Представителями земноводных животных являются. Происхождение земноводных и их эволюция

Земноводные - первые наземные позвоночные животные, большинство которых живет на суше, а размножается в воде. Это влаголюбивые животные, что и определяет среду их обитания.

Живущие в воде тритоны и саламандры вероятнее всего когда-то завершили свой жизненный цикл на стадии личинки и в этом состоянии достигли половой зрелости.

Наземные животные - лягушки, жабы, квакши, чесночницы - живут не только на почве, но и на деревьях (квакша), в песках пустыни (жаба, чесночница), где они активны только ночью, а икру откладывают в лужи и временные водоемы, да и то не каждый год.

Земноводные питаются насекомыми и их личинками (жуками, комарами, мухами), а также пауками. Они едят моллюсков (слизней, улиток), мальков рыб. Особенно полезны жабы, поедающие ночных насекомых и слизней, малодоступных для птиц. Травяные лягушки питаются садовыми, лесными и полевыми вредителями. Одна лягушка за лето может съесть примерно 1200 вредных насекомых.

Сами земноводные являются пищей для рыб, птиц, змей, ежей, норки, хорька, выдры. Ими кормят птенцов хищные птицы. Жабы и саламандры, имеющие на коже ядовитые железы, млекопитающими и птицами не поедаются.

Зимуют земноводные в укрытиях на суше или в мелководных водоемах, поэтому бесснежные холодные зимы вызывают их массовую гибель, а загрязнение и высыхание водоемов приводит к гибели потомства - икры и головастиков. Земноводных надо охранять.

В Красную книгу СССР внесено 9 видов представителей этого класса.

Характеристика класса

Современная фауна земноводных немногочисленна - около 2500 видов примитивнейших наземных позвоночных. По морфологическим и биологическим признакам они занимают промежуточное положение между собственно водными организмами и собственно наземными.

Происхождение амфибий связано с рядом ароморфозов, таких, как появление пятипалой конечности, развитие легких, разделение предсердия на две камеры и появление двух кругов кровообращения, прогрессивное развитие центральной нервной системы и органов чувств. В течение всей жизни или хотя бы в личиночном состоянии земноводные обязательно связаны с водной средой. Взрослые формы для нормальной жизнедеятельности нуждаются в постоянном увлажнении кожи, поэтому обитают лишь вблизи водоемов или в местах с высокой влажностью. У большинства видов яйца (икра) не имеют плотных оболочек и могут развиваться только в воде, как и личинки. Личинки земноводных дышат жабрами, во время развития происходит метаморфоз (превращение) во взрослое животное, имеющее легочное дыхание и ряд других особенностей строения наземных животных.

Для взрослых земноводных характерны парные конечности пятипалого типа. Череп подвижно сочленен с позвоночником. В органе слуха кроме внутреннего развито еще среднее ухо. Одна из костей подъязычной дуги превращается в косточку среднего уха - стремечко. Формируются два круга кровообращения, сердце имеет два предсердия и один желудочек. Передний мозг увеличен, развиты два полушария. Наряду с этим у земноводных сохранились признаки, характерные для водных позвоночных. Кожа земноводных имеет большое количество слизистых желез, выделяемая ими слизь увлажняет ее, что необходимо для кожного дыхания (диффузия кислорода может происходить только через водную пленку). Температура тела зависит от температуры окружающей среды. Этими особенностями строения тела определяется богатство фауны земноводных во влажных и теплых тропических и субтропических областях (см. также табл. 18).

Типичный представитель класса - лягушка, на примере которой и дается обычно характеристика класса.

Строение и размножение лягушки

Озерная лягушка живет в водоемах или на их берегах. Ее плоская широкая голова плавно переходит в короткое туловище с редуцированным хвостом и удлиненными задними конечностями с плавательными переопнками. Передние конечности в отличие от задних имеют значительно меньшие размеры; на них 4, а не 5 пальцев.

Покровы тела . Кожа земноводных голая и всегда покрыта слизью благодаря большому количеству слизистых многоклеточных желез. Она не только выполняет защитную функцию (от микроорганизмов) и воспринимает внешнее раздражение, но и участвует в газообмене.

Скелет состоит из позвоночника, черепа и скелета конечностей. Позвоночник короткий, разделен на четыре отдела: шейный, туловищный, крестцовый и хвостовой. В шейном отделе имеется лишь один кольцеобразный позвонок. В крестцовом отделе тоже один позвонок, к которому причленяются кости таза. Хвостовой отдел лягушки представлен уростилем - образованием, состоящим из 12 слившихся хвостовых позвонков. Между телами позвонков сохраняются остатки хорды, имеются верхние дуги и остистый отросток. Ребра отсутствуют. Череп широкий, уплощенный в спиннобрюшном направлении, у взрослых животных череп сохраняет много хрящевой ткани, что обусловливает сходство земноводных с кистеперыми рыбами, но в состав черепа входит меньше костей, чем у рыб. Отмечаются два затылочных мыщелка. Плечевой пояс состоит из грудины, двух коракоидов, двух ключиц и двух лопаток. В передней конечности различают плечо, две сросшиеся кости предплечья, несколько костей кисти и четыре пальца (пятый палец зачаточный). Тазовый пояс образован тремя парами сросшихся костей. В задней конечности различают бедро, две слитые кости голени, несколько костей стопы и пять пальцев. Задние конечности в два-три раза длиннее, чем передние. Это связано с передвижением прыжками, в воде при плавании лягушка энергично работает задними конечностями.

Мускулатура . Часть туловищной мускулатуры сохраняет метамерное строение (подобно мускулатуре рыб). Однако отчетливо проявляется более сложная дифференцировка мускулатуры, развита сложная система мускулатуры конечностей (особенно задних), жевательная мускулатура и т. п.

