§ 52. Размножение и развитие амфибий. Разнообразие земноводных

Определения и обозначения

Икрометание — откладывание самкой икры в воду. Яйца земноводных обычно не имеют твёрдой защитной оболочки, потому что их развитие происходит во влажной среде и они могут высохнуть на суше. Студенистые оболочки удерживают влагу и скрепляют икринки в комки или нити. Это помогает понять, почему размножение многих амфибий связано с водоёмами.

Наружное оплодотворение — слияние яйцеклетки и сперматозоида вне организма самки. У большинства лягушек самка откладывает икру, а самец выделяет на неё сперму. Половые клетки встречаются в воде, поэтому их слияние происходит снаружи. Термин помогает отличить этот способ от внутреннего оплодотворения.

Метаморфоз — глубокое изменение строения и образа жизни животного в ходе развития. Например, головастик лягушки постепенно приобретает конечности и лёгкие, а его хвост исчезает. В результате водная личинка превращается во взрослое животное. Понятие объясняет, почему молодая лягушка сначала совсем не похожа на взрослую.

Хвостатые, бесхвостые и безногие — основные группы современных земноводных, различающиеся строением тела и способом передвижения. У хвостатых сохраняется хвост, у взрослых бесхвостых его нет, а у безногих отсутствуют конечности. Эти названия помогают определять группу по внешним признакам. При этом сравнивать нужно взрослых животных: личинки могут выглядеть иначе.

Как это устроено

Размножение большинства амфибий связано с водой, потому что их половые клетки и ранние стадии развития нуждаются во влажной среде. Самка откладывает икру, а самец выделяет на неё сперму, поэтому оплодотворение происходит снаружи. В воде сперматозоид может добраться до яйцеклетки и слиться с ней. Однако способы размножения у всех видов не одинаковы: у некоторых оплодотворение и забота о потомстве устроены иначе.

Икринки земноводных окружены студенистыми оболочками, но у них нет твёрдой скорлупы. Такая оболочка не создаёт надёжной защиты от потери воды, как скорлупа яйца наземных животных. Поэтому икре обычно требуется влажное место, чаще всего водоём. Внутри икринки зародыш получает условия для развития, а в воде оболочки помогают икринкам не высыхать.

Из икринки у многих амфибий выходит головастик — личинка, то есть молодая стадия, которая отличается от взрослого животного. Сначала головастик живёт в воде, дышит жабрами и плавает с помощью хвоста. Такое строение подходит водной среде, где он развивается и добывает пищу. Позднее у него появляются конечности и лёгкие, позволяющие взрослому животному жить и передвигаться иначе.

Превращение головастика в лягушку — метаморфоз, во время которого меняются не только внешние признаки. Перестраиваются органы дыхания и кровообращение, а вместе с ними меняются возможности животного. Конечности помогают передвигаться по суше и в воде, а хвост у головастика бесхвостых постепенно исчезает. Поэтому стадии развития отличаются и строением, и образом жизни.

Разнообразие амфибий связано с тем, что их тело приспособлено к разным способам передвижения и условиям обитания. Лягушки и жабы относятся к бесхвостым, тритоны и саламандры — к хвостатым, а червяги — к безногим. У этих групп по-разному устроены туловище и конечности, поэтому они не одинаково перемещаются. Например, длинное тело и сохранение хвоста отличают хвостатых, а отсутствие конечностей — безногих.

Основные группы земноводных

Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите заметные признаки: есть ли у взрослого животного конечности и сохраняется ли хвост. Затем сопоставьте эти признаки со способом передвижения и примерами. Не определяйте группу только по месту обитания: важнее строение тела.

Разбор задач

Задача 1. Расположите стадии развития лягушки в правильном порядке: головастик с конечностями, икринка, взрослая лягушка, головастик. Нужно восстановить путь от начала развития до взрослого животного. Сначала установим, какая стадия возникает после оплодотворения, а затем проследим изменения личинки. Это позволит не перепутать раннюю и позднюю стадии.

1. В начале развития находится икринка, внутри которой развивается зародыш.
2. Из икринки выходит головастик — водная личинка.
3. У растущего головастика появляются конечности, и он постепенно меняет строение.
4. После метаморфоза формируется взрослая лягушка.

Ответ: икринка → головастик → головастик с конечностями → взрослая лягушка. Такой порядок показывает переход от зародышевой стадии к личинке, а затем к взрослому животному. Хвост головастика при этом постепенно исчезает.

