Анатомия, физиология и экология бесхвостых амфибий
Органы чувств
Органы слуха. Позади каждого глаза на голове лягушки заметен небольшой кружок, затянутый кожей. Это наружная часть органа слуха - барабанная перепонка. Внутреннее ухо лягушки, так же как у рыб, помещается в костях черепной коробки. Кроме внутреннего уха есть и среднее ухо с барабанной перепонкой, иногда скрытой под кожей. У некоторых водных форм она редуцирована, например, у жерлянок .
|
Наши авторские методические материалы по амфибиям и рептилиям России:
Компьютерные цифровые (для PC-Windows) определители:
,
,
Кроме того, на нашем сайте Вы можете приобрести методические материалы по водной экологии и ихтиологии: Компьютерные цифровые (для PC-Windows) определители:
,
|
Тип Хордовые
Класс Земноводные
В современной систематике животных Земноводные (Amphibia), или их еще иначе называют Амфибиями, это класс в типе Хордовые (Chordata) подтипа Позвоночные (Vertebrata).
Ароморфозы земноводных
Основные ароморфозы (ароморфозы – это крупные эволюционные изменения, ведущие к общему усложнению строения и организации организма) Земноводных следующие:
1. образование пятипалой конечности;
2. развитие мешковидных легких;
3. трехкамерное сердце и возникновение второго круга кровообращения;
4. прогрессивное развитие нервной системы;
5. дифференцировка мышц;
6. формирование среднего уха.
Земноводные - первые наземные позвоночные, сохранившие связь с водной средой. Они занимают промежуточное положение между настоящими наземными и водными позвоночными животными: размножение и развитие происходят в водной среде, а взрослые особи обитают на суше.
Земноводные произошли от древних девонских кистеперых рыб (350 – 345 млн. л.н.). Современные отряды земноводных появились в конце юры – в начале мела (135 – 130 млн. л.н.) мезозойской эры и сохранились до сих пор.
Современные земноводные включают три отряда: безногие (около 200 видов), хвостатые (около 400 видов) и бесхвостые, (около 4 тыс. видов). Они широко распространены в различных природных зонах, преимущественно населяют влажные места и берега водоемов. Холоднокровные животные, активны в утренние и вечерние часы, когда влажность воздуха и температура довольно высоки.
СТРОЕНИЕ ЗЕМНОВОДНЫХ
Строение земноводных следует рассматривать на примере Лягушки травяной – Rana temporaria (тип Хордовые, подтип Позвоночные, класс Земноводные, отряд Бесхвостые). Для работы можно использовать и бурых лягушек (вид Лягушка травяная), и зеленых лягушек (виды Л. прудовая, Л. озерная). Лягушки живут почти по всей территории нашей страны, кроме Крайнего Севера, Сибири и высокогорных районов. Живут они в сырых местах: в болотах, влажных лесах, на лугах, по берегам пресноводных водоемов или в воде. Поведение лягушек во многом определяется влажностью. В сухую погоду бурые наземные лягушки прячутся от солнца, зато после его захода или в мокрую дождливую погоду наступает время их охоты.
Общая характеристика земноводных
Зеленые лягушки живут в воде или у самой воды, поэтому они охотятся и днем. Питаются лягушки различными насекомыми, главным образом жуками и двукрылыми, но поедают также пауков, наземных и водных брюхоногих моллюсков, а иногда и мальков рыб. Свою добычу лягушки подстерегают, неподвижно сидя в укромном месте.
При охоте главную роль играет зрение. Заметив какое-либо насекомое или другое мелкое животное, лягушка выбрасывает изо рта широкий липкий язык, к которому и прилипает жертва. Лягушки хватают только подвижную добычу.
Активны лягушки только в теплое время года. С наступлением осени они уходят на зимовку. Зиму проводят на дне водоемов или же прячутся в ямах, норах грызунов, под кучами камней.
Проведя зиму в состоянии оцепенения, лягушки с первыми лучами весеннего солнца «просыпаются» и приступают к размножению. В этот период самцы громко квакают. Усилению звуков способствуют особые мешки - резонаторы, которые при квакании раздуваются по бокам головы самца. При размножении животные разбиваются попарно. Половые клетки по трубчатым протокам попадают в клоаку, а оттуда выбрасываются наружу.
Самки земноводных откладывают в воду икру, похожую на икру рыб. Самцы выпускают на нее сперму, содержащую сперматозоиды. Через некоторое время оболочка каждой икринки разбухает и превращается в студенистый прозрачный слой, внутри которого видно яйцо. Верхняя половина его темная, а нижняя светлая: темная часть яйца лучше использует солнечные лучи и сильнее нагревается. Комки икры у многих видов лягушек всплывают на поверхность, где вода теплее. Низкая температура задерживает развитие. Если погода теплая, яйцо многократно делится и превращается в многоклеточный зародыш. Через одну-две недели из икринки вылупляется личинка лягушки - головастик. Внешне он напоминает маленькую рыбку с яйцевидным телом и большим хвостом. Дышит головастик сначала наружными жабрами (в виде небольших пучков по бокам головы). Вскоре они сменяются внутренними жабрами.
