24. Класс Земноводные, или Амфибии

Определения и обозначения

Земноводные, или амфибии, — класс позвоночных животных, приспособленных к жизни в воде и на суше. Название «амфибии» означает «живущие двойной жизнью»: многие виды размножаются и развиваются в воде, а взрослые животные могут выходить на сушу. К этому классу относятся, например, лягушки, жабы и тритоны. Такое определение напоминает, что земноводных нельзя считать только водными или только наземными животными.

Личинка земноводного — ранняя стадия развития, которая обычно живёт в воде, дышит жабрами и отличается от взрослой особи строением. У лягушки личинка называется головастиком: у неё есть хвост, а конечности поначалу не развиты. Личинка может питаться и передвигаться иначе, чем взрослое животное. Это понятие помогает различать стадии жизненного цикла, а не принимать головастика за маленькую лягушку.

Метаморфоз — превращение личинки во взрослое животное, сопровождающееся перестройкой тела и изменением образа жизни. У лягушки при этом развиваются конечности, исчезает хвост, а жаберное дыхание сменяется лёгочным и кожным. Изменения позволяют животному перейти от водной личиночной жизни к жизни взрослой особи. Поэтому метаморфоз — не просто рост, а важный этап развития.

Кожное дыхание — газообмен через тонкую влажную кожу: кислород поступает в организм, а углекислый газ выходит наружу. Оно действует наряду с лёгочным дыханием и особенно важно из-за простого строения лёгких земноводных. Для такого газообмена кожа должна оставаться влажной. Значит, влажность — не только условие комфорта, но и необходимое условие дыхания.

Как это устроено

Земноводные занимают промежуточное положение между водными и наземными позвоночными, потому что в их жизненном цикле сочетаются признаки обеих сред. С водой их связывают размножение большинства видов, развитие личинок и необходимость поддерживать влажность кожи. С сушей связаны передвижение взрослых животных и добывание пищи вне водоёма. Такая двойная связь объясняет, почему земноводное может выйти на берег, но не становится полностью независимым от воды.

Кожа земноводных тонкая и влажная, поэтому через неё могут проходить газы, необходимые для дыхания. Но тонкие покровы плохо защищают тело от потери воды: на сухом воздухе кожа быстро высыхает. Когда она становится сухой, газообмен через неё ухудшается. Поэтому земноводные часто держатся возле водоёмов, прячутся во влажных местах или выходят на сушу в сырую погоду.

У взрослых земноводных обычно есть лёгкие, но они устроены сравнительно просто и не всегда обеспечивают весь необходимый газообмен. Дополнительный кислород поступает через кожу, а углекислый газ удаляется тем же путём. Вклад лёгочного и кожного дыхания может различаться у разных видов и зависеть от условий. Поэтому неверно представлять дыхание взрослой лягушки как работу одних только лёгких.

Размножение большинства земноводных связано с водой, поскольку их икринки обычно не защищены плотной оболочкой от высыхания. В воде икринки сохраняют влагу, необходимую для развития зародышей. Из них выходят личинки, приспособленные к водной среде. Так особенности икры и ранней стадии развития объясняют, почему водоём нужен не только взрослым животным как место обитания.

При метаморфозе водная личинка постепенно приобретает признаки взрослого животного. У головастика жаберное дыхание уступает место лёгочному, при этом кожное дыхание также играет роль. Развиваются конечности, необходимые для передвижения по суше, а у лягушки хвост исчезает. Эти перемены связаны между собой: изменившиеся органы помогают животному использовать другую среду и вести взрослый образ жизни.

Признаки земноводных на разных стадиях развития

Таблица помогает сравнить личинку и взрослое животное по одинаковым признакам. Заполняя её, ищи не только различия, но и связь каждого признака со средой обитания. У разных видов детали могут отличаться, поэтому в таблице приведены общие особенности земноводных.

Разбор задач

Задача 1. У головастика обнаружены жабры и хвост, но нет конечностей. Определите стадию его развития и среду обитания. Нужно сопоставить найденные признаки с тем, какие органы характерны для личинки и взрослого земноводного.

