, что кровь в сердце земноводных совсем не смешивается. У взрослых амфибий трёхкамерное сердце с одним желудочком, поэтому смешение крови возможно. Самопроверка: назовите два предсердия, один желудочек и два круга кровообращения.

Связь с другими темами

Перед изучением земноводных нужно знать признаки позвоночных животных и назначение органов дыхания, кровообращения и движения. Эти знания помогают понять, какую работу выполняют кожа, лёгкие, сердце и конечности амфибий.

Сравнение с рыбами показывает, как меняются приспособления к среде. У рыб жизненный цикл связан с водой, а у земноводных взрослые особи освоили сушу, сохранив зависимость размножения от водоёмов.

Тема подготавливает изучение пресмыкающихся и эволюции позвоночных. На примере амфибий видно, как строение организма связано с переходом к жизни на суше.

Что запомнить

• Земноводные — позвоночные животные, связанные в жизненном цикле с водой и сушей.
• Кожа земноводных тонкая и влажная; через неё происходит газообмен.
• Личинки земноводных обычно живут в воде и дышат жабрами.
• Взрослые земноводные дышат лёгкими и кожей.
• Развитие многих земноводных происходит с метаморфозом.
• У взрослых земноводных два круга кровообращения и трёхкамерное сердце.