Земноводні, біологія
Земноводні (вони ж амфібії) - перші з'явилися в процесі еволюції наземні хребетні. При цьому вони все ще зберігають тісний зв'язок з водним середовищем, зазвичай живучи в ній на личинкової стадії. Типові представники земноводних - жаби, жаби, тритони, саламандри. Найбільш різноманітні в тропічних лісах, так як там тепло і сиро. Серед амфібій немає морських видів.
- Загальна характеристика
- Опорно-рухова система
- Травна система
- Дихальна система
- Кровоносна система
- видільна система
- Нервова система і органи чуття
- Розмноження і розвиток
Загальна характеристика земноводних
Земноводні - це нечисленна група тварин, яка налічує близько 5000 видів (за іншими джерелами близько 3000). Їх поділяють на три відділи: Хвостаті, Безхвості, Безногі. Звичні нам жаби належать безхвостим, тритони - хвостатим.
У амфібій з'являються парні п'ятипалі кінцівки, що представляють собою багаточленні важелі. Передня кінцівка складається з плеча, передпліччя, кисті. Задня кінцівка - з стегна, гомілки, стопи.
У більшості дорослих земноводних в якості органів дихання розвиваються легені. Однак вони не настільки досконалі, як у більш високоорганізованих груп хребетних. Поетом в життєдіяльність амфібій велику роль має шкірне дихання.
Поява в процесі еволюції легких супроводжувалося появою другого кола кровообігу і трикамерного серця. Хоча є друге коло кровообігу, через трикамерного серця не відбувається повного поділу венозної і артеріальної крові. Тому до більшості органів надходить змішана кров.
Очі мають не тільки повіки, але і слізні залози для змочування і очищення.
З'являється середнє вухо з барабанною перетинкою. (У риб тільки внутрішнє.) Барабанні перетинки видно, знаходяться з боків голови позаду очей.
Шкіра гола, покрита слизом, в ній багато залоз. Чи не охороняє від втрати води, тому живуть поблизу водойм. Слиз захищає шкіру від висихання і бактерій. Шкіра складається з епідермісу і дерми. Через шкіру також всмоктується вода. Шкірні залози багатоклітинні, у риб одноклітинні.
Через неповного поділу артеріальної і венозної крові, а також недосконалого легеневого дихання обмін речовин у земноводних повільний, як і у риб. Вони також відносяться до холоднокровним тваринам.
Розмножуються амфібії в воді. Індивідуальної розвиток протікає з перетворенням (метаморфозом). Личинка жаб називається пуголовком.
Земноводні з'явилися близько 350 млн років тому (в кінці девонського періоду) від древніх кистеперих риб. Їх розквіт стався 200 млн років тому, коли Землю покривали величезні болота.
Опорно-рухова система земноводних
В скелеті земноводних менше кісток, ніж у риб, так як багато кістки зростаються, інші ж залишаються хрящами. Таким чином, їх скелет легше, ніж у риб, що важливо для проживання в повітряному середовищі, яка є менш щільною, ніж водна.
Мозковий череп зростається з верхніми щелепами. Рухомий залишається тільки нижня щелепа. У черепі зберігається багато хрящів, що не окостеневают.
Опорно-рухова система земноводних має схожа з такою риб, але має ряд ключових прогресивних відмінностей. Так, на відміну від риб, череп і хребет рухомо зчленовані, що забезпечує рухливість голови щодо шиї. Вперше з'являється шийний відділ хребта, що складається з одного хребця. Однак рухливість голови не велика, жаби можуть тільки нахиляти голову. Хоча у них і є шийний хребець, в зовнішньому вигляді тіла шиї немає.
У земноводних хребет складається з більшої кількості відділів, ніж у риб. Якщо у риб їх тільки два (тулубовий і хвостовій), то у земноводних чотири відділи хребта: шийний (1 хребець), тулуба (7), крижовий (1), хвостовий (одна хвостова кістку у безхвостих або ряд окремих хребців у хвостатих амфібій) . У безхвостих амфібій відбувається зрощення хвостових хребців в одну кістку.
