36. Размножение и развитие земноводных. Происхождение и значение

Определения и обозначения

Наружное оплодотворение — слияние половых клеток вне тела самки. У большинства земноводных это происходит в воде, куда самка откладывает икру, а самец выпускает сперматозоиды. Такое оплодотворение возможно только там, где половые клетки не высохнут и смогут встретиться.

Икрометание — откладывание самкой икры в воду. Икринки обычно не имеют твёрдой защитной оболочки, а покрыты студенистым слоем. Поэтому вода нужна им не только для оплодотворения, но и для защиты от высыхания.

Головастик — водная личинка земноводного, которая отличается от взрослого животного строением и образом жизни. Он дышит жабрами, плавает с помощью хвоста и в начале развития не имеет ног. Это самостоятельная стадия развития, а не маленькая копия взрослой лягушки.

Метаморфоз — глубокое преобразование организма при развитии. Во время метаморфоза головастик превращается в молодую лягушку: у него появляются конечности и лёгкие, меняются органы питания, а хвост постепенно исчезает. Благодаря этому животное переходит от водного образа жизни к наземному или смешанному.

Как это устроено

Размножение большинства земноводных связано с водой, потому что их половые клетки и личинки нуждаются во влажной среде. В период размножения самцы и самки собираются у прудов, озёр или медленно текущих водоёмов. Самцы некоторых видов привлекают самок голосом, чтобы встретиться с ними в подходящем месте.

Самка откладывает икру в воду, а самец обычно оплодотворяет её снаружи. Вода позволяет сперматозоидам двигаться к икринкам и одновременно не даёт им высохнуть. Твёрдой оболочки у икринок нет, поэтому на суше они быстро теряют влагу, а развивающаяся личинка не смогла бы нормально жить.

Из икринки выходит головастик, приспособленный к водной среде. Жабры извлекают кислород из воды, хвост помогает плавать, а отсутствие ног не мешает передвижению. Питается головастик иначе, чем взрослая лягушка: обычно он поедает водоросли и другие растительные остатки, тогда как взрослая лягушка ловит животных, например насекомых.

При метаморфозе тело головастика постепенно перестраивается. Сначала развиваются задние, затем передние конечности, формируются лёгкие, изменяются органы дыхания и питания, а хвост уменьшается и исчезает. Эти изменения позволяют молодому животному дышать атмосферным воздухом, передвигаться по суше и добывать другую пищу.

Земноводные произошли от древних кистепёрых рыб, живших на мелководье. Их конечности и лёгкие показывают, как позвоночные постепенно осваивали сушу, хотя размножение большинства земноводных по-прежнему зависит от воды. В природе они поедают беспозвоночных, регулируют их численность и сами служат пищей рыбам, птицам, пресмыкающимся и млекопитающим.

Сравнение головастика и взрослой лягушки

Сравнивать животных удобно по одной строке, прослеживая изменения от личинки к взрослой особи. Особенно ясно метаморфоз виден по дыханию, конечностям и хвосту. Таблица показывает, как строение связано со средой обитания и питанием.

Разбор задач

Почему икру земноводные обычно откладывают в воду?

Нужно объяснить не только место откладывания икры, но и его связь с особенностями развития. Для этого рассмотрим защиту икринок и условия жизни личинки. Затем объединим причины в общий вывод.

1. Установим строение икринок. Они обычно не имеют твёрдой оболочки, поэтому на воздухе быстро теряют воду и высыхают.

2. Определим условия развития. Из икринки выходит головастик, который дышит жабрами и может жить только в водной среде.

3. Свяжем эти факты. Водоём одновременно сохраняет икринки влажными, обеспечивает наружное оплодотворение и служит местом жизни личинки.

Ответ: земноводные обычно откладывают икру в воду, потому что их икринки не защищены твёрдой оболочкой от высыхания, а головастик развивается и дышит в воде.

Сравните головастика и взрослую лягушку по дыханию, строению и среде обитания.

Сравнение следует проводить по одинаковым признакам, чтобы увидеть направление изменений. Нужно указать не только различия, но и связать их с метаморфозом. После этого станет понятно, почему взрослая лягушка может жить вне воды.

1. Сравним дыхание. Головастик дышит жабрами, а взрослая лягушка — лёгкими и влажной кожей.

2. Сравним строение. У головастика есть хвост и сначала нет конечностей, у лягушки развиты четыре ноги, а хвост исчезает.

3. Сравним среду и питание. Головастик живёт в воде и обычно питается растительными остатками, а взрослая лягушка может находиться на суше и ловит беспозвоночных.

Ответ: головастик — водная личинка с жабрами и хвостом, а взрослая лягушка — животное с лёгкими, четырьмя конечностями и приспособлениями к жизни на суше и в воде.

Установите последовательность стадий развития лягушки и объясните переход к наземному образу жизни.

Сначала нужно расположить стадии по времени, а затем найти изменения, которые обеспечивают жизнь вне воды. Нельзя считать этот процесс простым ростом, потому что меняется строение всего организма. Главными признаками перехода будут органы дыхания и движения.

1. Запишем последовательность: икра — головастик — молодая лягушка — взрослая лягушка.

2. Определим изменения тела. У головастика появляются задние и передние конечности, развиваются лёгкие, перестраиваются органы питания, а хвост постепенно исчезает.

3. Объясним значение изменений. Конечности позволяют передвигаться по суше, лёгкие — дышать атмосферным воздухом, а новые органы питания помогают добывать животную пищу.

Ответ: развитие идёт от икры к головастику, затем к молодой и взрослой лягушке; освоению суши помогают развитие конечностей и лёгких, изменение питания и исчезновение хвоста.

Типичные ошибки

Наружное оплодотворение у всех земноводных считают внутренним. Ошибка появляется из-за привычки связывать оплодотворение с телом самки. Проверьте себя: вспомните, что у большинства видов половые клетки встречаются в воде вне организма самки.

Головастика называют маленькой взрослой лягушкой. Так думают, если учитывать только размер, но головастик имеет жабры, хвост и другой способ питания. Проверка простая: сравните его органы дыхания и среду обитания со взрослой особью.

Метаморфоз путают с увеличением размеров. При обычном росте тело становится больше, а при метаморфозе меняются органы и образ жизни. Проверьте ответ по признакам: появились ли конечности и лёгкие, исчез ли хвост?

Предками земноводных называют современных рыб. Ошибка возникает из-за внешнего сходства водной личинки с рыбой. Правильная формулировка указывает на древних кистепёрых рыб, приспособленных к мелководью.

Связь с другими темами

Для понимания размножения земноводных нужны знания об их строении, дыхании и влажной коже. Тема продолжает изучение размножения и развития позвоночных и помогает сравнивать личинок и взрослых животных. Роль земноводных связывает этот материал с пищевыми цепями, экосистемами и охраной животных.

Что запомнить

• Размножение большинства земноводных связано с водоёмами.
• Икра земноводных обычно не защищена твёрдой оболочкой.
• У большинства земноводных оплодотворение наружное.
• Головастик — водная личинка, а не уменьшенная копия взрослого животного.
• Превращение головастика во взрослую особь называется метаморфозом.
• Земноводные произошли от древних кистепёрых рыб.
• Земноводные — важная часть природных пищевых цепей.