§ 23. Класс Земноводные, или Амфибии

Определения и обозначения

Земноводные, или амфибии, — класс позвоночных животных, приспособленных к жизни и в воде, и на суше. Их тело имеет внутренний скелет, а взрослые животные многих видов передвигаются по земле. Однако связь с водой сохраняется: кожа должна быть влажной, а размножение и развитие часто проходят в водоёме. Поэтому земноводные не являются полностью наземными животными.

Головастик — водная личиночная стадия развития земноводных. Он не просто маленькая лягушка: у него есть хвост, конечности сначала отсутствуют, а дыхание происходит главным образом с помощью жабр. Такое строение помогает личинке жить и передвигаться в воде. По мере развития её органы и образ жизни меняются.

Метаморфоз — превращение личинки во взрослое животное, при котором меняются строение тела и образ жизни. У лягушки у головастика постепенно появляются сначала задние, затем передние конечности, развиваются лёгкие, а жабры исчезают. Хвост укорачивается и пропадает. Благодаря этим изменениям животное может перейти от водного образа жизни к жизни на суше.

Кожное дыхание — газообмен через влажную кожу: кислород проходит через неё в организм, а углекислый газ выходит наружу. Для этого поверхность кожи должна оставаться влажной, иначе газам труднее проникать через неё. Поэтому земноводные уязвимы к высыханию и чаще встречаются во влажных местах. Кожное дыхание дополняет работу лёгких.

Как это устроено

Освоение суши у земноводных оказалось неполным, потому что важные этапы их жизни зависят от воды. У многих видов икринки не защищены плотной оболочкой, которая предохраняла бы их от высыхания. Личинки развиваются в воде и дышат жабрами, поэтому им нужен водоём. Взрослые особи могут выходить на сушу, но влажность всё равно важна для их кожи.

Кожа земноводных голая, без чешуи, и покрыта слизью. Такая поверхность пропускает газы, поэтому через неё идёт дыхание. Но именно из-за отсутствия плотного защитного покрова вода легко испаряется с поверхности тела. В сухом месте кожа теряет влагу, а газообмен ухудшается, поэтому земноводные выбирают влажные укрытия и активнее бывают в сырую погоду.

Конечности и скелет помогают земноводным поддерживать тело над землёй и передвигаться по суше. У лягушки задние конечности длиннее и сильнее передних, поскольку они отталкивают тело при прыжке и помогают грести в воде. Передние конечности принимают на себя часть нагрузки при приземлении. У разных видов конечности могут быть устроены иначе в зависимости от способа передвижения.

Взрослое земноводное получает кислород и через лёгкие, и через кожу. Лёгкие у него имеют простое строение, поэтому их дыхательной поверхности недостаточно для всего газообмена. Влажная кожа дополняет работу лёгких, особенно когда животное находится в воде или мало двигается. Если кожа пересохла, этот дополнительный путь дыхания становится менее эффективным.

Развитие лягушки начинается с водной личинки — головастика. Сначала он плавает с помощью хвоста и дышит жабрами, потому что ещё не приспособлен к наземной жизни. Затем появляются конечности и развиваются лёгкие; по мере их работы жабры исчезают, а хвост постепенно рассасывается. В результате меняются не только органы, но и образ жизни: взрослая лягушка может передвигаться по суше и дышать воздухом.

Признаки земноводных и их значение

Сопоставляйте признак с его особенностью и значением: так видно, как строение помогает животному жить в разных условиях. Таблица показывает общие черты класса, но у отдельных видов особенности могут различаться. Особенно важно учитывать, что жизнь взрослого животного на суше не отменяет его зависимости от влаги и воды.

Разбор задач

Задача 1. У лягушки кожа влажная и голая. Объясните, почему ей опасно долго находиться в сухом месте.

1. Свяжем признак с функцией: через влажную кожу происходит газообмен, то есть кожное дыхание.
2. В сухом воздухе вода испаряется с поверхности тела, и кожа может пересохнуть. Тогда газам труднее проходить через неё.
3. Значит, сухое место опасно и из-за потери влаги, и из-за ухудшения кожного дыхания.