У головастика только один круг кровообращения и двухкамерное сердце, на коже заметны органы боковой линии. Таким образом, личинка лягушки (и других земноводных) имеет некоторые черты строения рыб.
Первые дни головастик живет за счет запасов питательных веществ икринки. Затем у него прорезывается рот, снабженный роговыми челюстями. Головастики начинают питаться водорослями, простейшими и другими водными организмами.
Общая характеристика земноводных
Дальнейшие изменения головастиков идут тем скорее, чем жарче погода. Сначала у них появляются задние ноги, потом передние. Развиваются легкие. Головастики начинают подниматься к поверхности воды и заглатывать воздух. Хвост постепенно укорачивается, головастик становится молодым лягушонком и выходит на берег. От момента откладки икры до конца превращения головастика в лягушку проходит около 2-3 месяцев. Лягушата, как и взрослые лягушки, питаются животной пищей. Они могут размножаться с третьего года жизни.
Итак, тело лягушки состоит из головы, туловища и парных конечностей. Голова широкая, уплощенная, с большой ротовой щелью и выпуклыми глазами, сзади которых имеются две округлые барабанные перепонки, закрывающие снаружи полость среднего уха (рис. 1). Пара наружных ноздрей закрыта клапанами и связана с внутренними ноздрями - хоанами. Шея почти не выражена. Туловище уплощено и соединено с головой подвижно.
Рис. 1. Голова лягушки.
1 - рот; 2 - наружное носовое отверстие; 3 - верхнее веко; 4 - нижнее веко; 5 - барабанная перепонка; 6 - наружные резонаторы; 7 - язык; 8 - хоаны; 9 - отверстия евстахиевых труб; 10 - гортанная щель; 11- сошниковые зубы; 12 – глаз.
Общая характеристика земноводных
Покровы. Кожа голая, лишенная чешуи. Состоит из многослойного эпидермиса и собственно кожи. Эпидермис содержит многоклеточные железы, выделяющие слизь, которая обладает бактерицидными свойствами и облегчает газообмен (кожное дыхание).
Скелет состоит из осевого скелета туловища (позвоночника), скелета головы (черепа) и скелета парных конечностей (рис. 2).
Рис. 2. Скелет лягушки.
1 - череп; 2 - лопатка; 3 - позвоночник; 4 - кости таза; 5 - хвостовая кость; 6 - бедро; 7 - кости голени (срослись в одну); 8 - стопа; 9 - плечо; 10 - предплечье; 11 - кисть; 12 - грудина; 13 – ключица.
Общая характеристика земноводных
Позвоночник в связи с передвижением прыжками сильно укорочен, позвонки прочно сочленены друг с другом. Состоит из четырех отделов: шейный - включает один позвонок, подвижно причленяющийся к затылочному отделу черепа; туловищный - включает семь позвонков, ребра редуцированы или отсутствуют; крестцовый - включает один позвонок, несущий длинные поперечные отростки, к которым причленяются подвздошные кости таза; хвостовой - позвонки срастаются, образуя длинную косточку - уростиль.
Череп широкий и плоский, значительная часть образована хрящом. Крупные отверстия глазниц располагаются сверху, а не с боков, как у рыб. Соединяется с позвоночником при помощи двух мыщелков, образованных затылочными костями.
Скелет конечностей включает пояса конечностей и скелет свободных конечностей. Плечевой пояс представлен парными костями - лопатками, ключицами, вороньими костями (коракоидами) и непарной костью грудины. Грудной клетки нет. Скелет передней конечности состоит из плеча (плечевая кость), предплечья (сросшиеся лучевая и локтевая кости) и кисти (кости запястья, пясти и фаланги пальцев). Тазовый пояс представлен парными подвздошными, седалищными и лобковыми костями, сросшимися между собой в таз. Он прикреплен к крестцовому позвонку через подвздошные кости. Скелет задней конечности состоит из бедра (бедренная кость), голени (сросшиеся большая и малая берцовые кости) и стопы (кости предплюсны, плюсны и фаланги пальцев). Перед первым пальцем задней конечности имеется рудимент добавочного пальца. Удлиненные пальцы соединены плавательной перепонкой.
Внутреннее строение земноводных представлено на рисунке 3.
Мышечная система усложняется и специализируется в связи с передвижением по твердому субстрату (выходом на сушу). Мышцы головы поднимают и опускают нижнюю челюсть. Мышцы дна ротовой полости участвуют в процессе легочного дыхания. Туловищная мускулатура сегментирована и представлена мышечными лентами, разделенными соединительной тканью. Сильно развиты мышцы конечностей (особенно задних).
Нервная система. Головной мозг состоит из пяти отделов: передний мозг более крупный, чем у рыб; полушария мозга полностью разделены; дно боковых желудочков, бока и крыша содержат нервные клетки, т. е. сформирован настоящий мозговой свод - архипаллиум, старая кора; промежуточный мозг хорошо развит, собирает информацию от всех органов чувств, регулирует работу желез внутренней секреции; средний мозг сравнительно небольших размеров, содержит зрительные доли; мозжечок слабо развит в связи с однообразными, несложными движениями; продолговатый мозг является центром регуляции дыхательной, кровеносной и пищеварительной систем. От головного мозга отходят десять пар черепно-мозговых нервов.
