Класс Земноводные

Определения и обозначения

Земноводные, или амфибии, — класс позвоночных животных, к которому относятся, например, лягушки, жабы и тритоны. Их называют земноводными, потому что жизнь многих видов связана с двумя средами: личинки развиваются в воде, а взрослые животные могут выходить на сушу. Это название напоминает, что особенности строения и жизненного цикла помогают им существовать в обоих местах.

Голая кожа — кожа без чешуи, перьев или шерсти; она покрыта слизью, которую выделяют кожные железы. Через влажную кожу проходят кислород и углекислый газ, поэтому она служит органом дыхания. Такая поверхность должна оставаться влажной: слизь облегчает газообмен и уменьшает потерю воды, а пересыхание мешает коже выполнять свою работу.

Метаморфоз — глубокое изменение строения и образа жизни животного при переходе от личинки ко взрослой особи. У лягушки головастик постепенно приобретает конечности и лёгкие, а его хвост уменьшается; одновременно меняются питание и способы передвижения. Это не просто рост: организм перестраивается, чтобы жить во взрослом состоянии.

Боковая линия — система чувствительных органов, расположенных вдоль тела водной личинки и воспринимающих колебания и движения воды. Благодаря ей головастик замечает приближение объектов и ориентируется в водоёме. У взрослых земноводных, вышедших на сушу, эта система обычно исчезает или теряет значение.

Как это устроено

Влажная кожа позволяет земноводным поглощать кислород из окружающей среды и отдавать углекислый газ, потому что газы растворяются в тонком слое влаги и проходят через покровы. Кожа должна быть тонкой: так газам легче проникать к кровеносным сосудам, расположенным близко к поверхности. Но тонкий покров легко теряет воду и плохо защищает от высыхания. Поэтому земноводные часто держатся возле водоёмов, активны во влажную погоду или прячутся в сырых укрытиях.

У взрослого земноводного есть две пары конечностей, хотя у некоторых групп они уменьшены или отсутствуют. Пояса конечностей и позвоночник поддерживают тело, которое на суше не может опираться на воду, как тело рыбы. Суставы и мышцы помогают отталкиваться от земли, прыгать или ползать; перепонки между пальцами у многих лягушек облегчают плавание. При этом конечности работают и в воде, но не превращаются в плавники: животное перемещается, сгибая и разгибая их.

У большинства взрослых земноводных газообмен происходит и в лёгких, и через кожу. Лёгкие дают возможность использовать кислород воздуха, а влажная кожа дополняет дыхание, особенно когда животное находится в воде или мало двигается. Лёгкие у земноводных сравнительно просты, поэтому кожное дыхание остаётся важным. Личинки многих видов живут в воде и дышат жабрами; при метаморфозе жаберное дыхание сменяется лёгочным и кожным.

Сердце взрослого земноводного состоит из двух предсердий и одного желудочка, то есть имеет три камеры. Кровь проходит по двум кругам: малому — между сердцем и органами дыхания, большому — между сердцем и остальными органами тела. В желудочке встречаются кровь, богатая кислородом, и кровь, в которой кислорода меньше, поэтому происходит их частичное смешение. Два круга не означают полного разделения потоков: для полного разделения потребовались бы отдельные желудочки.

Размножение большинства земноводных связано с водой, поскольку их яйца, обычно называемые икрой, не имеют твёрдой оболочки, защищающей от высыхания. У многих лягушек оплодотворение происходит в воде: самка откладывает икру, а самец выделяет на неё половые клетки. Из яйца выходит личинка, приспособленная к водной жизни, часто с жабрами и хвостом. Затем метаморфоз постепенно меняет её органы и внешний вид, и молодое животное становится способным жить на суше.

Приспособления земноводных к жизни в воде и на суше

Сравнивайте строки по горизонтали: так видно, как одна особенность помогает в разных средах и какие у неё есть ограничения. Например, кожа участвует в дыхании и в воде, и на суше, но на суше особенно важно не допустить её высыхания. Таблица также показывает, что личинка и взрослая особь могут по-разному использовать органы дыхания и чувств.

Разбор задач

Назовите признаки, по которым лягушку относят к земноводным, и объясните происхождение названия класса.

Сначала отделим признаки взрослой лягушки от особенностей её развития. Нужно назвать не один внешний признак, а показать связь животного с водой и сушей. Затем объясним, почему эта связь отражена в названии класса.

1. Лягушка — позвоночное животное: у неё есть внутренний скелет и позвоночник.
2. Взрослая особь может передвигаться по суше и дышит лёгкими, но газообмен у неё идёт также через влажную кожу.
3. Размножение и развитие обычно связаны с водой: из икры выходит водная личинка — головастик, который позже проходит метаморфоз.

