§ 50. Класс земноводные

Определения и обозначения

Земноводные, или амфибии, — класс позвоночных животных, приспособленных к жизни в воде и на суше. У большинства видов развитие начинается в воде, а взрослые особи могут жить на суше. Их важные признаки — влажная кожа, участие кожи в дыхании и особое развитие с превращением личинки.

Головастик — водная личинка земноводных, обычно дышащая жабрами. В отличие от взрослой лягушки, у него есть хвост, нет обычных для взрослой особи конечностей, а образ жизни связан с водой. Понятие помогает сравнивать не только внешний вид, но и дыхание, передвижение и питание на разных стадиях.

Метаморфоз — преобразование личинки во взрослое животное. У лягушки во время него развиваются конечности и лёгкие, жабры исчезают, а хвост постепенно уменьшается. Это не просто рост: меняются строение тела и способы жизни, поэтому животное может освоить другую среду.

Кожное дыхание — газообмен через влажную кожу: кислород проходит внутрь тела, а углекислый газ выходит наружу. Оно дополняет лёгочное дыхание взрослого земноводного. Благодаря этому животное может получать кислород не только из воздуха, но и через поверхность тела.

Как это устроено

Земноводные связаны с водой не случайно: их тонкая кожа легко теряет влагу и должна оставаться влажной, иначе кожный газообмен затрудняется. Кроме того, у многих видов оплодотворение и раннее развитие происходят в воде. Взрослые особи некоторых видов проводят много времени на суше, но для размножения часто возвращаются к водоёмам. Поэтому название класса отражает связь с двумя средами, а не постоянное пребывание в воде.

Кожа земноводных тонкая и влажная, в ней много желёз, выделяющих слизь. Такая поверхность помогает газам проходить через покровы, поэтому кожа становится дополнительным органом дыхания. У взрослых есть лёгкие, но они не отменяют кожного дыхания: оба способа дополняют друг друга. Личинки обычно дышат жабрами, потому что живут в воде, где могут извлекать растворённый кислород.

Конечности помогают земноводным перемещаться по подходящей для них поверхности: одни виды ходят, другие прыгают или плавают. У лягушки длинные задние ноги позволяют совершать сильные прыжки, а перепонки между пальцами увеличивают опору в воде. Форма и длина конечностей связаны с образом жизни животного. Поэтому строение ног помогает понять, как оно передвигается.

У взрослого земноводного сердце трёхкамерное: в нём два предсердия и один желудочек. Кровь движется по двум кругам кровообращения, проходя через сердце и органы дыхания. В единственном желудочке потоки крови могут частично смешиваться, потому что отдельной перегородки между правой и левой его частями нет. Это связано с устройством сердца и отличает кровообращение земноводных от кровообращения животных с четырёхкамерным сердцем.

Развитие лягушки начинается с икринок, которые обычно оказываются в воде. Из икринок выходят головастики: они плавают хвостом и обычно дышат жабрами. Затем начинается метаморфоз: появляются конечности и лёгкие, жабры утрачиваются, хвост постепенно исчезает. Молодая лягушка становится похожа на взрослую и может перемещаться не только в воде, но и на суше.

Приспособления земноводных на разных стадиях жизни

Сравнивайте стадии по каждой строке: так видно, как изменения тела связаны с переменой образа жизни. В таблице описан типичный пример лягушки, а не абсолютно одинаковые признаки всех видов. У разных земноводных детали развития и питания могут различаться.

Разбор задач

Задача 1. Сравните головастика и взрослую лягушку по среде обитания и органам дыхания. Важно сопоставить стадии по одним и тем же признакам, а затем связать различия с образом жизни. Так становится понятно, почему у личинки и взрослой особи разные органы дыхания.

1. Определяем среду жизни головастика: это водная личинка, поэтому его жизнь проходит в воде.
2. Устанавливаем органы дыхания: головастик обычно дышит жабрами, а взрослая лягушка — лёгкими и влажной кожей.
3. Связываем признаки: жабры подходят для водной стадии, а лёгкие помогают взрослой лягушке использовать воздух на суше.

