какое строение кожи у земноводных
В чем особенности строения кожи земноводных? Какое это имеет значение для животных этой группы?
Ответ или решение 2
У земноводных голая кожа, то есть лишённая костных или роговых образований, и с множеством желёз, выделяющих на поверхность слизь, необходимую для дыхания.
Основная функция кожи земноводных – дыхание
Легкие и кожа земноводных играют важную роль в процессе газообмена. Кожа всегда остаётся влажной, и кислород сначала растворяется в этой специальной жидкости на поверхности, а затем с помощью диффузии попадает в кровь. Таким же образом углекислый газ из крови сначала диффундирует в слизь на коже, а затем выходит из организма полностью. Этим можно объяснить наличие в коже амфибий большого количества именно многоклеточных (у рыб они были одноклеточные) желёз. Они могут выполнять следующие функции:
Кроме того, кожа земноводных прикрепляется к телу не по всей поверхности, а в нескольких специальных участках, пространства между которыми заполнены тканевой жидкостью, поэтому лягушку, например, часто показывают как лёгкий объект для препарирования: достаточно в нужном место отделить участок кожи, чтобы добраться до внутреннего строения.
Значение дыхания кожей для класса Земноводные
Разумеется, из-за постоянной потребности во влажной коже амфибии не могут далеко отходить от водоёмов: если плёнка пересохнет, животное может умереть. Это наряду с размножением и циклом развития, связанным с водой, и препятствует полному выходу земноводных на сушу. Следующая группа животных, рептилии, полностью избавятся от необходимости быть близко к воде, и станут считаться первыми полностью наземными животными.
Итак, большую часть своей жизни земноводные проводят на пресных водах. Зато через из кожу легко проникает вода, поэтому, находясь в воде, они могут не пить вовсе. Во время же нахождения на суше до 30 процентов дыхания может осуществляться верхними кожными покровами.
Земноводные представляют собой живых организмов, которым характерно обитание в двух средах: водной и наземно-воздушной. Для этого у амфибий имеется различные приспособления и способности, которые делают это возможным. К одной из таких способностей относятся органы дыхания. Амфибии могут иметь легкие, жабры и кожное дыхание.
Кожа у амфибий голая, без чешуи и волосяного покрова. Характеризуется большим количеством кожных желез, которые играют различные роли для амфибии. В кожном покрове земноводных находится огромное количество капилляров, которые обеспечивают им кожное дыхание.
Класс земноводные или как их еще называют амфибии #28
Общая характеристика класса земноводные
Теория происхождения
Первые земноводные (стегоцефалы) – произошли в девонский период палеозойской эры от древних пресноводных кистеперых рыб. Освоить наземную среду стегоцефалам позволило: легочное дыхание, развитие конечностей наземного типа, влажный климат той эпохи, обилие пищи, отсутствие конкурентов.
Отличительные черты
Как обитатели двух сред земноводные имеют следующие особенности: парные пятипалые конечности наземного типа, органы воздушного дыхания – легкие, второй легочной круг кровообращения и трехкамерное сердце, среднее ухо и подвижные веки, туловищные почки, температура тела непостоянная, зависящая от температуры окружающей среды, тонкая кожа с большим количеством желез, яйцеклетки (икринки) лишены плотных оболочек, личинки приспособленые к жизни в воде.
Внешнее строение
Размеры тела невелики: от 1,5 см у чесночницы, до 33 см у лягушки голиаф и 120 см у гигантской саламандры. Хвостатые имеют вытянутое тело с хорошо развитым хвостом, передние и задние конечности развиты примерно одинаково. У бесхвостых тело массивное, укороченное, слегка уплощенное в спинно-брюшном направлении. Хвост отсутствует, задние конечности развиты значительно сильнее передних, имеют плавательные перепонки между пальцами. Передняя часть головы клинообразно вытянута‚ на ней расположены выпуклые глаза и ноздри. У безногих амфибий тело вытянутое червеобразное, без конечностей и хвоста.