Ответ. В сухом месте кожа лягушки может пересохнуть, поэтому кожное дыхание станет менее эффективным. Кроме того, животное теряет необходимую ему влагу. Лягушке нужны влажные места или возможность укрыться от высыхания.

Задача 2. Сравните головастика и взрослую лягушку по среде обитания, способу дыхания и наличию конечностей.

1. Головастик живёт в воде, имеет хвост и сначала не имеет конечностей. Дышит он главным образом жабрами.
2. Взрослая лягушка чаще передвигается по суше, хотя может жить рядом с водой и плавать. У неё есть две пары конечностей, а хвоста нет.
3. Взрослая особь дышит лёгкими и через влажную кожу. Сопоставление показывает, какие признаки изменяются при метаморфозе.

Ответ. Головастик — водная жабернодышащая личинка с хвостом и без конечностей на ранней стадии. Взрослая лягушка имеет конечности и дышит лёгкими и кожей. Эти различия связаны с превращением и сменой образа жизни.

Задача 3. После длительной засухи в небольшом водоёме стало меньше лягушек. Объясните возможные причины, учитывая дыхание, размножение и развитие.

1. Проверим влияние засухи на взрослых лягушек: из-за недостатка влаги их кожа может высыхать, а кожное дыхание — ухудшаться.
2. Затем учтём размножение: если водоём пересох или сильно обмелел, икринкам и головастикам может не хватить воды для развития.
3. Соединим причины: меньше выживших взрослых особей и меньше успешно развившихся молодых животных могут привести к сокращению численности.

Ответ. Засуха могла ухудшить условия для кожного дыхания взрослых лягушек. Одновременно уменьшение водоёма могло помешать размножению и развитию головастиков. Поэтому в следующем поколении могло появиться меньше молодых лягушек.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что земноводные могут постоянно жить вдали от воды. Так думают, потому что взрослые лягушки часто встречаются на суше, но забывают о влажности кожи и водном развитии личинок. Проверка простая: спросите, где земноводное размножается и сможет ли его кожа долго оставаться влажной в сухом месте.

Ошибка — утверждать, что земноводные дышат только лёгкими. Лёгкие заметны как орган дыхания, поэтому роль кожи легко упустить, хотя она тоже участвует в газообмене. Проверьте себя: в полном ответе о дыхании взрослой лягушки должны быть названы и лёгкие, и кожа.

Ошибка — называть головастика маленькой взрослой лягушкой. Такое сравнение кажется естественным, потому что головастик станет лягушкой, но личинка отличается хвостом, отсутствием конечностей на раннем этапе и жаберным дыханием. Чтобы проверить себя, сравните не размер, а строение и среду обитания двух стадий.

Ошибка — путать метаморфоз с простым увеличением размеров. При росте животное становится крупнее, а при метаморфозе перестраиваются его органы и меняется образ жизни. Проверьте понимание на примере лягушки: появляются конечности и лёгкие, жабры исчезают, а хвост рассасывается.

Связь с другими темами

Для изучения земноводных нужны знания о позвоночных животных и основных системах органов: они помогают понять роль скелета, дыхания и размножения. Тема также связана с приспособлением организмов к среде и с развитием животных, поскольку строение каждой стадии соответствует её условиям жизни. Сравнение земноводных с рыбами помогает увидеть переход к освоению суши, а сравнение с пресмыкающимися — понять, как позвоночные дальше приспосабливались к наземной среде. Эти связи пригодятся при изучении разнообразия животных и эволюции позвоночных.

Что запомнить

• Земноводные — позвоночные животные, связанные и с водной, и с наземной средой.
• Кожа земноводных голая и влажная.
• Земноводные дышат лёгкими и через кожу.
• Размножение и развитие многих земноводных связаны с водой.
• Головастик — личинка земноводного.
• Превращение головастика во взрослое животное называется метаморфозом.