Внутреннее и внешнее строение земноводных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ⅡВнутреннее строение

 2.1 Пищеварительная система

Состоит из ротовой полости, глотки, пищевода, желудка и кишечника (Рис. 4). У земноводных более развит желудок, а в кишечнике заметно выделяется двенадцатипёрстная, тонкая и толстая кишки. В двенадцатипёрстную кишку открываются протоки печени вместе с протоком желчного пузыря, в который открываются протоки поджелудочной железы. В тонкой кишке происходит окончательное переваривание пищи и всасывание в кровь питательных веществ. В толстой кишке скапливаются не переваренные остатки пищи. Толстая кишка заканчивается прямой кишкой, называемой клоакой. Сюда же открываются мочевой пузырь (обороняясь, лягушка может выпустить струю скопленной мочи), мочеточники и яйцеводы (у самок).

Земноводные способны очень долгий срок выносить голодание; жаба, посаженная в сырое место, может пробыть без пищи более двух лет.

2.2 Дыхательная система

Большинство земноводных дышат при помощи лёгких и кожи, (кожное дыхание рассматривалось выше). Лёгкие земноводных развиты слабо и несовершенны. Они имеют небольшую внутреннюю площадь соприкосновения с вдыхаемым воздухом. Лёгкие (Рис. 5) имеют вид продолговатых мешочков с тонкими эластичными стенками, в которых разветвляется множество капилляров. Такие лёгкие не могут полностью обеспечивать организм кислородом. Амфибии не всасывают воздух, а заглатывают (Рис. 6). Животное увеличивает объём ротовой полости, и в неё через ноздри входит воздух. Когда дно ротовой полости поднимается к нёбу, ноздри закрываются и воздух проталкиваются через гортань в лёгкие. В лёгких происходит газообмен: кислород проникает в капилляры, а углекислый газ из крови переходит в воздух, который затем выводится наружу.

Лёгочное и кожное дыхание у земноводных развито неодинаково. У тех, кто большую часть жизни проводит в воде, слабее развиты лёгкие, а лучше кожное дыхание. Личинки земноводных дышат жабрами. У некоторых хвостатых земноводных жабры сохраняются на всю жизнь.

2.3 Кровеносная система

В связи с наличием лёгких кровеносная система у земноводных имеет более сложное строение, чем у рыб (Рис. 7). Сердце земноводных состоит из трёх камер: двух предсердий и одного желудочка. Кровь из всех органов собирается в вены и поступает в правое предсердие. В этой крови содержится много углекислого газа и питательных веществ, поступающих из кишечника. В левое предсердие приходит кровь из лёгких. Она богата кислородом.

При сокращении предсердий кровь выталкивается в желудочек. Здесь она частично смешивается. От желудочка отходит крупная артерия, она разделяется на ветви, несущие кровь по всем органам тела (это большой круг кровообращения), и ветви, по которым кровь идёт к лёгким и коже (это малый круг кровообращения). Таким образом, у земноводных, в отличии от рыб не один, а два круга кровообращения – большой и малый.

В эритроцитах крови земноводных по-прежнему есть ядра. Из-за их присутствия до органов доходит меньшее количество кислорода.

2.4 Выделительная система

Выделительная система земноводных включает продолговатые красно-бурые почки, которые располагаются в полости тела по бокам позвоночника, мочеточники и мочевой пузырь. Выделяемые из крови ненужные для организма вещества помочеточника поступают в клоаку, и удаляется наружу (Рис 9, 10).

2.5 Обмен веществ

Слаборазвитые лёгкие, кровеносная система со смешанной кровью и эритроцитами, содержащими ядра, ограничивают поступление кислорода к органам. Поэтому окислительные процессы в тканях идут медленно, мало выделяется энергии. Вследствие этого температура тела земноводных непостоянная. Земноводные относятся к холоднокровным животным.

Так же эти факторы влияют на образ жизни амфибий. Все земноводные малоподвижны.