Общая характеристика земноводных
Рис. 3. Анатомия самки лягушки.
1 - пищевод; 2 - желудок; 3, 3", З 2 - доли печени; 4 - поджелудочная железа; 5 - тонкая кишка; 6 - прямая кишка; 7 - клоака; 8 - желудочек сердца; 9 - левое предсердие; 10 - правое предсердие; 11 - сонная артерия (правая); 12 - корень аорты (левый); 13 - легочная артерия (левая); 14 - нижняя полая вена (задняя); 15 - брюшная вена; 16 - легкие; 17 - левая почка; 18 - правый яичник; 19 - левый яичник; 20 - устье (воронка) левого яйцевода; 21 - мочевой пузырь; 22 - желчный пузырь; 23 - селезенка.
Общая характеристика земноводных
Спинной мозг заключен в спинномозговой канал позвоночника. Спинномозговые нервы образуют плечевое и поясничное сплетения. Хорошо развита симпатическая нервная система, представленная двумя нервными стволами, расположенными по бокам позвоночника.
Поведение амфибий несложно и основано на безусловных рефлексах.
Органы чувств. Органы вкуса расположены в ротовой полости и развиты очень слабо. Различают только горькое и соленое. Органы обоняния представлены обонятельными мешками со складчатой поверхностью, выстланной чувствительным эпителием. Обонятельные мешки соединены с внешней средой - парными наружными ноздрями, с ротоглоточной полостью - внутренними ноздрями (хоанами). Начинается дифференцировка носовой полости на обонятельный и дыхательный отделы, появляется носослезный канал и железы (смачивающие слизистую обонятельных мешков). Дыхательный отдел обонятельного мешка не имеет складок и выстлан простым эпителием. Орган обоняния функционирует только в воздушной среде, а в воде наружные ноздри закрываются клапанами. В области хоан имеется якобсонов (вомеронозальный) орган для получения обонятельной информации о пище, находящейся в ротовой полости. Органы зрения (глаза) имеют строение, характерное для наземных животных. Зрение бинокулярное. Роговица становится выпуклой (в воде уплощается), хрусталик приобретает форму двояковыпуклой линзы, что увеличивает дальнозоркость. Появляются круговые мышцы зрачка и хрусталика. Аккомодация зрения осуществляется за счет перемещения хрусталика при помощи сокращения ресничной мышцы. Взрослые особи имеют веки (верхнее и нижнее), мигательную перепонку (третье веко) в переднем углу глаза, предохраняющие от высыхания и загрязнения. Имеется слезная железа, секрет которой омывает глазное яблоко. Орган слуха и равновесия представлен средним, внутренним ухом с тремя полукружными каналами (орган равновесия). Орган слуха приспособлен к восприятию звуковых раздражений в воздушной среде. Наружные слуховые отверстия располагаются на голове позади глаз и затянуты округлой барабанной перепонкой, воспринимающей звуковые колебания. Колебания перепонки передаются к слуховой косточке - стремечку, - расположенной в полости среднего уха. Стремечко упирается в овальное окно, ведущее в полость внутреннего уха, передавая ему колебания барабанной перепонки. Нижняя часть полости среднего уха открывается в ротоглотку с помощью слуховой (евстахиевой) трубы для выравнивания давления по обе стороны барабанной перепонки. Органы осязания - кожные рецепторы. Боковая линия свойственна личинкам всех амфибий. Чувствительные клетки этого органа расположены не в углубленном канале, а лежат поверхностно в коже.
Пищеварительная система. Все земноводные - активные хищники, реагирующие на подвижную добычу (беспозвоночные, мальки рыб). Ротовое отверстие ведет в обширную ротоглоточную полость, которая лишена жаберных щелей (за исключением личинок головастиков). Крышей полости является
Общая характеристика земноводных
основание черепа - первичное твердое нёбо. Зубы не дифференцированные, располагаются на верхней челюсти и служат для удержания добычи. Язык двураздельный, прикреплен передним концом к нижней челюсти и легко выбрасывается за добычей. В ротовую полость открываются протоки слюнных желез. Проглатыванию добычи помогают глаза, втягивающиеся в ротовую полость. Далее идет короткий пищевод, желудок, кишечник, состоящий из двенадцатиперстной кишки (куда впадают протоки печени и поджелудочной железы), тонкой кишки и прямой кишки, заканчивающейся расширением - клоакой. В клоаку впадают протоки половых желез, мочеточники и мочевой пузырь (вырост стенки клоаки).
