Класс Земноводные. Общая характеристика класса. Лягушка: среда обитания, внешнее и внутреннее строение, особенности процессов жизнедеятельности. Многообразие земноводных и их значение. Происхождение земноводных - Тип Хордовые - ЖИВОТНЫЕ - ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ

Кожа земноводных, или амфибий, образована многослойным эпидермисом и кориумом (собственно кожей). В коже взрослых амфибий находятся многочисленные кожные железы, которые постоянно выделяют слизь, поэтому она всегда влажная. Кроме слизистых желез имеются еще и ядовитые, секрет которых представляет собой средство химической защиты и обладает бактерицидными свойствами. Поскольку амфибии имеют кожное дыхание, для которого также необходима влажная поверхность, в коже располагается большое количество кровеносных капилляров.

Скелет земноводных состоит из осевого скелета (позвоночника), скелета головы (черепа), скелета парных конечностей и их поясов. Позвоночник образован отдельными позвонками, тела которых практически полностью вытесняют хорду. Позвоночник делится на четыре отдела: шейный, туловищный, крестцовый и хвостовой. Шейный позвонок один, он подвижно причленяется к затылочному отделу черепа, поэтому земноводные могут совершать несложные движения головой в вертикальной плоскости. К туловищным позвонкам хвостатых амфибий прикрепляются ребра. У бесхвостых земноводных ребер нет. Крестцовый отдел образован одним позвонком. Он имеет крупные боковые отростки, к которым причленяется тазовый пояс. У бесхвостых амфибий, в отличие от хвостатых, позвонки хвостового отдела сливаются в одну кость — уростиль. Череп амфибий широкий и плоский, содержит много хрящевых элементов. Крупные отверстия глазниц располагаются на верхней стороне черепа.

Переходу к обитанию на суше способствовало возникновение пятипалой конечности рычажного типа. Она позволяет животным преодолевать силу тяжести и обеспечивает их передвижение по твердой поверхности. Скелет конечности составляют скелет пояса конечности и скелет свободной конечности. Плечевой пояс (пояс передних конечностей) образован парными лопатками, двумя ключицами и двумя вороньими костями (коракоидами), соединенными с грудиной. Скелет свободной передней конечности состоит из плеча, предплечья и кисти. Плечо образовано плечевой костью, предплечье — лучевой и локтевой костями, кисть — костями запястья, пясти и фаланг четырех пальцев. В состав свободной задней конечности входят бедро (бедренная кость), голень (большая и малая берцовая кости) и стопа, состоящая из предплюсны, плюсны и фаланг пяти пальцев. У бесхвостых амфибий кости предплечья (лучевая и локтевая), а также кости голени (большая и малая берцовые) сливаются, а все кости задней конечности сильно удлинены. Такое строение позволяет животным передвигаться прыжками. Тазовый пояс (пояс задних конечностей) состоит из парных подвздошных, седалищных и лобковых костей, которые срослись между собой. Он прочно прикреплен к крестцовому позвонку посредством подвздошных костей.

Мускулатура амфибий делится на мускулатуру головы, туловища и конечностей. Туловищная мускулатура четко сегментирована. Специализированные мышцы обеспечивают сложные движения передних и особенно задних, конечностей. На голове находятся мышцы, поднимающие и опускающие нижнюю челюсть.

Все земноводные по типу питания — хищники. Рот открывается в ротоглоточную полость, на дне которой находится язык. У лягушек он прикреплен к нижней челюсти своим передним концом. При ловле насекомых задний конец языка выбрасывается изо рта и прилипшая к нему добыча направляется в ротоглоточную полость. На челюстях есть зубы; у лягушек они расположены только на верхней челюсти. Зубы служат для удержания добычи. В ротоглоточную полость открываются протоки слюнных желез, секрет которых не содержит пищеварительных ферментов и служит исключительно для смачивания пищи. Из ротоглоточной полости пища по пищеводу поступает в желудок, затем — в двенадцатиперстную кишку (передний отдел тонкого кишечника). Тонкий кишечник переходит в толстый и заканчивается прямой кишкой, открывающейся в клоаку. К пищеварительной системе принадлежат также печень с желчным пузырем и поджелудочная железа. Их протоки открываются в двенадцатиперстную кишку.

Для дыхания в воздушной среде земноводным служат легкие. Также в газообмене участвуют вся поверхность кожи и слизистый эпителий ротоглоточной полости. Личинки земноводных, которые обитают в воде, дышат наружными жабрами. Легкие амфибий имеют вид тонкостенных мешков, оплетенных густой сетью кровеносных сосудов. Каждое легкое открывается самостоятельным отверстием в ротоглоточную полость, поскольку трахеи у земноводных нет. Воздух поступает в ротоглоточную полость через ноздри, имеющие специальные клапаны. При открытых клапанах дно полости опускается, и воздух засасывается в полость. При поднимании дна полости и закрывании ноздрей клапанами воздух проталкивается в легкие.

Таким образом, воздух нагнетается в легкие за счет изменения объема ротоглоточной полости. Площадь поверхности легких земноводных в полтора раза меньше площади поверхности их кожи, принимающей у этих животных активное участие в дыхании. У жаб, приспособленных к обитанию в более засушливой среде, кожа ороговевает и дыхание осуществляется преимущественно легкими.