2.6 Нервная система

Мозг земноводных имеет простое устройство (Рис. 8). Он имеет удлинённую форму и состоит из двух передних полушарий, среднего мозга и мозжечка, представляющего лишь поперечный мостик, и продолговатого мозга. У земноводных сильнее развит передний мозг (далее в эволюции будет наблюдаться именно развитие переднего мозга), но ещё нет коры головного мозга, серого вещества, нервные клетки рассеяны по всей поверхности. Слабее мозжечок. Слабое развитие мозжечка связано с однообразием двигательных реакций земноводных. Спинной мозг развит гораздо лучше, чем головной. 

В основе поведения земноводных преобладают безусловные рефлексы, а условные вырабатываются после длительного сочетания безусловных и условных раздражителей.

Из чувств более развиты зрение, слух, обоняние. Язык у большинства амфибий хорошо развит и у лягушек существенно отличается от языка других позвоночных тем, что прикреплён не задним, а передним концом и может выбрасываться изо рта.

Зубы приспособлены лишь к схватыванию и к удерживанию добычи, но не могут служить для её разжёвывания.

2.7 Органы размножения земноводных

Земноводные – раздельнополые животные. Яичники самок  и семенники самцов располагаются в полости тела (Рис.9,10).

Время и место размножения земноводных. После зимней спячки все земноводные (за редким исключением) скапливаются в пресных водоёмах. Вскоре самки начинают откладывать икру. Одни из них, например, бурые лягушки, откладывают недалеко от берега водоёма – на мелких, прогреваемых участках. Другие, например, зелёные лягушки, откладывают икру на большой глубине, чаше всего среди водных растений. У лягушек икра склеивается в большие комки, у жаб – в длинные шнуры. Тритоны помещают одиночные яйца (икринки) на листья или стебли водных растений. Оплодотворение у большинства земноводных наружное. При этом самцы выпускают в воду жидкость со сперматозоидами. После оплодотворения в икринках развиваются зародыши.

Земноводные относятся к анамниям, то есть их икринки не имеют амниотической жидкости, это связано с развитием в водной среде. Но, тем не менее, яйца окружены, бывают толстым слоем прозрачного студенистого вещества. Эта оболочка имеет большое значение для зародыша. Она предохраняет зародыш от высыхания, механических повреждений, препятствует сближению икринок между собой, тем самым улучшая доступ кислорода, также она защищает их от поедания другими животными; действительно очень немногие птицы в состоянии проглотить студенистый комок лягушачьей икры; также сама оболочка предохраняет яйца и от нападения рыб, моллюсков и водяных насекомых. Кроме того, эта оболочка как линза собирает солнечные лучи на развивающемся зародыше. Сами икринки чёрные, поэтому хорошо поглощают тепло солнечных лучей, необходимое для развития зародыша.

Развитие зародыша. После того как зародыш закончит первоначальные стадии своего развития, (это происходит примерно через неделю – у лягушек, жаб – или две-три – тритонов), личинка прорывает студенистую оболочку, питаясь её, и начинает вести в воде самостоятельную жизнь. Личинка имеет плоскую приплюснутую головку, округленное тело и веслообразный хвост, отороченный сверху и снизу кожистым плавником. На голове отрастают первоначальные наружные жабры в виде древовидных разветвлённых отростков. Через некоторое время, эти жабры отпадают, и вместо них образуются внутренние жабры. Тело ещё более сужается, хвостовой плавник увеличивается, и постепенно начинают развиваться конечности; у головастиков-лягушек вырастают сначала задние, а потом передние конечности, у саламандр – наоборот. Головастики питаются сначала преимущественно растительной пищей, но постепенно более и более переходят к животной. В то же время происходят изменения и в организации всего тела: хвост, который сначала является единственным органом движения, по мере развития конечностей теряет своё значение и укорачивается; кишечник становится короче и приспосабливается к перевариванию животной пищи; заостряются роговые пластинки, которыми вооружены челюсти головастика, постепенно исчезают и заменяются настоящими зубами. Всё укорачивающийся хвост, наконец, – и головастик превращается во взрослую лягушку (Рис. 13, 14).