Внутренние органы лягушки лежат в целомической полости, которая выстлана тонким слоем эпителия и содержит небольшое количество жидкости. Большая часть полости тела занята органами пищеварения.

Пищеварительная система начинается большой ротоглоточной полостью, на дне которой передним концом прикреплен язык. При ловле насекомых и другой добычи язык выбрасывается изо рта и жертва прилипает к нему. На верхней и нижней челюстях лягушки, а также на небных костях имеются мелкие конические зубы (недифференцированные), которые служат лишь для удержания добычи. В этом выражается сходство земноводных с рыбами. В ротоглоточную полость открываются протоки слюнных желез. Их секрет увлажняет полость и пищу, облегчает проглатывание добычи, однако в нем нет пищеварительных ферментов. Далее пищеварительный тракт переходит в глотку, затем в пищевод и, наконец, в желудок, продолжением которого является кишечник. Двенадцатиперстная кишка лежит под желудком, а остальная часть кишечника складывается петлями и заканчивается клоакой. Имеются пищеварительные железы (поджелудочная и печень).

Смоченная слюной пища попадает в пищевод, а затем в желудок. Железистые клетки стенок желудка выделяют фермент пепсин, который активен в кислой среде (в желудке выделяется и соляная кислота). Частично переваренная пища перемещается в двенадцатиперстную кишку, в которую впадает желчный проток печени.

В желчный проток изливается и секрет поджелудочной железы. Двенадцатиперстная кишка незаметно переходит в тонкую кишку, где происходит всасывание питательных веществ. Непереваренные остатки пищи попадают в широкую прямую кишку и через клоаку выбрасываются наружу.

Головастики (личинки лягушек) питаются преимущественно растительной пищей (водорослями и др.), на челюстях у них развиты роговые пластинки, которые соскребают мягкие растительные ткани вместе с находящимися на них одноклеточными и другими мелкими беспозвоночными. Роговые пластинки сбрасываются во время метаморфоза.

Взрослые земноводные (в частности, лягушки) - хищники, питающиеся различными насекомыми и другими беспозвоночными животными, некоторые водные амфибии ловят мелких позвоночных.

Дыхательная система . В дыхании лягушки участвуют не только легкие, но и кожа, в которой находится большое количество капилляров. Легкие представлены тонкостенными мешками, внутренняя поверхность которых ячеистая. На стенках парных мешковидных легких имеется разветвленная сеть кровеносных сосудов. Воздух накачивается в легкие в результате нагнетающих движений дна ротовой полости, когда лягушка открывает ноздри и опускает дно ротоглоточной полости. Потом ноздри закрываются клапанами, дно ротоглоточной полости поднимается, и воздух проходит в легкие. Выдох происходит благодаря действию брюшных мышц и спаданию легочных стенок. У разных видов земноводных через легкие поступает 35-75 %, через кожу - 15-55 и через слизистую оболочку ротоглоточной полости - 10-15 % кислорода. Через легкие и ротоглоточную полость выделяется 35-55 %, через кожу - 45-65 % углекислого газа. У самцов имеются черпаловидные хрящи, окружающие гортанную щель и натянутые на них голосовые связки. Усиление звука достигается голосовыми мешками, образованными слизистой оболочкой ротовой полости.

Выделительная система . Продукты диссимиляции выводятся через кожу и легкие, но большая их часть выделяется почками, расположенными по бокам крестцового позвонка. Почки прилегают к спинной стороне полости лягушки и представляют собой продолговатые тела. В почках имеются клубочки, в которых из крови отфильтровываются вредные продукты распада и некоторые ценные вещества. Во время стока по почечным канальцам ценные соединения снова всасываются, а моча поступает по двум мочеточникам в клоаку и оттуда в мочевой пузырь. Некоторое время моча может накапливаться в мочевом пузыре, который расположен у брюшной поверхности клоаки. После наполнения мочевого пузыря мышцы его стенок сокращаются, моча выводится в клоаку и выбрасывается наружу.

Кровеносная система . Сердце взрослых земноводных трехкамерное, состоит из двух предсердий и желудочка. Имеется два круга кровообращения, но они полностью не разобщены, артериальная и венозная кровь частично смешивается благодаря единственному желудочку. От желудочка отходит артериальный конус с продольным спиральным клапаном внутри, который распределяет в разные сосуды артериальную и смешанную кровь. В правое предсердие поступает венозная кровь от внутренних органов и артериальная кровь от кожи, т. е. здесь собирается смешанная кровь. В левое предсердие поступает артериальная кровь из легких. Оба предсердия сокращаются одновременно и кровь из них поступает в желудочек. Благодаря продольному клапану в артериальном конусе венозная кровь поступает в легкие и кожу, смешанная - во все органы и части тела, кроме головы, артериальная - к головному мозгу и другим органам головы.

Кровеносная система личинок земноводных подобна кровеносной системе рыб: в сердце один желудочек и одно предсердие, имеется один круг кровообращения.

Эндокринная система . У лягушки в эту систему входят гипофиз, надпочечники, щитовидная, поджелудочная и половые железы. Гипофиз секретирует интермедин, который регулирует окраску лягушки, соматотропный и гонадотропные гормоны. Тироксин, который продуцирует щитовидная железа, необходим для нормального завершения метаморфоза, а также для поддержания обмена веществ у взрослого животного.

Нервная система характеризуется низкой степенью развития, но наряду с этим имеет ряд прогрессивных черт. Головной мозг имеет те же отделы, что и у рыб (передниий, межуточный, средний мозг, мозжечок и продолговатый мозг). Более развит передний мозг, разделившийся на два полушария, в каждом из них имеется полость - боковой желудочек. Мозжечок мал, что обусловлено сравнительно малоподвижным образом жизни и однообразием движений. Значительно крупнее продолговатый мозг. Из головного мозга выходит 10 пар нервов.