Покровы тела
Покровы тела представлены кожей, состоящей из эпидермиса и дермы. Она тонкая, имеет богатое кровоснабжение и большое копичество многоклеточных желез. Секрет желез увлажняет поверхность кожи, оказывает бактерицидное действие и может быть ядовит. Увлажненность покровов тела приводит к активному испарению и снижению температуры тела, поэтому лягушки холодные на ощупь. В дерме имеются пигментные клетки‚ придающие телу земноводных определенный цвет: у обитателей умеренных широт – зеленовато-бурая покровительственная окраска, у ядовитых тропических видов, напротив‚ окраска яркая‚ предупреждающая. Кожа бесхвостых земноводных связана с мускулатурой только в определенных местах, большие подкожные полости заполнены лимфой. Такая особенность кожи позволяет земноводным запасать большое количество воды, когда это необходимо.
Опорно-двигательная система
Для большинства земноводных характерны небольшие размеры тела, так как их скелет имеет невысокую прочность из-за большого количества хрящевой ткани. В скелете три отдела: скелет головы, скелет туловища и скелет конечностей.
Скелет головы (череп) имеет 2 отдела (мозговой и лицевой), содержит небольшое число костей, сочленяется с позвоночником относительно подвижно. Скелет туловища (позвоночник) у лягушки состоит из 4 отделов: шейный (1 позвонок), туловищный (7), крестцовый (1) и хвостовой. У бесхвостых – 12 хвостовых позвонков срастаются в уростиль. Ребер нет либо они не доходят до грудины. Скелет пояса передних конечностей (плечевой пояс) содержит парные лопатки, ключицы, вороньи кости и непарную грудину. Грудина не соединена с ребрами, поэтому плечевой пояс не прикреплен к осевому скелету. Скелет свободной передней конечности: плечевая кость, кости предплечья и кисти. Скелет пояса задних конечностей (тазовый пояс) состоит из парных подвздошных, седалищных и лобковых костей. Подвздошные кости присоединены к отросткам крестцового позвонка, что придает тазовому поясу дополнительную прочность. Скелет свободной задней конечности: бедренная кость, кости голени и стопы.
Мускулатура дифференцирована в большей степени, чем у рыб. Наиболее развиты мышцы задних конечностей, головы, брюшной стенки, ротовой полости.
Пищеварительная система
Пищеварительная система начинается ротоглоточной полостью, в которой находятся однородные конические зубы и язык. Появляются слюнные железы, секрет которых не содержит ферментов. Пищеварительная трубка относительно короткая. Она дифференцирована на пищевод, желудок, двенадцатиперстную кишку, тонкую кишку и толстую (прямую) кишку, заканчивающуюся клоакой, в которую также открываются мочеточники, а у самок и яйцеводы.
Хорошо развиты печень и поджелудочная железа. Питаются подвижными животными. Добывают пищу, захватывая ее челюстями или липким длинным языком. Заглатыванию помогают глаза, вдвигающиеся в ротоглоточную полость и проталкивающие пищу в пищевод. В состоянии оцепенения земновщные способны длительно голодать.
Выделительная система
Органы выделения: первичные (туловищные) почки, расположенные по бокам от крестцового позвонка. По мочеточникам моча поступает в клоаку, затем в мочевой пузырь, который периодически опорожняется. Продукт обмена – мочевина. Находясь в воде, земноводные выделяют большое количество мало концентрированной мочи, поскольку потери воды легко компенсируются ее поступлением через кожу. На суше расход воды более экономичен – через стенки мочевого пузыря происходит дополнительное всасывание воды из мочи в кровь, моча становится более концентрированной.
Дыхательная система
Характерная особенность земноводных – разнообразие их органов дыхания. У личинок газообмен происходит через кожу, внутрённие и наружные жабры, у взрослых животных – в легких, через слизистую оболочку ротоглоточной полости и кожу. Легкие – парные полые мешки с мелкоячеистой внутренней поверхностью. Дыхательные пути не дифференцированы и представлены гортанно-трахейной камерой, открывающейся в ротоглотку и содержащей голосовой аппарат. Вентиляция легких имеет своеобразный механизм. Сначала воздух поступает через ноздри в ротоглоточную полость, где происходит смешение вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Нагнетание воздуха в легкие происходит за счет сокращения мышц дна ротоглоточной полости. Дыхательная поверхность легких небольшая, она меньше поверхности кожи на 30 %, поэтому в газообмене участвует кожа. Кожное дыхание преобладает у постоянных обитателей водоемов и влажных мест – оно составляет у них более 50%, и снижается у жителей сухих мест обитания.