Дыхательная система. Во взрослом состоянии дыхание происходит при помощи парных легких и кожи. Легкие - парные мешки, имеющие тонкие ячеистые стенки, пронизанные кровеносными капиллярами, где происходит газообмен. Воздухоносные пути короткие, представлены носовой и ротоглоточной полостями, гортанью. В гортани самцов имеются голосовые связки (способные издавать звуки). Дыхание обеспечивается движениями дна ротоглоточной полости. При опускании дна воздух засасывается в ротоглоточную полость через ноздри. При поднимании дна полости и закрывании ноздрей клапанами воздух проталкивается в легкие. Дыхательная поверхность легких невелика и соотносится с площадью поверхности кожи как 2:3. Дополнительный газообмен происходит через влажную кожу. Кожное дыхание осуществляется как в воде, так и на суше. Особое значение оно имеет при длительном нахождении в воде (во время спячки, в случае опасности). В личиночном состоянии дыхание происходит при помощи жабр.
Кровеносная система замкнутая, состоит из малого (легочного) и большого кругов кровообращения. Появление второго круга связано с появлением легочного дыхания. Сердце трехкамерное, состоит из двух предсердий и одного желудочка, имеющего на внутренней поверхности складки (трабекулы), препятствующие полному смешению артериальной и венозной крови. Оба предсердия открываются в желудочек одним общим отверстием. Из желудочка выходит один сосуд - артериальный конус со спиральным клапаном в основании, который обеспечивает распределение крови. От артериального конуса отходят три пары артерий: кожно-легочные артерии несут венозную кровь к коже и легким; правая и левая дуги аорты несут смешанную кровь, сливаясь, образуют спинную аорту, от которой отходят артерии ко всем частям и органам тела. Сонные артерии несут артериальную кровь к голове.
От задней части тела кровь собирается в непарную заднюю полую вену, проходя через воротную систему печени и почек, впадает в венозную пазуху и правое предсердие. От передней части тела венозная кровь собирается в правую и левую передние полые вены, в венозную пазуху и правое предсердие.
Малый (легочный) круг кровообращения начинается кожно-легочными артериями, несущими венозную кровь к органам дыхания, где происходит
Общая характеристика земноводных
газообмен. От легких обогащенная кислородом кровь по парным легочным венам попадает в левое предсердие.
Большой круг кровообращения начинается дугами аорты и сонными артериями, которые ветвятся в органах и тканях. Венозная кровь по парным передним полым венам и непарной задней попадает в правое предсердие. В передние полые вены впадают и кожные вены соответствующей стороны, которые несут артериальную кровь.
Выделительная система представлена парными продолговатыми туловищными (мезонефрос, первичными) почками, лежащими в полости тела по бокам от позвоночника; мочеточниками и мочевым пузырем. В туловищных почках не происходит обратного всасывания воды, поэтому мочевой пузырь является резервуаром воды, в котором происходит ее обратное всасывание. При наполнении пузыря моча выбрасывается наружу через отверстие клоаки. Дополнительными органами выделения являются кожа и легкие. Основным конечным продуктом обмена является мочевина. Большая потеря воды организмом через органы выделения и поверхность кожи не позволяет лягушке надолго покидать влажные места.
Половая система. Раздельнополые. Половые железы парные. У самцов семенники не имеют самостоятельных выводных путей. Семявыносящие канальцы проходят через передний отдел почки и впадают в мочеточники, которые одновременно служат и семяпроводами. Перед впадением в клоаку образуется расширение - семенной пузырек, в котором временно резервируется семя. Над семенниками лежат жировые тела, служащие для питания семенников и развивающихся в них сперматозоидов. Величина жировых тел меняется по сезонам. Осенью они велики; весной, во время интенсивного сперматогенеза, вещество их энергично расходуется, и размеры жировых тел резко сокращаются. Копулятивных органов нет. Яичники самок весной увеличены и заполняют всю брюшную полость. Они содержат зрелые яйцеклетки (икринки). Через разрыв тонкой стенки яичника икринки выпадают в полость тела и через воронку яйцевода попадают в длинный извитой яйцевод, который открывается в клоаку. Оплодотворение наружное, происходит в воде. Земноводные являются анамниями, т.е. позвоночными животными, чьи зародыши не имеют специальных зародышевых оболочек, поэтому развитие зародыша происходит в водной среде.
Развитие (непрямое) происходит с метаморфозом. Через неделю после оплодотворения из икринки вылупляются личинки - головастики. Они ведут водный образ жизни, имеют наружные жабры, двухкамерное сердце, один круг кровообращения, органы боковой линии, парные конечности отсутствуют. Некоторые виды земноводных проявляют заботу о потомстве.
Сравнительная характеристика лягушки и головастика представлена в таблице 1.
Общая характеристика земноводных
Таблица 1.
Сравнительная характеристика лягушки и головастика.
| Признак | Головастик | Лягушка |
| Форма тела | Рыбообразная. Хвост с плавательной перепонкой. На некоторых стадиях развития нет конечностей | Тело укорочено. Хвоста нет. Хорошо развиты две пары конечностей |
| Образ жизни | Водный | Наземный, полуводный |
| Передвижение | Плавание при помощи хвоста | На суше - прыжки при помощи задних конечностей. В воде - отталкивание задними конечностями |
| Пища | Водоросли, простейшие | Насекомые, моллюски, черви, мальки рыб |
| Дыхание | Жабры (сначала наружные, затем - внутренние). Через поверхность хвоста (кожное) | Легочное, кожное |
| Органы чувств: - боковая линия | Есть | Нет |
| - слух (среднее ухо) | Нет | Есть |
| Крове-носная система | Один круг кровообращения. Двухкамерное сердце. Кровь в сердце венозная | Два круга кровообращения (появляется легочный). Трехкамерное сердце. Кровь в сердце смешанная |
Общая характеристика земноводных
Вопросы для самоконтроля
1. Какие признаки отличают земноводных от других позвоночных животных?