Задача 2. Почему большинство земноводных откладывает икру в воду, хотя взрослые особи многих видов живут на суше? Чтобы ответить, нужно учесть особенности икры и то, где обычно происходит оплодотворение. Важно не считать взрослую среду обитания единственным условием размножения. Икра и личинки могут нуждаться в других условиях, чем взрослое животное.

1. У икринок обычно нет твёрдой скорлупы, поэтому они могут высохнуть вне влажной среды.
2. Студенистая оболочка не заменяет прочную защиту от высыхания, а вода поддерживает необходимую влажность.
3. У большинства видов самец выделяет сперму на отложенную икру, и половые клетки сливаются снаружи.
4. Личинка многих амфибий развивается в воде, поэтому водоём подходит и для ранних стадий жизни.

Ответ: икру обычно откладывают в воду из-за отсутствия твёрдой оболочки, наружного оплодотворения и водного развития личинок. При этом у некоторых видов способы размножения отличаются, поэтому утверждение не относится без исключения ко всем земноводным.

Задача 3. У животного удлинённое тело, четыре короткие конечности и сохраняющийся во взрослом состоянии хвост. К какой группе земноводных его можно отнести? Для решения сопоставим указанные признаки со строением трёх основных групп. Затем проверим, какая группа подходит не только по наличию хвоста, но и по форме тела. В конце приведём пример представителя этой группы.

1. У взрослых бесхвостых хвоста нет, значит, это животное к ним не относится.
2. У безногих отсутствуют конечности, а у описанного животного их четыре.
3. Хвостатые обычно имеют вытянутое тело, четыре конечности и сохраняющийся хвост.
4. Сравнение всех признаков указывает на хвостатых; к ним относятся, например, тритоны и саламандры.

Ответ: животное относится к хвостатым земноводным. Вывод подтверждают удлинённое тело, четыре конечности и хвост, который сохраняется у взрослой особи. Пример такой группы — тритоны.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что все земноводные размножаются только в воде. Так думают, потому что размножение лягушек обычно показывают как знакомый пример для всей группы. Но у некоторых видов оплодотворение и забота о потомстве устроены иначе. Проверяйте себя: говорите «у большинства», если правило не подходит без исключения.

Ошибка — путать наружное оплодотворение с откладыванием икры. Эти события связаны между собой, поэтому их легко назвать одним и тем же действием. Икрометание означает, что самка откладывает икру, а оплодотворение — слияние яйцеклетки и сперматозоида. Чтобы проверить себя, спросите: речь идёт об откладывании икры или о слиянии половых клеток?

Ошибка — называть головастика взрослой лягушкой. Такое смешение возникает, если помнить только, что головастик — это стадия развития лягушки. Но головастик является личинкой: он живёт в воде, дышит жабрами и передвигается хвостом. Проверить себя можно по признакам: есть ли у животного конечности взрослой лягушки и завершился ли метаморфоз.

Ошибка — считать, что у всех земноводных есть хвост и одинаковые конечности. Причина ошибки — перенос признаков одной знакомой амфибии на всю группу. У взрослых бесхвостых хвоста нет, а у безногих отсутствуют конечности; у хвостатых хвост сохраняется. Сравните строение взрослого животного с тремя группами, прежде чем делать вывод.

Связь с другими темами

Чтобы понять оплодотворение, нужно знать, что яйцеклетка и сперматозоид — половые клетки. Их слияние называют оплодотворением; оно может происходить снаружи или внутри организма самки. Эти понятия помогают объяснить, почему у многих земноводных размножение связано с водой.

Развитие амфибий связано с тем, как животные приспосабливаются к водной и наземной среде. Стадии жизненного цикла показывают, что условия, подходящие личинке, могут отличаться от условий жизни взрослой особи. Это помогает сравнивать земноводных с другими животными.

Знания о развитии и разнообразии амфибий пригодятся при изучении эволюции позвоночных и экосистем. Они помогают увидеть, как особенности строения связаны с образом жизни. Понимание потребностей земноводных также важно для охраны животных и мест их обитания.

Что запомнить

• У большинства земноводных оплодотворение наружное и связано с водой.
• Икра земноводных не защищена твёрдой скорлупой.
• Головастик — личинка земноводных, развивающаяся в воде.
• Метаморфоз сопровождается изменением строения и образа жизни.
• К основным группам земноводных относят хвостатых, бесхвостых и безногих.
• Лягушки и жабы — бесхвостые, тритоны и саламандры — хвостатые.