Эволюция амфибий, сопровождавшаяся сменой обитания и выходом из воды на сушу, связана со значительными изменениями в строении органов чувств.

Органы чувств в общем сложнее, чем у рыб; они обеспечивают ориентировку земноводных в воде и на суше. У личинок и обитающих в воде взрослых земноводных развиты органы боковой линии, они рассеяны на поверхности кожи, особенно многочисленны на голове. В эпидермальном слое кожи имеются температурные, болевые и осязательные рецепторы. Орган вкуса представлен вкусовыми почками на языке, небе и челюстях.

Органы обоняния представлены парными обонятельными мешками, которые открываются наружу парными наружными ноздрями, а в ротоглоточную полость - внутренними ноздрями. Часть стенок обонятельных мешков выстлана обонятельным эпителием. Органы обоняния функционируют только в воздушной среде, в воде наружные ноздри закрыты. Органы обоняния у земноводных и высших хордовых входят в состав дыхательных путей.

На глазах у взрослых земноводных развиты подвижные веки (верхнее и нижнее) и мигательная перепонка, они защищают роговицу от высыхания и загрязнения. У личинок земноводных век нет. Роговица глаза выпуклая, хрусталик имеет форму двояковыпуклой линзы. Это позволяет земноводным видеть довольно далеко. В сетчатке есть палочки и колбочки. У многих земноводных развито цветное зрение.

В органах слуха кроме внутреннего уха на месте брызгальца кистеперых рыб развито среднее ухо. В нем находится аппарат, усиливающий звуковые колебания. Наружное отверстие полости среднего уха затянуто упругой барабанной перепонкой, колебания которой усиливают звуковые волны. Через слуховую трубу, открывающуюся в глотку, полость среднего уха сообщается с наружной средой, что позволяет ослаблять резкие перепады давления на барабанную перепонку. В полости находится косточка - стремечко, одним концом она упирается в барабанную перепонку, другим - в затянутое перепончатой перегородкой овальное окно.

Размножение . Амфибии раздельнополы. Половые органы парные, состоят из слегка желтоватых семенников у самца и пигментированных яичников у самки. От семенников отходят выносящие протоки, проникающие в передний отдел почки. Здесь они соединяются с мочевыми канальцами и открываются в мочеточник, выполняющий одновременно функцию семяпровода и открывающийся в клоаку. Яйца из яичников выпадают в полость тела, откуда через яйцеводы, открывающиеся в клоаку, выводятся наружу.

У лягушек хорошо выражен половой диформизм. Так, у самца имеются бугорки на внутреннем пальце передних ног ("брачная мозоль"), служащие для удержания самки во время оплодотворения, и голосовые мешки (резонаторы), усиливающие звук при кваканье. Следует подчеркнуть, что голос впервые появляется у земноводных. Очевидно, это связано с жизнью на суше.

Лягушки размножаются весной на третьем году жизни. Самки выметывают в воду икру, самцы орошают ее семенной жидкостью. Оплодотворенная икра развивается в течение 7-15 дней. Головастики - личинки лягушек - сильно отличаются строением от взрослых животных (табл. 19). Через два-три месяца головастик превращается в лягушку.

Развитие . У лягушки, как и у других земноводных, развитие происходит с метаморфозом. Метаморфоз широко распространен у представителей различных типов животных. Развитие с превращением появилось как одно из приспособлений к условиям обитания и нередко связано с переходом личиночных стадий из одной среды обитания в другую, как то наблюдается у земноводных.

Личинки земноводных - типичные обитатели воды, что является отражением образа жизни предков.

К особенностям морфологии головастика, имеющим приспособительное значение в соответствии с условиями среды обитания, относятся:

• специальный аппарат на нижней стороне головного конца, который служит для прикрепления к подводным предметам,- присоска;
• более длинный, чем у взрослой лягушки, кишечник (по сравнению с размерами тела); это связано с тем, что головастик потребляет растительную, а не животную (как взрослая лягушка) пищу.

Особенностями организации головастика, повторяющими признаки предков, следует признать рыбообразную форму с длинным хвостовым плавником, отсутствие пятипалых конечностей, наружные жабры, один круг кровообращения. В процессе метаморфоза перестраиваются все системы органов: отрастают конечности, рассасываются жабры и хвост, укорачивается кишечник, меняются характер пищи и химизм пищеварения, строение челюстей и всего черепа, кожные покровы, осуществляется переход от жаберного дыхания к легочному, глубокие преобразования происходят в системе органов кровообращения.

На течение метаморфоза земноводных существенное влияние оказывают гормоны, секретируемые специальными железами (см выше). Например, удаление у головастика щитовидной железы приводит к удлинению периода роста, метаморфоз при этом не наступает. Наоборот, если в корм головастика лягушки или других земноводных добавить препараты щитовидной железы или ее гормон, то метаморфоз значительно ускоряется, а рост прекращается; в результате можно получить лягушонка длиной всего 1 см.

Половые гормоны, вырабатываемые половыми железами, обуславливают развитие вторичных половых признаков, отличающих самцов от самок. У самцов лягушек на большом пальце передних конечностей не образуется "брачная мозоль" при их кастрации. Но если кастрату пересадить семенник или только инъецировать мужской половой гормон, то мозоль появляется.