Кінцівки земноводних складні. Передні складаються з плеча, передпліччя і кисті. Кисть складається з зап'ястя, п'ястка і фаланг пальців. Задні кінцівки складаються зі стегна, гомілки і стопи. Стопа складається з Передплесно, плесна і фаланг пальців.
Пояси кінцівок служать для опорою для скелета кінцівок. Пояс передньої кінцівки земноводного складається з лопатки, ключиці, воронячою кістки (коракоида), загальною для поясів обох передніх кінцівок грудини. Ключиці і коракоида зрощені з грудиною. Через відсутність або недорозвинення ребер, пояса лежать в товщі мускулатури і ніяк опосередковано не прикріплений до хребта.
Пояси задніх кінцівок складаються з сідничних і клубових кісток, а також лобкових хрящів. Зростаючись, вони сполучаються з бічними відростками крижового хребця.
Ребра, якщо є, короткі, грудної клітини не утворюють. У хвостатих амфібій ребра короткі, у безхвостих їх немає.
У безхвостих земноводних ліктьова і променева кістки зростаються, також зростаються кістки гомілки.
М'язи земноводних мають більш складну будову, ніж у риб. М'язи кінцівок і голови спеціалізовані. М'язові шари розпадаються на окремі м'язи, які забезпечують рух одних частин тіла щодо інших. Земноводні не тільки плавають, а й стрибають, ходять, повзають.
Травна система земноводних
Загальний план будови травної системи земноводних схожий з риб'ячої. Однак з'являються деякі новшевства.
Передній коней мови жаб приростає до нижньої щелепи, а задній залишається вільним. Така будова мови дозволяє ловити їм видобуток.
У земноводних з'являються слинні залози. Їх секрет змочує їжу, але ніяк не переварює її, тому що не містить травних ферментів. На щелепах бувають конічні зуби. Вони служать для утримання їжі.
За ротоглоточной порожниною знаходиться короткий стравохід, що відкривається в шлунок. Тут їжа частково перетравлюється. Перший відділ тонкого кишечника - дванадцятипала кишка. У неї відкривається єдиних проток, куди потрапляють секрети печінки, жовчного міхура та підшлункової залози. У тонкому кишечнику перетравлення їжі завершується, і поживні речовини всмоктуються в кров.
Неперетравлені залишки їжі потрапляють в товстий кишечник, звідки переміщаються в клоаку, що представляє собою розширення кишечника. В клоаку також відкриваються протоки видільної та статевої систем. З неї неперетравлені залишки потрапляють у зовнішнє середовище. У риб клоаки немає.
Дорослі земноводні харчуються тваринною їжею, частіше за все різними комахами. Пуголовки харчуються планктоном і рослинною їжею.
Дихальна система земноводних
Личинки земноводних (пуголовки) мають зябра і одне коло кровообігу (як у риб).
У дорослих земноводних з'являються легкі, що представляють собою витягнуті мішечки з тонкими еластичними стінками, що мають пористу будову. У стінках знаходиться мережа капілярів. Дихальна поверхня легенів мала, тому в процесі дихання бере участь і гола шкіра земноводних. Через неї надходить до 50% кисню.
Механізм вдиху і видиху забезпечується підняттям і опусканням дна ротової порожнини. При опусканні відбувається вдих через ніздрі, при піднятті - повітря проштовхується в легені, при цьому ніздрі закриті. Видих здійснюється також при піднятті дна рота, але при цьому ніздрі відкриті, і повітря виходить через них. Також при видиху скорочуються черевні м'язи.
У легких здійснюється газообмін за рахунок різниці концентрацій газів в крові і повітрі.
Легкі земноводних недостатньо добре розвинені, щоб повноцінно забезпечувати газообмін. Тому важливо шкірне дихання. Висихання амфібій може привести до того, що вони задихнуться. Кисень спочатку розчиняється в покриває шкіру рідини, а потім дифундує в кров. Вуглекислий газ також спочатку виявляється в рідини.
У земноводних, на відміну від риб, носова порожнина стала наскрізною і використовується при диханні.
Під водою жаби дихають тільки шкірою.
Кровоносна система земноводних
З'являється друге коло кровообігу. Він проходить через легені і називається легеневим, а також малим колом кровообігу. Перше коло кровообігу, що проходить через всі органи тіла, називається великим.