В развитии мозга и органов чувств земноводных замечается большое сходство с рыбами. Сердце образуется у личинок очень рано и тотчас же начинает действовать. Аорта проходит в жаберные дуги и разветвляется сначала в наружных жабрах, а позднее и во внутренних. Обратно кровь течёт по вене, идущей вдоль хвоста, а затем разветвляется на поверхности желточного пузыря и через желточные вены возвращается обратно в предсердие.

 

 

ⅢЗемноводные в науке

3.1 Происхождение и эволюция земноводных 

В верхнем девоне от пресноводных кистеперых рыб обособились первые земноводные - ихтиостегиды - Ichthyostegalia. Видимо, уже в верхнем девоне они дали начало двум подклассам земноводных - тонкопозвонковых и дугопозвонковых, - господствовавших в наземной фауне каменноугольного периода и вытеснивших пресноводных кистеперых рыб из мелководных водоемов. Палеозойских земноводных, независимо от их таксономической принадлежности, обычно называли стегоцефалами или панцирноголовыми, так как они обладали сплошным панцирем из покровных (кожных) костей, покрывавших черепную коробку; в панцире имелись лишь отверстия ноздрей, глазниц и теменного органа. У некоторых стегоцефалов все тело было покрыто рыбообразной чешуей, у других кожные окостенения сохранялись лишь на нижней стороне тела, образуя брюшной панцирь (защита брюха при ползании по суше). У многих видов тазовый пояс не сочленялся с позвоночным столбом, а пояс передних конечностей иногда сохранял связь с затылочным отделом черепа. Парные конечности были относительно слабыми. 
Дугопозвонковые земноводные (подкл. Apsidospondyli) палеозойской эры объединяются в надотр. лабиринтодонтов -Labyrinthodontia, названных так потому, что наружная поверхность их зубов имела сложную складчатость, на поперечном распиле зуба образующую лабиринт эмалевых петель. В конце девона он дал начало многим группам земноводных; от него же отделилась ветвь, ведущая к рептилиям (Шмальгаузен, 1964). Отряд рахитомовые - Rhachitomi и обособившийся от него в карбоне отряд стереоспондильных амфибий - Stereospondyli представлены видами разного размера (наиболее крупные достигали 5 м длины). У части видов при крупной голове и тяжелом неуклюжем туловище хвост был заметно укорочен. Лабиринтодонты начали вымирать уже в конце палеозоя (в перми) и лишь немногие сохранились до среднего триаса. 
Видимо, от каких-то примитивных рахитомовых произошли прыгающие бесхвостые земноводные - надотряд Salientia. В отложениях нижнего триаса обнаружены остатки примитивных бесхвостых (длина около 10 см, туловищных позвонков около 15, есть короткие ребра, бедро еще длиннее голени, видимо, был короткий хвост); их объединяют в отряд Proanura. Встречающиеся со средней юры виды (туловищных позвонков около 10, голень не короче бедра) относят уже к отряду бесхвостые - Anura, включая в него и всех современных бесхвостых амфибий. 
Видимо, в конце девона - начале карбона от каких-то ихтиостегид или примитивных рахитомовых отделился отряд антракозавры - Anthracosauria (или эмболомеры). В начале перми антракозавры вымерли, но в середине карбона от них отделились сеймуриаморфы - Seymouriamorpha, эволюция которых шла по пути приобретения все большей наземности и подвижности. Сеймуриаморфы, несмотря на многие амфибийные признаки, обладали конечностями, сходными с рептилиями; многие зоологи относят их к пресмыкающимся. Другие зоологи и палеонтологи склонны относить их к классу земноводные, выделяя в качестве подкласса батрахозавров - Batrachosauria. 
В конце девона от ихтиостегий обособились тонкопозвонковые земноводные - подкласс - Lepospondyli. Палеозойских лепоспондильных стегоцефалов делят на три отряда. Отряд микрозауриа - Microsauria представлен мелкими формами (до 50 см длиной), по внешнему виду напоминающими современных тритонов и саламандр. От каких-то, вероятно, пермских микрозаурий обособились ныне существующие отряды земноводных: хвостатые Urodela (остатки известны с середины мелового периода) и безногие - Apoda (ископаемые остатки пока не обнаружены). Отряд нектридиа - Nectridia объединяет более крупных (длиной до 100 см) тритоноподобных земноводных, видимо, преимущественно водного образа жизни. Отряд аистопода - Aistopodaвключает мелких животных (длина 20-50 см) с змееобразным телом и редуцированными конечностями. Последних два отряда вымерли, не оставив потомков. 
В перми большинство групп амфибий вымирает и лишь немногие формы некоторых групп доживают до середины триаса. В нижней перми, как и в карбоне, на большей части суши преобладал теплый и влажный климат. Лишь в верхней перми и в триасе, уже после вымирания большинства палеозойских земноводных, он стал более сухим и жарким. В середине каменноугольного периода обособляются первые примитивные пресмыкающиеся - сеймуриаморфы. Сохраняя многие амфибийные черты, они заселяли те же биотопы, что и земноводные.        