Филогения

К амфибиям относятся формы, предки которых около 300 млн. лет назад (в каменноугольном периоде) вышли из воды на сушу и приспособились к новым наземным условиям жизни. От рыб они отличались наличием пятипалой конечности, а также легких и связанных с ними особенностей кровеносной системы. С рыбами их объединяет развитие личинки (головастик) в водной среде, наличие у личинок жаберных щелей, наружных жабр, боковой линии, артериального конуса и отсутствие зародышевых оболочек во время эмбрионального развития. Данные сравнительной морфологии и биологии показывают, что предков амфибий следует искать среди древних кистеперых рыб.

Переходными формами между ними и современными амфибиями были ископаемые формы - стегоцефалы, существовавшие в каменноугольном, пермском и триасовом периодах. Эти древнейшие земноводные, судя по костям черепа, чрезвычайно сходны с древними кистеперыми рыбами. Характерные признаки их: панцирь из кожных костей на голове, боках и животе, спиральный клапан кишечника, как у акуловых рыб, отсутствие тел позвонков. Стегоцефалы были ночными хищниками, жившими в мелких водоемах. Выход позвоночных на сушу совершился в девонский период, отличавшийся засушливым климатом. В этот период преимущество приобрели те животные, которые могли по суше переселяться из пересыхающего водоема в другой. Расцвет (период биологического прогресса) земноводных приходится на каменноугольный период, ровный, влажный и теплый климат которого был благоприятен для амфибий. Только благодаря выходу на сушу позвоночные получили возможность в дальнейшем прогрессивно развиваться.

Систематика

Класс амфибий составляют три отряда: безногие (Apoda), хвостатые (Urodela) и бесхвостые (Аnura). К первому отряду относятся примитивные, приспособленные к своеобразному образу жизни во влажном грунте животные - червяги. Обитают они в тропическом поясе Азии, Африки и Америки. Хвостатые амфибии характеризуются удлинен ным хвостом и парными короткими конечностями. Это наименее специализированные формы. Глаза маленькие, без век. У некоторых видов всю жизнь сохраняются наружные жабры и жаберные щели. К хвостатым относятся тритоны, саламандры и амблистомы. У бесхвостых амфибий (жабы, лягушки) тело короткое, без хвоста, с длинными задними конечностями. Среди них есть ряд видов, которые употребляются в пищу.

Значение земноводных

Земноводные уничтожают большое количество комаров, мошек и других насекомых, а также моллюсков, в том числе вредителей культурных растений и переносчиков заболеваний. Обыкновенная квакша питается в основном насекомыми: жуками-щелкунами, земляными блошками, гусеницами, муравьями; зеленая жаба - жуками, клопами, гусеницами, личинками мух, муравьями. В свою очередь земноводных поедают многие промысловые рыбы, утки, цапли, пушные звери (норка, хорь, выдра и др.).

Пусть земноводные животные - не самые привлекательные и милые существа. Не котята ведь, чтобы всем нравиться. Но среди них тоже есть интереснейшие редкие особи, которые способны покорить кого угодно поистине экстравагантной внешностью. Давайте познакомимся с этим странным классом животных (этакие ни на земле, ни на воде - ни вашим, ни нашим) и побольше узнаем о самых выдающихся представителях.

Признаки земноводных: двуличие как дар

Земноводные животные, они же амфибии (в переводе с греческого означает «тот, который живет двойной жизнью») - это те группы животных, которые могут жить и на суше, и в воде. Поэтому на фоне всех остальных живых существ они выделяются и имеют ряд преимуществ.

Главный внешний признак земноводного - «нагота» (они лишены шерсти или каких-либо других теплоизоляционных покровов). Считается, что прародителями земноводных животных были кистеперые рыбы. А вот сами они дали жизнь пресмыкающимся.

Виды земноводных: с хвостом или без?

Ученые выделяют три вида земноводных по наличию и развитию хвоста и лап.

Бесхвостые земноводные

Они имеют короткое туловище, плохо выраженную шею, развитые лапки (задние крупнее и массивнее передних: они служат для передвижения прыжками), само собой не имеют хвоста. К этому виду принадлежат жабы, лягушки, квакши, чесночницы, жерлянки и другие. Это самый многочисленный отряд, который насчитывает около пяти тысяч разных видов.

Хвостатые земноводные

Имеют длинное туловище, которое заканчивается сильным развитым хвостом, но зато лапы у них коротенькие и слабенькие (хотя бывают исключения). Среди представителей этого отряда самые приметные тритоны, саламандры. Всего группа насчитывает порядка пятисот видов. И как раз некоторые виды саламандр выделяются на общем фоне - они могут стремительно бегать и даже прыгать.

Безногие (они же червяки)

Отличаются тем, что не имеют ни хвоста, ни лап - вот же не повезло животным, кажутся совсем беспомощными! Более того они еще и выглядят очень непривлекательно - эти амфибии похожи на противных червей. А с научной точки зрения имеют самое примитивное строение в своем роде.

Не только лицемеры, но и приспособленцы

Животные, относящиеся к классу земноводных, на удивление, живучие - обитают на всех континентах земного шара, кроме Антарктиды. Они те еще приспособленцы: очень соленые воды, засушливые территории и нешуточные холода - любые сложности им ни по чем! Заберетесь вы в Гималаи - встретите амфибию в горных высотах.

А если вас занесет в пустыню или за Полярный круг (мало ли что причудится ради развлечения), то здесь они тоже есть, так же, как и под землей.

Правда, это скорее исключительные варианты. Самая благодатная среда для земноводных животных - влажные, теплые и сытные (там животным-амфибиям легко найти съедобную добычу) тропические страны.

Земноводные животные: бессмертная снежная королева

Один из самых редких земноводных - сибирский углозуб. Он имеет уникальную хладоустойчивость, которая позволяет существовать этой амфибии в принципе в не свойственных классу условиях - на суровом севере России (территория от Урала до Камчатки). А это — температуры, доходящие до 30-35 градусов мороза, и вечная мерзлота...