2. Назовите ароморфозы земноводных.
3. Какой период жизненного цикла земноводные проводят в воде, и какой – на суши.
4. Из каких частей состоит тело земноводного?
5. Какие особенности имеет кожа у земноводных?
6. Какова мышечная система у земноводных?
7. Расскажите о строении скелета на примере лягушки.
8. Как устроена пищеварительная система у земноводных?
9. Какая из пищеварительных желез продуцирует желчь?
10. Как протекает газообмен у земноводных?
11. Как меняются органы дыхания в процессе жизненного цикла у лягушки?
12. Как устроено сердце у земноводных?
13. Какая кровь проходит через сердце земноводного?
14. Сколько кругов кровообращения у земноводного?
15. Почему земноводные имеют температуру окружающей среды, а не свою собственную?
16. Расскажите о выделительной системе земноводных?
17. Каково строение нервной системы у земноводных?
18. Расскажите об органах чувств земноводных.
19. Как устроены органы размножения земноводных?
20. Как размножаются земноводные?
21. Какие особенности строения имеет головастик лягушки?
22. Какое значение имеют земноводные в природе и в хозяйственной деятельности человека?
23. Когда в ходе биологической эволюции возникли земноводные, и какими были их предковые формы?
24. Какова классификация земноводных?
25. Расскажите о многообразии земноводных.
Количество видов : около 3500.
Среда обитания
: развитие икры и личинок происходит в водной среде, взрослые особи могут вести водный или наземный образ жизни.
Амфибии сохранили многие черты своих водных предков, но и имеют ряд признаков, характерных для наземных позвоночных.
Кожа голая, с многочисленными кожными железами снабжена густой капиллярной сетью. Выделяемая слизь обладает бактерицидными (противомикробными свойствами) и способ-ствует газообмену.
Скелет взрослых земноводных состоит из черепа, позвоночника и конечностей.
Череп широкий и плоский, состоит из ряда прочно сросшихся костей. Содержит много хрящевой ткани.
Позвоночник подразделяется на 4 отдела:
шейный: состоит из одного позвонка, подвижно соединенного с черепом;
туловищный: в грудной клетке отсутствуют ребра;
крестцовый: представлен одним позвонком, сочлененным с тазовым поясом;
хвостовой: у бесхвостых все позвонки сливаются в единую кость – уростиль, у хвостатых остаются свободными.
В периферическом скелете выделяют
скелет поясов конечностей: плечевой пояс – парные лопатки, ключицы и вороньи кости, соединяющиеся с грудиной; тазовый пояс, образованный сросшимися между собой костя-ми;
скелет свободных конечностей: скелет передней конечности – плечо (плечевая кость), предплечье (локтевая и лучевая кости) и кисть (кости запястья, пясти и фаланг пальцев); скелет задней конечности – бедро (бедренная кость), голень (большая и малая берцовые кости) и стопа (кости предплюсны, плюсны и фаланги пальцев). Конечности пятипалые.
Мускулатура хорошо развита, обеспечивает различные движения животного. Часть туловищной мускулатуры сегментирована.
Пищеварительная система
. В ротоглоточной полости находится длинный мускулистый язык, передним концом прикрепляющийся к нижней челюсти, задний конец способен вы-брасываться из рта при ловле добычи.
В ротоглоточную полость впадают протоки слюнных желез, участвующих в смачивании и формировании пищевого комка. Далее пища по короткому широкому пищеводу попадает в желудок. От желудка отходит двенадцатиперстная кишка, которая впадает в тонкую, а за-тем толстую кишку. Толстая кишка заканчивается прямой кишкой, открывающейся в клоаку.
Печень с желчным пузырем и поджелудочная железа хорошо развиты.
Кровеносная система
. Сердце трехкамерное, состоит из двух предсердий и желудочка. Два круга кровообращения. Впервые появляется второй (малый или легочный) круг кровообра-щения, по которому кровь идет к легким, где обогащается кислородом и затем поступает в левое предсердие.
Так как тело амфибий снабжается смешанной кровью, обмен веществ медленный. Амфибии – холоднокровные животные.
Органы дыхания
: легкие простого строения. Воздух по дыхательным путям (ноздрям, ротоглоточной полос-ти) через хоаны («внутренние ноздри» на своде ротовой полости) нагнетается в легкие с помощью движения эластичного дна ротоглоточной полости. При этом наружние ноздри закрываются клапанами;
кожа и слизистая ротоглоточной полости служат дополнительными органами дыхания; газообмен возможен только через влажную кожу;
жабры – есть у головастиков и некоторых водных амфибий.