 Динамика численности земноводных изучена слабо. На относительно небольшом числе видов выяснено, что неблагоприятные изменения погодных условий в сочетании с характерными для амфибий  высокой смертностью и небольшой продолжительностью жизни приводят к резким колебаниям численности. Из-за сильных засух, повлекших повышенную гибель икры, головастиков и сеголеток, в 1936-1939 гг. в Подмосковье резко снизилась численность травяных лягушек; в благоприятные для размножения 1940-1952 гг. численность быстро восстановилась. Изменения численности в 5-10 раз, определяемые в первую очередь погодными условиями (засухами, снижающими успешность размножения, и холодными, бесснежными зимами, когда резко увеличивается смертность зимующих на суше особей), отмечены для других лягушек, жаб, тритонов. Влияние врагов и болезней, вероятно, может усугубить неблагоприятное воздействие погодных условий. Установлена способность лягушек заражаться микробами туляремии и гибнуть от заболевания.   
   Причины и размеры смертности связаны с видовыми особенностями экологии. Жерлянки откладывают одиночные икринки, а их головастики не образуют заметных скоплений. Суммарная смертность икры и личинок составляет около 46%. Прошедшие метаморфоз сеголетки зимуют на суше, и в первую зимовку их смертность из-за промерзания может достигать 98%. Откладываемая большими кучками на поверхности воды икра и держащиеся скоплениями головастики травяной лягушки чаще становятся добычей разнообразных хищников; много икры и головастиков гибнет при обсыхании мелких луж. Общая суммарная гибель икры и головастиков травяной лягушки достигает 80-90%, т. е. заметно выше, чем у жерлянок. Сеголетки травяной лягушки зимуют на дне водоемов, и обычно их смертность в первую зимовку несравненно меньше, чем смертность сеголеток жерлянок

3.2 Медицинское значение лягушек

Кожа лягушек и жаб выделяет вещества, содержащие огромное число  различных соединений. Некоторые из них уже давно используются людьми. Это яды. Они необходимы для защиты от хищников, а также различных микроорганизмов.

В дозированном виде яды, как известно, могут быть и целительными. В старинных восточных рецептах упоминаются яды, собираемые с кожи некоторых жаб. В наше время особый интерес ученых обращен на лягушачьи яды, способные снижать кровяное давление человека, расширять сосуды, возбуждать дыхание и  кровообращение, губительно действовать на гельминтов, ускорять заживление ран и предохранять их от нагноения. Заключительным этапом таких исследований должен стать синтез этих очень сложных соединений, что обеспечит массовое производство этих лекарств.

В некоторых лабораториях занимаются выделением защитных веществ. Возможно, со временем они смогут заменить теряющие свою силу антибиотики. Кое-что удалось уже сейчас: на основе составных частей лягушачьего  яда синтезировано эффективное лекарство  для борьбы с кожными грибами.