Примечательно, что эти создания могут выживать даже во льду и по несколько лет кряду. После того, как таких, казалось бы, насмерть замерзших особей находили геологи, они оттаивали, согревались и возвращались к резвой жизнедеятельности. Как можно вернуться к жизни после ледяной смерти? Дело в том, что при морозе вода в клетках этого земноводного превращается в глицерин, который и предохраняет их от верной гибели.

Редкие земноводные животные: лягушка, которая не квакает

А вот в низинах великобританских гор обитает своеобразная лягушка, названная куриной. Кроме того, что она принадлежит к видам самых крупных лягушек в мире (достигает 21-го сантиметра), так ее мясо еще имеет исключительный вкус.

Собственно, за это зеленую амфибию своеобразной красоты так и назвали. Правда, позволить себе такое лакомство теперь могут только криминальные состоятельные гурманы, ведь она находится под защитой страны как вид на грани вымирания.

Рыба, которая ходит

То ли рыба, то ли пресмыкающееся - очень странное создание! Еще один уникум класса земноводных с устрашающими именами - водяной монстр, ходячая рыба, а в науке - аксолотль. Он тоже может похвалиться небанальной красотой и странными качествами выживания.

Самое примечательное из них - эти амфибии достигают половой зрелости, не переходя в стадию взрослости, а оставаясь личинкой, иногда даже на всю жизнь. Они, как и полагается амфибиям, могут жить и на суше, и в воде. Но часто не «работают» над развитием легких, как остальные земноводные, а живут в водных пространствах, однако без чешуи, которая полагается рыбам.

Забирай себе, расскажи друзьям!

Читайте также на нашем сайте:

Показать еще

Размножение земноводных. Земноводные - раздельнополые животные. Самцы имеют парные семенники. Сперматозоиды по мочеполовым каналам попадают в клоаку. У самок развиты крупные яичники. Созревшие в них яйцеклетки попадают в полость тела и из нее выводятся через парные яйцеводы в клоаку. Размножение земноводных (за редким исключением) происходит весной. Пробудившись от зимнего оцепенения, они скапливаются в пресных водоемах. К этому времени у самок в яичниках развивается икра, а у самцов в семенниках - семенная жидкость (рис. 233).

Бурые лягушки, например, откладывают икру на мелких, хорошо прогреваемых участках водоема. Зеленые лягушки (озерная и прудовая) откладывают икру на большей глубине, чаще всего среди водных растений. Самцы выпускают на икру семенную жидкость. Самки тритонов помещают одиночные оплодотворенные икринки на листья или стебли водных растений.

Икринки (яйца) земноводных имеют плотные прозрачные оболочки, которые предохраняют внутреннее их содержимое от механических повреждений. В воде оболочки набухают, становятся толстыми. Сами икринки имеют черный пигмент, поглощающий тепло солнечных лучей, необходимое для развития зародыша.

Развитие земноводных. Личинки вылупляются из икринок примерно через неделю (у лягушек) или через две три недели (у тритонов) после начала развития зародыша. У лягушек и других бесхвостых земноводных личинок называют головастиками. По внешнему виду и образу жизни они больше похожи на рыб, чем на своих родителей (рис. 234, 235). У них имеются наружные жабры, которые затем заменяются внутренними, органы боковой линии. Скелет личинок полностью хрящевой, имеется хорда. Сердце у них двухкамерное, и кровь течет в организме по одному кругу кровообращения.

Личинки земноводных в основном растительноядные. Они питаются водорослями, соскабливая их с камней и высших водных растений. По мере роста и развития у личинок появляются конечности, развиваются легкие. В это время они часто поднимаются к поверхности воды и заглатывают атмосферный воздух. С появлением легких в предсердии образуется перегородка, возникает малый круг кровообращения. У головастиков рассасывается хвост, изменяется форма головы, и они становятся похожими на взрослых бесхвостых особей.

От начала откладывание икры до превращения личинок во взрослых животных проходит около 2–3 месяцев.

Самки большинства земноводных откладывают много икры. Однако часть ее не оплодотворяется, часть поедается различными водными животными или высыхает при обмелении водоема. Личинки тоже гибнут от различных неблагоприятных условий, служат пищей хищникам. До взрослого состояния выживает только небольшая часть потомства.

40: Экология земноводных

Условия существования и распространение . Земноводные относятся к группе пойкилотермных (холоднокровных) животных, т. е. температура их тела непостоянна и зависит от температуры окружающей среды. Жизнь земноводных сильно зависит и от влажности окружающей среды.

Это определяется большой ролью в их жизни кожного дыхания, дополняющего, а иногда даже заменяющего несовершенное легочное дыхание. Голая кожа земноводных всегда влажная, поскольку диффузия кислорода может идти только через водную пленку. Влага с поверхности кожи постоянно испаряется, при этом испарение идет тем быстрее, чем меньше влажность окружающей среды. Испарение с поверхности кожи постоянно понижает температуру тела, и чем больше сухость воздуха, тем больше будет падать температура. Зависимость температуры тела от влажности воздуха в сочетании с пойкилотермностью («холоднокровностью») приводит к тому, что температура тела земноводных не только следует за температурой среды, как у рыб или пресмыкающихся, но, вследствие испарения, обычно ниже ее на 2-3° (эта разница при большей сухости воздуха может достигать 8-9°).