Выделительная система , как и у рыб, представлена парой туловищных почек, мочевым пузырем, который через мочеточник соединяется с клоакой. Часть продуктов обмена удаляется через кожу.
Нервная система . Головной мозг имеет пять отделов – передний, промежуточный, средний, мозжечок и продолговатый мозг. Отличие от рыб в более развитом переднем мозге.
Органы чувств :
органы зрения – глаза, защищенные подвижными веками. У многих развито цветное зрение;
органы обоняния – обонятельные мешки, открывающиеся наружу ноздрями, а в ротоглоточную полость – хоанами;
органы вкуса – вкусовые почки языка и ротовой полости;
органы слуха – помимо внутреннего уха имеется среднее ухо с одной слуховой косточкой, выполняющее функцию усиления звукового сигнала. Отделено от внешней среды барабан-ной перепонкой.
орган боковой линии – присутствует только у головастиков и водных амфибий.
Половая система
: все амфибии - раздельнополые животные. Женская половая система представлена парными яичниками и яйцеводами, открывающимися в клоаку. Мужская по-ловая система представлена парными семенниками, парными семяпроводами, впадающими в мочеточники, а затем клоаку.
Самцы лягушек имеют голосовые мешки (резонаторы) и поют в брачный период, привлекая самок. Оплодотворение наружнее. Развитие с метаморфозом. Самка чаще всего откладывает икру в воду, где выводятся головастики – личинки, похожие на рыб, не имеющие конечностей, но с хвостом. Дышат жабрами, двухкамерное сердце и один круг кровообращения.
Систематика амфибий.
Класс амфибии подразделяется на 3 отряда:
Бесхвостые (лягушки, жабы, квакши) – наиболее высокоорганизованная группа земновод-ных. Хвостовые позвонки срастаются в единую кость. Задние конечности развиты лучше передних. Жабы могут обитать в более засушливой среде, нежели чем лягушки, их кожа ороговевает, а дыхание осуществляется в основном через легкие.
Хвостатые (тритоны, саламандры) – характеризуются удлиненным хвостом и приблизи-тельно одинаково развитыми передними и задними конечностями. Многие ведут водный образ жизни, дышат жабрами, передвигаются змееобразно, изгибая тело и хвост.
Безногие (червяги) – обитают во влажных субтропиках и тропиках, имеют червеобразную форму. Полностью утратили конечности. Ведут подземный образ жизни.
Значение : многие амфибии поедают насекомых, в том числе кровососущих. Являются пи-щей для птиц, рыб и других животных. Часто служат объектом лабораторных исследова-ний.
Новые термины : веки, слюнные железы, ротоглоточная полость, резонаторы, смешанная кровь, пояс верхних (нижних) конечностей, конечность, легкие, два круга кровообращения, трехкамерное сердце, шейный позвонок, крестцовый позвонок, клоака, головастик.
Вопросы на закрепление
Назовите части тела лягушки. Охарактеризуйте их строение.
Какие органы участвуют в дыхании амфибий?
Назовите характерные особенности размножения амфибий.
Каково значение земноводных в природе и для человека?
Какие прогрессивные черты имеют земноводные по сравнению с рыбами?
Литература:
- Билич Г.Л., Крыжановский В.А. Биология. Полный курс. В 3-х т. – М.: ООО Издательский дом «Оникс 21 век», 2002
- Биология: Пособие для поступающих в вузы. Том 1. – М.: ООО «Издательство Новая Вол-на»: ЗАО «Издательский Дом ОНИКС», 2000.
- Каменский, А. А. Биология. Справочное пособие / А. А. Каменский, А. С. Маклакова, Н. Ю. Сарычева // Полный курс подготовки к экзаменам, зачетам, тестированиям. - М.: ЗАО "РОСМЭН-ПРЕСС", 2005. - 399с.
- Константинов В.М., Бабенко В.Г., Кучменко В.С. Биология: Животные: Учебник для уча-щихся 7 класса общеобразовательной школы/ Под ред. В.М.Константинова, И.Н. Понома-ревой. – М.: Вентана-Граф, 2001.
- Константинов, В. М. Биология: животные. Учеб. для 7 кл. общеобразоват. школы /В. М. Константинов, В. Г. Бабенко, В. С. Кучменко. - М.: Вентана-Граф, 2001. - 304с.
- Латюшин, В. В. Биология. Животные: учеб. для 7 кл. общеобразоват. учреждений / В. В. Лактюшин, В. А. Шапкин. - 5-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2004. - 304с.
- Пименов А.В., Гончаров О.В. Пособие по биологии для поступающих в вузы: Электронный учебник. Научный редактор Гороховская Е.А.
- Пименов А.В., Пименова И.Н. Зоология беспозвоночных. Теория. Задания. Ответы.: Сара-тов, ОАО издательство «Лицей», 2005.
- Тейлор Д. Биология / Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. - М.:Мир, 2004. - Т.1. - 454с.
- Чебышев Н.В., Кузнецов С.В., Зайчикова С.Г. Биология: пособие для поступающих в вузы. Т.2. – М.: ООО «Издательство Новая Волна», 1998.