Серце земноводних трикамерну, складається з двох передсердь і одного шлуночка.
У праве передсердя надходить венозна кров від органів тіла, а також артеріальна від шкіри. У ліве передсердя надходить артеріальна кров від легенів. Посудина, що впадає в ліве передсердя, називається легеневої веною.
Скорочення передсердь виштовхує кров в загальний шлуночок серця. Тут кров частково змішується.
З шлуночка по окремим судинах кров направляється в легені, в тканини тіла, до голови. У легені по легеневих артеріях надходить найбільш венозна кров з шлуночка. До голови же йде майже чиста артеріальна. Найбільш змішана кров, яка надходить в тулуб, виливається з шлуночка в аорту.
Такий поділ крові досягається особливим розташуванням судин, які виходять від розподільчої камери серця, куди кров потрапляє з шлуночка. Коли виштовхується перша порція крові, то вона заповнює мають найтісніший контакт судини. І це кров найбільш венозна, яка потрапляє в легеневі артерії, йде в легені і шкіру, де збагачується киснем. З легких кров повертається в ліве передсердя. Наступна порція крові - змішана - потрапляє в дуги аорти, що йдуть до органів тіла. Найбільш артеріальна кров потрапляє в далеку пару судин (сонні артерії) і направляється до голови.
Видільна система земноводних
Нирки у земноводних туловищние, мають довгасту форму. Сеча надходить в сечоводи, далі по стінці клоаки стікає в сечовий міхур. Коли сечовий міхур скорочується, сеча виливається в клоаку і далі назовні.
Продуктом виділення є сечовина. Для її виведення потрібно менше води, ніж для виведення аміаку (який утворюється у риб).
У ниркових канальцях нирок відбувається зворотне всмоктування води, що важливо для її заощадження в умовах повітряного середовища.
Нервова система і органи чуття земноводних
Ключових змін в нервовій системі земноводний по-порівнянні з рибами не відбулося. Однак передній мозок земноводних сильніше розвинений і розділений на дві півкулі. Але у них гірше розвинений мозочок, так як амфібіям не треба підтримувати рівновагу у воді.
Повітря прозоріше води, тому провідна роль у земноводних відіграє зір. Вони бачать далі риб, їх кришталик більш плоский. Є повіки і мигальні перетинки (або верхнє нерухоме повіку і нижнє прозоре рухливе).
У повітрі звукові хвилі поширюються гірше, ніж у воді. Тому виникає потреба в середньому вусі, що представляє собою трубочку з барабанною перетинкою (видно як пара тонких круглих плівок позаду очей жаби). Від барабанної перетинки звукові коливання через слухову кісточку передаються внутрішнього вуха. Євстахієву труба з'єднує порожнину середнього вуха з ротовою порожниною. Це дозволяє послаблювати перепади тиску на барабанну перетинку.
Розмноження та розвиток земноводних
Жаби починають розмножуватися у віці близько 3 років. Запліднення зовнішнє.
Яйцеклітини дозрівають в яєчниках і далі потрапляють в яйцепровід, де покриваються прозорою слизовою оболонкою. Далі ікринки виявляються в клоаку і виводяться назовні.
Самці виділяють насінну рідину. У багатьох жаб самці закріплюються на спинах самок і поки самка викидає ікру протягом декількох днів, поливають її насіннєвий рідиною.
Земноводні метають менше ікри, ніж риби. Грона ікри прикріплюються до водних рослин або плавають.
Слизова оболонка ікринки у воді сильно розбухає, переломлює сонячне світло і нагрівається, що сприяє більш швидкому розвитку зародка.
Розвиток ембріонів жаби в ікринки
У кожній ікринки розвивається зародок (у жаб зазвичай близько 10 днів). Що вийшла з ікринки личинка називається пуголовком. Він має багато ознак, схожих з рибами (двокамерну серце і один круг кровообіг, дихання за допомогою зябер, орган бічної лінії). Спочатку пуголовок має зовнішні зябра, які потім стають внутрішніми. З'являються задні кінцівки, потім передні. З'являються легкі і друге коло кровообігу. В кінці метаморфоза розсмоктується хвіст.
Стадія пуголовка триває зазвичай кілька місяців. Пуголовки харчуються рослинною їжею.