Большая зависимость земноводных от влажности и температуры обусловливает почти полное отсутствие их в пустынях и приполярных странах и, наоборот, быстрое увеличение числа видов по направлению к экватору и исключительное богатство их во влажных и теплых тропических лесах. Так, если на Кавказе водится 12 видов земноводных, то на огромных пространствах Средней Азии, превышающих Кавказ в 6 раз, живет только два вида - зеленая жаба и озерная лягушка. Лишь немногие виды проникают к северу до Полярного круга. Таковы травяная и остромордая лягушки и сибирский четырехпалый тритон.

Кожное дыхание у различных видов земноводных играет неодинаковую роль. Там, где дыхательная функция кожи невелика, кожа ороговевает и испарение с поверхности уменьшается, а следовательно, уменьшается и зависимость организма от влажности окружающей среды. Как правило, в связи со степенью участия кожи в дыхании стоит распределение видов по местам обитания.

К числу постоянно живущих в воде видов относятся среди наших земноводных уссурийский когтистый тритон и семиреченский тритон, у которых газообмен идет почти исключительно за счет одного кожного дыхания. Не отходят от водоемов на сколько-нибудь значительное расстояние наши зеленые лягушки, получающие более 50% необходимого для дыхания кислорода через кожу.

К сухопутным земноводным относятся почти все жабы, испаряющие с поверхности тела в два раза меньше воды, чем зеленые лягушки. Некоторые сухопутные земноводные значительную часть времени проводят, зарывшись в землю, как наша чесночница. Ряд видов живет на деревьях; примером типичной древесной формы служит квакша, водящаяся у нас в южных районах европейской части России, на Кавказе и Дальнем Востоке.

Особенность строения кожи земноводных имеет и еще одно экологическое следствие - представители этого класса не в состоянии жить в соленой воде с концентрацией, превышающей 1,0-1,5%, так как у них нарушается осмотическое равновесие.

Земноводные, или амфибии (Amphibia) − хладнокровные четвероногие позвоночные животные, яйца которых не имеют жесткой защитной оболочки вокруг эмбриона. Термин «амфибия» происходит от греческого амфи, означающего «оба» и «биос», что означает «жизнь», следовательно, «двойная жизнь». Это отражает тот факт, что большинство земноводных являются двухфазными, имеют водную стадию, где они проводят часть своего времени, а также наземную стадию. Многие, но далеко не все земноводные, претерпевают изменения от водной личиночной стадии, в которой они пользуются кислородом из воды и испытывают недостаток в конечностях, до четвероногих, дышащих воздухом, взрослых особей, приспособленных к жизни на земле. Есть около шести тысяч различных живых видов амфибий. К примерам относятся лягушки, жабы, саламандры, тритоны, протеи и червяги.

фото Julian Hodgson flickr.com

Весьма разнообразная группа животных, что плохо иллюстрирует наиболее общие определяющие характеристики, земноводные обычно имеют гладкую и голую кожу. Тем не менее некоторые из них имеют дермальные чешуйки. По сравнению с рыбой, земные амфибии водной фазы обычно дышат через кожу и через легкие, а не благодаря жабрам, и имеют конечности вместо плавников, но некоторые амфибии также используют жабры.

Занимая местообитания в большинстве районов мира, земноводные играют важную роль в балансе природы. Они иллюстрируют двухуровневую функциональность, поскольку потребляют значительное количество насекомых и других беспозвоночных и сами являются жертвами крупных животных, что делает их неотъемлемой частью пищевых сетей. Амфибии также важны в кругообороте питательных веществ и в качестве предвестников вредных изменений окружающей среды.

Земноводные также играют важную роль в человеческом обществе. И исторически, и в настоящее время вещества, производимые из амфибий, являются важным источником для медицинских препаратов. Доказано, что они снижают распространенность болезней, вызванных насекомыми, за счет сокращения их числа. В религии амфибии часто были важными символами, будь то в шаманизме, ранних египетских религиях или религиях в предколумбийских Америках.

С 1970-х годов многие популяции земноводных начали снижаться, причем значительная часть сокращения объясняется антропоморфными (вызванными человеком) причинами. Как по этическим, так и по практическим соображениям людям нужно инвестировать в сохранение этих ценных животных.

Изучение амфибий и рептилий известно как герпетология .

Особенности земноводных

Большинство земноводных производят яйца без оболочек или мембран (анамниотиков ), которые осаждаются в воде и опираются на влагу из окружающей среды. Взрослые амфибии имеют трехкамерное сердце (личинки имеют двухкамерное сердце ) и обычно два легких. У них есть два выступа на задней части черепа (затылочные мыщелки), тогда как у рептилий есть лишь один затылочный мыщелок.

фото Grim Fandango flickr.com

Хотя большинству земноводных не хватает приспособлений, необходимых для полностью земного существования, некоторые из них на самом деле являются полностью земными, даже рожденными на суше; другие могут требовать исключительно влажной среды обитания. Некоторые из них полностью водные. Будучи хладнокровными организмами, многие земноводные входят в состояние покоя, которое известно, в неблагоприятных условиях (холодной зимой), как зимняя спячка, а во время засухи (летом), как эстификация.

Классификация и разнообразие земноводных

Все земноводные относятся к классу Amphibia подтип позвоночные (Vertebrata). Все существующие амфибии размещены в одном подклассе беспанцирные (Lissamphibia). В подклассе находится три отряда:

• Отряд бесхвостые земноводные (Anura − лягушки и жабы) : 5,602 вида в 48 семействах;
• Отряд хвостатые земноводные (Caudata или Urodela – саламандры, тритоны, протеи, сирены и амфиумы) : 571 вид в 10 семействах;
• Отряд безногие земноводные (Gymnophiona или Apoda − червяги) : 190 видов в 10 семействах.