- www.collegemicrob.narod.ru
- www.deta-elis.prom.ua
Органы выделения состоят из парных мезонефрических почек, имеющих вид плоских красноватых тел, расположенных по бокам позвоночника, и пары мочеточников, открывающихся в клоачную полость и соответствующих вольфовым каналам.
В клоаку же открывается большой мочевой пузырь (vesica urinaria), куда моча постоянно поступает из клоаки и из которого она, когда мочевой пузырь переполняется, снова через клоаку изгоняется наружу. На брюшной поверхности почек расположены надпочечники, которые являются важными железами внутренней секреции.
Половые органы . У самцов лягушки они представлены парой округлых беловатых семенников, прилегающих к брюшной поверхности почек. Над семенниками лежит по характерному для земноводных жировому телу, имеющему неправильную форму и различные размеры: оно служит для питания семенника и развивающихся в нем сперматозоидов. Поэтому осенью, когда семенники еще малы, жировое тело велико, к весне же оно бывает почти все израсходовано на образование сильно увеличивающихся семенников.
От семенников отходят многочисленные семявыносящие канальцы, которые, пройдя через почку, впадают в мочеточник (вольфов канал). Перед впадением в клоаку он образует расширение — семенной пузырек, который слу жит резервуаром для семени. Копулятивные органы у лягушки, как и у огромного большинства земноводных, отсутствуют.
:
1 — семенник, 2 — жировое тело, 3 — почка, 4 — мочеточник (вольфов канал), 5 — семенные пузырьки, 6 — клоака, 7 — мочевой пузырь, 8 — задняя полая вена, 9 — семявыносящие канальцы, 10 — надпочечник
:
1 — воронка яйцевода, 2 — яйцевод, 3 — маточный отдел яйцевода, 4 — клоака, 5 — мочевой пузырь, 6 — правый яичник, 7 — почка, 8 — жировое тело
У самок половые органы представлены парными яичниками, которые, в отличие от семенников, имеют зернистое строение. Над ними лежит, как и у самцов, по жировому телу. Размеры яичников изменчивы в зависимости от Бремени года: летом и осенью малы, к весне же очень велики и переполнены круглыми яйцами темного цвета. Созревшие яйца выпадают в полость тела, откуда они попадают во внутреннее отверстие яйцеводов. Яйцеводы (мюллеровы каналы) представляют собой парные сильно извитые трубки, небольшие внутренние отверстия которых располагаются рядом около позвоночника, вблизи корня легких, а наружные — открываются самостоятельно в клоаку. Воронки яйцеводов прирастают к сердечной сумке так, что при сокращении сердца они попеременно сжимаются и расправляются, насасывая яйца из полости тела. Ко времени размножения яйцеводы сильно удли няются и приобретают очень толстые стенки. Таким образом, мочеполовая система лягушки, как и всех земноводных, устроена по тому же типу, как у хрящевых и двоякодышащих рыб.
Вторичные половые признаки . Самцы лягушек отличаются от самок и по наружным признакам. У самцов внутренний палец передних ног имеет у основания по большому бугру, который достигает особенного развития ко времени размножения и помогает самцам держаться за самок при оплодотворении икры. Кроме того, у самцов большинства лягушек имеются голосовые мешки, или резонаторы, которые располагаются по бокам головы и открываются в ротовую полость около углов рта. В действующем состоянии голосовые мешки наполняются воздухом и служат для усиления звука, издаваемого при квакании. У самцов зеленых лягушек резонаторы при квакании выпячиваются по бокам рта в виде больших округлых пузырей; у самцов бурых лягушек они внутренние и располагаются под кожей в подчелюстном лимфатическом мешке.
Исследования, в том числе нейрофизиологов, исключили не так давно бытующие предположения о том, что земноводные не слышат ни собственных, ни чужих звуков. Да и разве могут амфибии быть глухими, если их репродуктивное, защитное и общественное поведение сопровождается звуковой сигнализацией? А она у земноводных довольно разнообразна. Чаще к сигнальной информации прибегают бесхвостые амфибии – лягушки, жабы. Их звуки по своему биологическому значению довольно разнообразны – брачные крики, сигналы бедствия, предупреждающие, территориальные, сигналы освобождения и т.п. Другие особи прекрасно слышат эти сигналы и соответствующим образом на них реагируют. Примером может служить подражательная реакция лягушек на сигнал предупреждения – звук шлепка, который раздается, когда одна из них в случае опасности прыгнет в воду. Другие лягушки, которые сидят в стороне и непосредственно не подвергаются нападению, заслышав звук шлепка прыгнувшей с берега лягушки, реагируют на него как на сигнал тревоги. Они тот час прыгают в воду и ныряют, как будто сами заметили приближение опасности. Лягушки также воспринимают предупреждающие крики – звуковые сигналы, издаваемые особями в состоянии испуга.