Кровеносная система земноводных имеет два крута кровообращения: большой и малый. Появление малого круга связано с приобретением ими легочного дыхания. Сердце у амфибий трехкамерное, состоит из двух предсердий и одного желудочка. Большой круг кровообращения начинается двумя дугами аорты, которые отходят от артериального конуса. На спинной стороне тела дуги сливаются и образуют спинную аорту, которая отдает сосуды ко всем органам тела. От артериального конуса отходят также сонные артерии, снабжающие наиболее окисленной кровью голову. Малый (легочный) круг кровообращения начинается парными кожно-легочными артериями, которые также отходят от артериального конуса. Они несут кровь к органам дыхания — коже и легким. От легких обогащенная кислородом кровь собирается в парные легочные вены, впадающие в левое предсердие. В правое предсердие венозную кровь от всего тела доставляют парные передние полые вены и непарная задняя полая вена. Кроме того, в правое предсердие попадает также порция артериальной крови по кожным венам. В результате в правом предсердии кровь оказывается смешанной. Из предсердий кровь попадает в желудочек. В результате особого внутреннего строения желудочка в нем не происходит полного перемешивания артериальной и венозной крови. Особый порядок отхождения артерий от желудочка способствует попаданию наиболее бедной кислородом крови в кожно-легочные артерии, смешанной крови — к органам тела, а наиболее богатой кислородом крови — к органам головы.

Органы выделения представлены парными туловищными почками (здесь кровь освобождается от продуктов обмена), от которых отходят мочеточники, впадающие в клоаку. Из клоаки моча попадает в мочевой пузырь. После наполнения мочевого пузыря моча снова поступает в клоаку и выводится из организма. Часть продуктов обмена и большое количество влаги выделяется через кожу. Эти особенности не позволили земноводным полностью перейти к наземному образу жизни.

Головной мозг состоит из пяти отделов. Передний мозг относительно крупный, разделен на два полушария, имеет крупные обонятельные доли. Промежуточный мозг хорошо развит, а средний мозг относительно невелик. Мозжечок развит слабо, что связано с однообразностью движений, совершаемых животными. Продолговатый мозг относительно крупный, является центром регуляции дыхательной, кровеносной и пищеварительной систем.

Органы чувств изменились в связи с переходом к наземному образу жизни. Орган зрения — глаз, он защищен подвижными веками, имеет выпуклую роговицу и хрусталик в виде линзы; секрет специальных желез смачивает роговицу и предохраняет ее от высыхания, у многих развито цветовое зрение. Орган обоняния — обонятельные мешки (открываются наружу ноздрями, а в ротоглоточную полость — хоанами и функционируют только в воздушной среде). Орган вкуса — вкусовые почки в ротовой полости и на языке. В органе слуха, кроме внутреннего уха, появляется новый отдел — среднее ухо (аппарат усиления звуковых колебаний), в котором есть одна слуховая косточка. Среднее ухо отделено от внешней среды барабанной перепонкой. Орган боковой линии есть только у головастиков и водных представителей земноводных.

У большинства земноводных оплодотворение происходит в воде. У самок яйцеклетки выпадают в полость тела и попадают в яйцеводы, открывающиеся в клоаку, а уже затем из клоаки выводятся наружу. Самцы имеют парные семенники. Отходящие от них семявыносящие канальцы впадают в мочеточники, одновременно служащие самцам семяпроводами. Они также открываются в клоаку. Через некоторое время из икринок вылупляются личинки, которые ведут исключительно водный образ жизни и по строению напоминают рыб (головастики). У личинок нет парных конечностей. Они дышат наружными жабрами, имеют двухкамерное сердце, один круг кровообращения и органы боковой линии. Питаются головастики растительной пищей, соскабливая водоросли с поверхности водных растений. В процессе метаморфоза происходит изменение внутреннего и внешнего строения животных, и они приобретают черты взрослых амфибий.

Земноводные некоторых видов демонстрируют заботу о потомстве (жаба-повитуха, квакши, южноамериканская пипа и др.). Каковы бы ни были особенности размножения отдельных видов земноводных, для развития их потомства необходима водная среда.

Предки амфибий, которые обитали в водной среде, должны были иметь воздушные органы дыхания. Такими возможными предками могли быть какие-то двоякодышащие и кистеперые рыбы. Вероятнее всего земноводные происходят от древних кистеперых рыб. По строению конечностей и черепа эти рыбы очень близки к ископаемым земноводным карбона — стегоцефалам, которых считают предками современных амфибий.

Современные земноводные принадлежат трем отрядам: Безногие, Хвостатые и Бесхвостые. К первому относится небольшое количество видов (около 60), которые ведут роющий образ жизни, напоминают больших червей, и поэтому данный отряд называют также червягами. Бесхвостые земноводные передвигаются с помощью прыжков, у них развиты мощные задние конечности и отсутствует хвост. Типичные представители бесхвостых — травяная и остромордая лягушки, серая и зеленая жабы, жерлянки, чесночницы, квакши. К отряду хвостатых амфибий относятся обыкновенный и гребенчатый тритоны, саламандры и аксолотли, протей.