Лягушки и жабы отличаются от других видов земноводных наличием более крупных задних конечностей среди четырех конечностей. У взрослых особей нет хвостов. Лягушки и жабы являются самыми многочисленными и разнообразными земноводными, которые встречаются почти во всех местах обитания, в том числе в аборальных, водных и земных нишах и на каждом континенте, за исключением Антарктиды. Три вида имеют ареалы, простирающиеся над Полярным кругом. Бесхвостые земноводные имеют хорошо развитые голоса, тогда как два других отряда земноводных ограничены лишь такими звуками, как кашель и хрюканье.

Саламандры, тритоны, протеи, сирены и амфиумы являются членами отряда хвостатых земноводных, соответственно все они имеют хвосты. Как правило, все виды отряда имеют аналогичные размеры конечностей, но у амфиум уменьшенные конечности, а сирены вовсе не имеют задних конечностей и уменьшенные передние конечности. Самое крупное земноводное в мире − хвостатая, китайская гигантская саламандра, которая может достигать двух метров, а ее близкий родственник − японская гигантская саламандра, вырастает до 1,6 метров. Саламандры наиболее многочисленны и разнообразны в умеренных зонах.

Червяги очень похожи на обычных червей, им не хватает внешних конечностей. Головы этих земноводных приспособлены для рытья, их череп сильно окостеневший. Червяги также являются единственными земноводными с дермальными чешуйками, они больше похожи на чешую рыб, чем рептилий. У безногих земноводных есть уникальный орган чувств, убирающееся щупальце, обнаруженное между ноздрей и глазом, которое действует как химический датчик. Червяги живут под землей, большинство из них имеют маленькие глаза, они плохо известны науке и многие даже не имеют общих имен. Есть около 200 известных видов червяг. Они встречаются только в тропических и субтропических регионах мира.

Земноводные имеют размеры от нескольких миллиметров до упомянутых выше двухметровых саламандр. Амфибии освоили почти каждый климат на земле от самых жарких пустынь до замерзших земель Арктики. Они находятся почти в каждой среде, где в течение года есть пресная вода. Действительно, некоторые жабы выживают в пустынях в подземных норах, возникающих только во время периодических, сильных дождей.

Размножение и развитие земноводных

Внешнее и внутреннее воспроизведение известно у земноводных. Бесхвостые земноводные используют главным образом внешнее оплодотворение, в то время как саламандры и червяги − внутреннее.

фото yakovlev.alexey flickr.com

Для размножения большинство амфибий нуждаются в пресной воде. Несколько видов используют и солоноватую воду, но настоящих морских амфибий не существует . Однако несколько сотен видов лягушек вовсе, не нуждаются ни в какой воде. Они размножаются через непосредственное развитие, адаптацию, которая позволила им быть полностью независимыми от воды. Почти все эти лягушки живут во влажных тропических лесах, а из их яиц вылупляются миниатюрные версии взрослых особей, полностью минуя стадию личиночного головастика. Несколько видов также адаптированы к засушливой и полузасушливой среде, но для большинства из них по-прежнему требуется вода для откладывания яиц. Симбиоз с одиночными клетчатыми водорослями, которые живут в желеобразном слое яиц, присутствует у ряда видов.

Все же большинство земноводных проходят как водную стадию, так и наземную. Амамниотические (без оболочки) яйца откладываются в воду. После вылупления личинки амфибий дышат внешними жабрами. Многие начинают постепенно внешне трансформироваться во взрослую особь посредством процесса, называемого метаморфозом. Например, личинки лягушек (головастики) постепенно поглощают свой хвост и развивают ноги для ходьбы на суше. Затем животные покидают воду и становятся земными взрослыми.

В то время как наиболее очевидной частью метаморфоза амфибий является формирование четырех ног для поддержки тела на суше, есть и ряд других серьезных изменений: жабры заменяются другими респираторными органами, то есть легкими; кожа изменяется и развивает железы, чтобы избежать обезвоживания; глаза приобретают веки и приспосабливаются к зрению за пределами воды; для блокировки среднего уха появляется барабанная перепонка; сердце становится трехкамерным; у лягушек и жаб исчезает хвост.

Способность некоторых головастиков регенерировать потерянные части тела (такие, как хвост или нога) обычно исчезает во время метаморфоза. Тем не менее многие саламандры сохраняют способность на протяжении всей своей жизни регенерировать самые разнообразные ткани и структуры, такие как мышцы, хрящи, кожу, спинной мозг, части глаз и челюстей.

В то время как у многих видов амфибий вновь вылупившиеся водные личинки подвергаются метаморфозе во взрослую форму, существует множество исключений для этого способа развития. Многие личинки саламандр похожи на несовершеннолетних и взрослых, за исключением водных признаков, таких как жабры. Некоторые амфибии развиваются без личиночной формы, с молодыми, вылупляющимися непосредственно из яйца. Кроме того, хотя многие виды быстро превращаются у взрослых, некоторые личинки остаются водными в течение месяцев, даже лет, до тех пор, пока не возникнут надлежащие условия. Палеоморфизм − это сохранение характеристик личинок у половозрелых животных, и это характерно для многих видов хвостатых.

Когда типичный двухфазный вид возвращается в воду для размножения, некоторые хвостатые, которые проводят много времени в воде, подвергаются второй метаморфозе, в результате чего происходит адаптация к водному образу жизни.

Зимовка земноводных

Земно­водные животные непосредственно зависят от сезонных изменений в природе. Поэтому цикл их жизни включает периоды: весеннего пробуждения, размножения (нереста), летней активности и зимовки.