Ответ. Лягушку относят к земноводным по сочетанию признаков позвоночного животного и приспособлений к воде и суше. Название класса связано с тем, что жизненный цикл многих его представителей проходит в обеих средах. Взрослая лягушка живёт преимущественно на суше, но её развитие начинается в воде.

Объясните, почему лягушка может дышать кожей, но не может долго находиться на сухом воздухе.

В задаче нужно связать строение кожи с обменом газов и потерей воды. Не следует считать влажность просто защитным свойством: без неё дыхание через кожу затрудняется. Проверим рассуждение по порядку — от устройства покрова к последствиям его высыхания.

1. Кожа лягушки тонкая, влажная и пронизана кровеносными сосудами, поэтому кислород может пройти через неё в кровь.
2. Для такого газообмена на поверхности должен сохраняться слой влаги, в котором растворяются газы.
3. Сухой воздух ускоряет испарение воды с кожи; когда она высыхает, газообмен ухудшается и организм теряет влагу.

Ответ. Лягушка способна дышать кожей, потому что её влажный тонкий покров пропускает газы к кровеносным сосудам. На сухом воздухе влага быстро испаряется, и коже становится труднее выполнять дыхательную функцию. Поэтому лягушка не может долго оставаться в сухих условиях, хотя дополнительно дышит лёгкими.

Сравните дыхание и кровообращение головастика и взрослой лягушки; объясните, почему эти различия возникают.

Сравнивать нужно не только органы дыхания, но и условия жизни двух стадий. Головастик обитает в воде и устроен иначе, чем взрослая лягушка, которая может выходить на сушу. Метаморфоз сопровождается сменой органов, а особенности кровообращения взрослого связаны с работой лёгких и кожи.

1. У головастика многих видов есть жабры, с помощью которых он получает кислород из воды; у взрослой лягушки основными органами дыхания становятся лёгкие и кожа.
2. У взрослой лягушки сердце трёхкамерное, а кровь движется по двум кругам кровообращения и частично смешивается в желудочке.
3. При метаморфозе меняются и среда, и потребности организма: головастик приспособлен к воде, а взрослая особь — к передвижению и дыханию в наземной среде.

Ответ. Головастик обычно дышит жабрами, тогда как взрослая лягушка — лёгкими и кожей. У взрослой особи есть два круга кровообращения и трёхкамерное сердце с частичным смешением крови. Различия возникают потому, что при метаморфозе водная личинка превращается в животное, способное жить на суше.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что земноводные дышат только лёгкими. Так думают, потому что у взрослой лягушки заметны ноздри и движения горла, связанные с дыханием. Но газообмен идёт и через кожу; проверить себя можно вопросом, зачем животному нужна влажная поверхность покровов.

Ошибка — считать влажную кожу только защитой от высыхания. Слизь действительно помогает сохранять влагу, но сама кожа участвует в газообмене. Если помнить, что через неё проходят кислород и углекислый газ, становится ясно, почему пересыхание не только обезвоживает животное, но и затрудняет дыхание.

Ошибка — называть головастика маленькой взрослой лягушкой. Головастик является личинкой: у многих видов у него есть жабры и хвост, а конечности ещё не развиты. Проверка простая: сравните не размер, а органы и образ жизни двух стадий; их различия объясняет метаморфоз.

Ошибка — заключать, что два круга кровообращения означают полное разделение крови. Можно спутать число кругов с числом камер сердца, хотя это разные признаки. У взрослого земноводного два предсердия и один желудочек, где кровь частично смешивается; для проверки нужно отдельно назвать круги и камеры сердца.

Связь с другими темами

Для изучения земноводных пригодятся знания о позвоночных: скелет поддерживает тело, а органы дыхания и кровообращения обеспечивают его работу. Сравнение с рыбами помогает увидеть черты, связанные с водными предками, и отличия, возникшие при освоении суши. Позже эти сведения помогут разобраться в строении пресмыкающихся, эволюции позвоночных и приспособлениях животных к среде обитания.

Что запомнить

• Земноводные — позвоночные животные, жизненный цикл которых обычно связан и с водой, и с сушей.
• Кожа земноводных голая и влажная; через неё происходит газообмен.
• Взрослые земноводные дышат лёгкими и кожей, а личинки многих видов — жабрами.
• У взрослого земноводного сердце трёхкамерное, а кровообращение проходит по двум кругам.
• Размножение большинства земноводных происходит в воде.
• Метаморфоз сопровождает превращение личинки во взрослое животное.