Итак, слух у земноводных, действительно есть, а целесообразная слуховая система устроена с учетом конкретного «земно»-«водного» образа жизни представителей определенных видов. Так, у лягушки слуховая система позволяет воспринимать и затем анализировать звуковые сигналы по трем каналам. В воздухе звуковые волны улавливаются клетками внутреннего уха, через барабанную перепонку и ушную косточку. Звуки, распространяемые в почве, воспринимаются костями и мышцами конечностей и через кости черепа передаются во внутреннее ухо. В воде звуковые волны легко проникают в тело особи и быстро достигают внутреннего уха без специальных каналов. А хвостатые амфибии, которые тесно связаны с водой, барабанной перепонкой не обеспечены.
Главным участником восприятия и передачи сигнальной информации в слуховой системе земноводных является звуковой анализатор, который наделен поразительной чувствительностью. Он способен следить за совсем незначительными, но быстрыми колебаниями давления окружающей среды. Анализатор фиксирует мгновенные, даже микроскопические сжатия и расширения среды, которые распространяются во все стороны от места их возникновения.
Органы вкуса
Поскольку амфибии потребляют совсем не аппетитную, на наш взгляд, пищу, то зачем им нужны вкусовые органы? Но оказывается, они способны не хуже, чем такие органы у многих животных, различать четыре типа вкусовых веществ – сладкое, горькое, кислое и соленое. Органы вкуса земноводных, которыми служат луковицеобразные тельца, сосредоточены в их носовой полости, в слизистой оболочке неба и языка. Они являются периферической частью сложной системы вкусового анализатора. На уровне хеморецепторов, воспринимающих химические раздражения, происходит первичное кодирование вкусовых сигналов. А вкусовые ощущения определяются центральными «мозговыми» структурами анализатора.
Каждая вкусовая луковица отвечает за восприятие 2–4 их типов. Например, лягушка благодаря сложнейшей системе своих вкусовых анализаторов, мгновенно и безошибочно отличит попавшего в рот жука, несмотря на его хитиновый панцирь, от сухого листочка или щепочки. Несъедобные предметы она тот час выплюнет. Как показали эксперименты, способность отличать на вкус съедобный предмет от несъедобного лучше у наземных амфибий, чем у водных.
Многие представители мира живого, порой даже те из них, от кого мы меньше всего этого ожидаем, наделено высокочувствительным обонянием. Оказывается даже грибы и микроорганизмы умеют различать запахи! Самые чувствительные органы обоняния животных могут ощутить одну-единственную «пахучую» молекулу среди 10 триллионов молекул без запаха. У червей органы обоняния находятся на голове, у клещей – на конечностях, моллюски воспринимают запах жабрами, ящерица и змеи – посредством языка, а амфибии наделены для этого обонятельными мешками. Благодаря расположенным в них рецепторам мешки обладают способностью к хеморецепции как воздуха, так и воды. Например, воздух попадает туда через ноздри, а далее отправляется в легкие. Такая обонятельная система достаточно целесообразна. Она является составной частью дыхательной системы, поэтому анализируется весь воздух, потребляемый при дыхании. Обонянием зачастую амфибии пользуются для ориентации в пространстве, во время охоты. Представителям отдельных видов оно помогает найти и съесть даже неподвижную добычу. Некоторые саламандры, охраняющие свою икру, способны обнаружить по запаху и съесть неоплодотворенные икринки. Делают они это инстинктивно, повинуясь внутренней врожденной программе. Ведь иначе икринки, не получив жизненного продолжения, погибают, а развившаяся на них инфекция распространяется на новорожденных головастиков. Это показывает – как все, что заложено в организм, мудро и целесообразно!
То, что обонянием обладают не только наземные, но и водные амфибии, можно убедиться на следующем опыте. Поместить в аквариум мешочек с кусочками мяса или дождевыми червями и спрятать его под какой-то сосуд, а затем в воду пустить тритона. Он, совершая поисковые движения головой, быстро почувствует съедобное и тот час направится в сторону корма. Эта хвостатая амфибия хорошо отличает несъедобный предмет (камешек) от съедобного (мешочек с червями), но лишается этой способности, если ее ноздри залепить коллоидом. А при переходе на сушу тритон лишь после удаления из носовой полости воды начинает пользоваться «воздушным обонянием».
Обоняние позволяет амфибиям ощущать не только привычные запахи, но и совершенно неожиданные ароматы. Экспериментами с мексиканской жабой одного из видов установлено, что амфибии могут научиться ориентироваться в Т-образном лабиринте и находить прохладное и влажное убежище по сопровождающим воду совершенно посторонним запахам. Они способны освоить широкий запаховый ассортимент, включающий аромат анисового или гераниевого масла, кедрового бальзама, ванилина и др.
Амфибии способны ощущать химические вещества не только с помощью обоняния, но и благодаря химическим анализаторам своей кожи. В одном из опытов в банку с водой, где сидела лягушка, было опущено золотое кольцо. Прошло немного времени и прямо на глазах экспериментаторов брюшко лягушки стало розовым. Вызвано это тем, что в ответ на полученную анализаторами информацию кровеносные сосуды животного расширились и стали просвечивать сквозь тонкую кожицу. Самое интересное то, что золото практически не растворяется в воде, следовательно, химические анализаторы лягушки смогли почувствовать буквально ничтожное количество атомов.