Летом земноводные ведут активный образ жизни, накапливают запасы питательных веществ. Осенью со снижением темпера­туры окружающей среды их активность постепенно снижается, они ста­новятся малоподвижными. Земноводные начинают готовиться к зимовке и ищут пригодные для этого места. Зеленые лягушки зимуют на дне тех же водо­емов, где они находились летом. Многие другие лягушки, зимуют как под водой, так и на суше, а тритоны, оби­тающие летом в водоемах, зимуют на суше. Для зимовки на суше земноводные выбирают ямы, заполненные листвой, норы грызунов, подвалы, погреба, трухлявые бревна и т.д. На суше земноводные могут пострадать и даже умереть от воздействия очень низкой температуры, а в воде, где низкая температура не так опасна, они временами страдают от недостатка кислорода.

Значение и сохранение земноводных

Амфибии важны для экологии и людей. В частности, взрослые земноводные являются значительными потребителями насекомых, а также других беспозвоночных и некоторых позвоночных животных. Личиночные амфибии также питаются насекомыми, водорослями и зоопланктоном в водной среде. С другой стороны, они сами являются источниками пищи для рыб, птиц, млекопитающих, рептилий и других земноводных. Таким образом, они играют важную роль в пищевых сетях. Потеря взрослых амфибий часто ассоциируется с увеличением численности насекомых, а исчезновение личинок может приводить к цветению водорослей, низкому уровню кислорода и вследствие гибели рыб. Контролируя насекомых, земноводные также помогают уменьшить угрозу болезней, передаваемых насекомыми.

Токсины земноводных, которые варьируются от умеренно вредных до смертельных, часто безвредны для людей и широко используются в медицине. Сегодня амфибии помогают бороться нам с бактериальными инфекциями, раком кожи и толстой кишки, депрессией и многими другими болезнями.

Земноводные играют важную роль в человеческой культуре и религии. Помимо их исторического использования в народной медицине, амфибии были широко представлены как злые существа (вероятно, в некоторой степени, от их часто ночной природы), или как указатели удачи, плодородия и дождя. Шаманы, духовные лидеры в религии шаманизма, использовали их как религиозные символы и в создании галлюциногенных препаратов.

В некоторых культурах, включая ранние азиатские и доколумбовые американские цивилизации, жаба считалась божественностью, источником и концом всей жизни. В Египте богиня родов, Хекет, изображена с головой лягушки, а предметы с фигурами лягушек помещены в египетские гробницы, чтобы отразить демонов из подземного мира. В некоторых других культурах лягушки и жабы имели менее положительные коннотации, связанные с ведьмами и их варевами. В Гватемале существуют причудливые мифы о ночных саламандрах, которые поднимаются на кроватки младенцев и вызывают у них внезапную смерть.

Начиная 1970-х годов, началось резкое снижение популяций земноводных, но только около одного процента видов амфибий из их общего количества испытали глобальное снижение. Многие из причин их сокращения остаются недостаточно понятными, и в настоящее время являются предметом многолетних исследований.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Который состоит из трех современных отрядов: бесхвостые (лягушки и жабы), безногие (червяги) и хвостатые (тритоны и саламандры). Предки современных земноводных были первыми животными, которые покинули воду и адаптировались к жизни на суше.

Личинки земноводных начинают свой жизненный путь в воде, обычно пресной, и преодолевают сложный процесс метаморфоз, прежде чем преобразятся во взрослую особь. Кожа у них влажная без чешуи, перьев или шерсти.

Жизненный цикл земноводных отражает их эволюционную историю перехода от жизни в воде к жизни на суше. Большинство земноводных откладывают яйца в пресной воде, но есть виды, предпочитающие соленую воду или сушу. Удивительно, но некоторые виды вынашивают яйца на своих телах. Хотя жизненный цикл амфибий меняться от вида к виду, все они имеют следующие три основных этапа развития: яйцо → личинка → взрослая особь.

Яйца (икринки) земноводных без водонепроницаемой оболочки. Вместо этого, они состоят из желатиновой оболочки, которая должна оставаться влажной, чтобы личинка выжила. В икре есть небольшие отверстия, через которые крошечные личинки выбираются наружу, где им предстоит пройти путь метаморфоз во взрослую особь.

Многие земноводные способны поглощать кислород непосредственно в кровоток, а также выделять диоксид углерода в атмосферу, через кожу. Кожа земноводных не имеет чешуи и шерсти. Она гладкая и часто влажная, что делает ее достаточно проницаемой для газов и воды.

Проницаемость кожи делает амфибий особенно уязвимыми для токсинов в воздухе и воде, таких как гербициды, пестициды и другие загрязняющие вещества. По этой причине мы наблюдаем резкое снижение численности или полное вымирание видов земноводных во многих областях по всему миру.

Первые амфибии произошли от лопастепёрых рыб примерно 370 млн лет назад, во время девонского периода. Ранние амфибии включали следующих существ: diplocaulus, ophiderpeton, adelospondylus и pelodosotis. Мир первых амфибий был совершенно другим, чем мы видим его сегодня. Мир без птиц, млекопитающих и рептилий. Беспозвоночные и множество доисторических растений, колонизировавших Землю. Это было тихое место, лишенное пения птиц и рычание хищников. Суша была открыты для земноводных, которые начали новый и важный этап в истории жизни на нашей планете. У некоторых видов рыб появились легкие.

Ученые полагают, что предками земноводных были crossopterygians - группа примитивных кистепёрых рыб. Они развили несколько ключевых особенностей: костно-мышечный каркас, чтобы поддержать вес тела на суши, а также ноздри и кости ног.

Большинство земноводных никогда полностью не прекращают связь с водной средой обитания. Одни амфибии возвращаются к воде, чтобы размножаться, а некоторые виды остаются в воде на протяжении всего жизненного цикла. Многие земноводные проходят сложный процесс метаморфоз, прежде чем станут взрослой особью.