Ответ. Головастик живёт в воде и обычно дышит жабрами. Взрослая лягушка может жить на суше и в воде, используя лёгкие и кожное дыхание.

Задача 2. Объясните, почему кожа лягушки должна оставаться влажной и как это связано с дыханием. Необходимо связать свойство покровов с тем, что через них происходит газообмен. Это объясняет, почему сухая кожа мешает лягушке дышать.

1. Вспоминаем, что кожа лягушки участвует в поступлении кислорода и удалении углекислого газа.
2. Учитываем условие газообмена: он происходит через влажную поверхность кожи.
3. Делаем вывод: при высыхании кожи кожное дыхание затрудняется, хотя у взрослой лягушки остаётся и лёгочное дыхание.

Ответ. Влажная кожа нужна лягушке для газообмена. Если кожа пересыхает, кожное дыхание ухудшается.

Задача 3. В водоёме обнаружены икринки, головастики и молодые лягушки. Расположите их в порядке развития и назовите главные изменения при переходе от одной стадии к другой. Чтобы решить задачу, нужно восстановить жизненный цикл и вспомнить признаки метаморфоза. Каждый следующий этап должен объяснять, как животное меняется.

1. Располагаем стадии по порядку: сначала икринки, затем головастики, потом молодые лягушки.
2. От икринки развивается головастик — водная личинка, обычно дышащая жабрами и плавающая с помощью хвоста.
3. При метаморфозе у личинки появляются конечности и лёгкие, жабры исчезают, а хвост уменьшается; так формируется молодая лягушка.

Ответ. Порядок такой: икринки → головастики → молодые лягушки. При переходе к взрослой стадии развиваются конечности и лёгкие, жабры исчезают, хвост постепенно пропадает.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что все земноводные постоянно живут в воде. Так думают, потому что личинки многих видов развиваются в водоёмах. Но взрослые животные многих видов большую часть времени проводят на суше. Проверьте себя: разделяйте условия жизни личинки и взрослой особи.

Ошибка: утверждать, что взрослые земноводные дышат только лёгкими. Лёгкие заметны по своей роли, поэтому о коже легко забыть. Однако у взрослых особей значительная часть газообмена может происходить через влажную кожу. Проверка простая: называя дыхание лягушки, упомяните оба способа.

Ошибка: называть головастика маленькой взрослой лягушкой. Внешнее сходство на поздних стадиях развития может сбивать с толку. Головастик — личинка с другим строением и обычно жаберным дыханием, а не просто уменьшенная копия взрослого животного. Чтобы проверить ответ, сравните конечности, хвост и органы дыхания.

Ошибка: считать, что у всех земноводных оплодотворение происходит одинаково. Так можно решить, перенеся способ размножения одного знакомого вида на весь класс. В действительности способы размножения у разных групп различаются. Проверяйте, о каком именно животном говорится, и не делайте вывод обо всех земноводных по одной лягушке.

Связь с другими темами

Для изучения земноводных полезно знать общие признаки позвоночных, строение рыб и основные системы органов животных. Сравнение с рыбами помогает понять, чем отличаются водная личинка и взрослое животное, освоившее сушу. Эти знания пригодятся при изучении пресмыкающихся, эволюции позвоночных и приспособлений животных к жизни в разных средах. Так можно проследить, как строение связано с условиями обитания.

Что запомнить

• Земноводные — позвоночные, жизненный цикл которых обычно связан с водой и сушей.
• Кожа земноводных тонкая и влажная и участвует в дыхании.
• Личинки большинства земноводных живут в воде и дышат жабрами.
• Взрослые земноводные используют лёгочное и кожное дыхание.
• Сердце взрослых земноводных трёхкамерное, кровообращение проходит по двум кругам.
• Превращение личинки во взрослое животное называется метаморфозом.