1. Жабры показывают, что животное получает кислород из воды, как водная личинка. Значит, это не взрослая лягушка.
2. Хвост помогает головастику плавать, а отсутствие конечностей также характерно для ранней стадии развития. Эти признаки подтверждают вывод.
3. Сочетание жабр, хвоста и отсутствия конечностей указывает на головастика. Такая личинка обитает в воде.

Ответ: это водная личинка земноводного, головастик.

Задача 2. Объясните, почему лягушка может находиться на суше, но не способна долго жить в сухом месте. Для ответа нужно учесть и то, как лягушка дышит, и то, что происходит с её кожей при потере влаги.

1. Взрослая лягушка дышит лёгкими, поэтому может выходить из воды и находиться на суше. Кроме того, она получает часть кислорода через кожу.
2. Кожное дыхание возможно, когда кожа влажная и газы могут проходить через неё. В сухом месте кожа теряет влагу, и такой газообмен затрудняется.
3. Значит, лягушка может жить на суше, если там достаточно влажно, но сухая среда мешает важной части её дыхания. Поэтому она не способна долго оставаться в сухом месте.

Ответ: лягушка может находиться на суше, но ей необходимо сохранять кожу влажной для кожного дыхания.

Задача 3. Сравните жизненные циклы земноводного и наземного позвоночного, у которого развитие происходит без водной личинки. Объясните, почему размножение земноводных обычно связано с водоёмом. Сравнивать нужно не только взрослых животных, но и икру и ранние стадии развития.

1. У многих земноводных икринки развиваются в воде, потому что обычно не имеют плотной оболочки, защищающей от высыхания. Из икринок выходит водная личинка.
2. Личинка земноводного часто отличается от взрослой особи органами дыхания и передвижения. Позже, во время метаморфоза, она перестраивается и приобретает признаки взрослого животного.
3. У наземного позвоночного, развитие которого проходит без водной личинки, ранняя стадия не требует такого водного этапа. В отличие от него, земноводному водоём необходим для сохранения икры и жизни личинки.

Ответ: жизненный цикл большинства земноводных включает водную икру и личинку, поэтому размножение обычно связано с водоёмом.

Типичные ошибки

Ошибка: считать земноводных полностью наземными. Так думают, замечая взрослых лягушек на суше и забывая об их размножении. Однако у большинства видов икринки и ранние личинки связаны с водой. Проверь себя: спроси, где развивается головастик и откуда он появляется.

Ошибка: утверждать, что взрослые земноводные дышат только лёгкими. Лёгкие заметны по сравнению с кожей, поэтому роль кожного дыхания легко упустить. На самом деле многие земноводные получают часть кислорода через влажные покровы. Проверь себя: если в ответе говорится только о лёгких, вспомни, нужна ли земноводному влажная кожа.

Ошибка: путать головастика со взрослой особью. Головастик — не просто маленькая лягушка: у него обычно есть жабры и хвост, а конечности ещё не развиты. Путаница возникает, если учитывать только размер животного. Чтобы проверить себя, сравни органы дыхания и передвижения, а не длину тела.

Ошибка: считать метаморфоз только увеличением размеров. Рост действительно сопровождается увеличением тела, поэтому можно принять его за единственное изменение. Но при метаморфозе перестраиваются органы и меняется образ жизни личинки. Проверь себя: перечисли, что происходит с жабрами, конечностями и хвостом; если изменений нет, ты описал лишь рост.

Связь с другими темами

Чтобы понять строение земноводных, пригодятся знания об общих признаках позвоночных и их системах органов. Представление о различиях водной и наземной среды помогает объяснить работу жабр, лёгких и кожи, а также особенности передвижения животных. Дальше сравнение земноводных с пресмыкающимися покажет, какие приспособления помогают позвоночным жить на суше. Эти связи позволяют увидеть не отдельные признаки, а способы приспособления животных к условиям жизни.

Что запомнить

• Земноводные — позвоночные, жизнь которых связана и с водой, и с сушей.
• Кожа земноводных тонкая и влажная, она участвует в дыхании.
• Взрослые земноводные обычно дышат лёгкими и кожей.
• У большинства земноводных размножение и развитие начинаются в воде.
• Личинка земноводного обычно живёт в воде и дышит жабрами.
• Метаморфоз — превращение личинки во взрослое животное.