Кровеносная система
Кровеносная система претерпевает существенные изменения в связи с развитием легочного дыхания. Сердце трехкамерное: два предсердия (правое и левое) и один желудочек. Появляется второй легочный круг кровообращения, однако потоки артериальной и венозной крови частично перемешиваются внутри желудочка. От правой стороны желудочка отходит артериальный конус, распределяющий кровь по трем парам сосудов: венозная кровь по кожно-легочным артериям течет к органам дыхания (малый круг), смешанная кровь – по правой и левой дугам аорты поступает ко всем органам и тканям (большой круг), артериальная кровь – по сонным артериям к головному мозгу (большой круг). Артериальная кровь от легких течет к левому предсердию по легочным венам. Венозная кровь от всех органов и тканей собирается в правое предсердие по полым венам. Следует отметить, что у земноводных с развитым кожным дыханием небольшое количество артериальной крови по кожным венам также попадает в правое предсердие, поэтому там кровь не венозная, а частично смешанная. Благодаря этой особенности при длительном пребывании под водой некоторые земноводные могут полностью переходить на кожное дыхание. Температура тела непостоянная. Возможности терморегуляции земноводных ограничены тем, что большинство органов и тканей снабжаются смешанной, а не артериальной кровью, происходит активное испарение с поверхности кожи и интенсивное охлаждение тела.
Нервная система
Центральная нервная система состоит из головного и спинного мозга. Головмой мозг имеет 5 отделов: передний, промежуточный, средний, задний (мозжечок) и продолговатый. Передний мозг развит лучше, чем у рыб, он имеет большие размеры и разделен на 2 полушария. Мозжечок развит хуже, чем у рыб, что обусловлено более примитивными движениями земноводных. Периферическая нервная система представлена 10 парами черепно-мозговых нервов и спинно-мозговыми нервами, образующими сплетения.
Органы чувств
Органы зрения. Глаза земноводных более совершенны, чем у рыб, они позволяют видеть объекты на большом расстоянии. Это связано с развитием линзовидного хрусталика и выпуклой роговицы. Выход земноводных на сушу предопределил появление верхних и нижних век и мигательной перепонки, защищающих глаза от высыхания. Аккомодация достигается перемещением хрусталика относительно сетчатки с помощью специальной мышцы. У многих земноводных развито цветовое зрение. Орган слуха. В связи с выходом на сушу кроме внутреннего уха у земноводных имеется и среднее ухо. Оно представлено полостью, закрытой от внешней среды барабанной перепонкой, сообщающейся евстахиевой трубой с ротоглоточной полостью и содержащей одну слуховую косточку – стремечко. Многие земноводные имеют голосовой аппарат: две складки слизистой оболочки, натянутые между хрящами‚ окружающими голосовую щель. По бокам головы самцов у большинства видов амфибий имеются особые расширения – резонаторные мешки, усиливающие звук. Издаваемые звуки помогают распознать животных противоположного пола в период размножения. Орган обоняния – обонятельные мешки, наружные и внутренние ноздри (хоаны), вкуса – язык, осязания – кожа. У личинок и взрослых животных, постоянно обитающих в воде, выражена боковая линия.
Половая система
Раздельнополы, выражен половой диморфизм, проявляющийся в появлении яркой раскраски самцов в период размножения. Половые железы (яичники и семенники) парные, расположены вблизи почек. Семявыносящие каналы открываются в мочеточники, яйцеводы – в клоаку. Размножение только половое. Осеменение преимущественно наружное.
Развитие земноводных сопровождается метаморфозом. Из яйца выходит личинка (головастик), которая по строению напоминает малька рыб: вытянутая обтекаемая форма тела, жабры, боковая линия, двух камерное сердце, 1 круг кровообращения. По мере роста у головастика появляются сначала задние, а потом и передние конечности, сердце становится трехкамерным, развиваются легкие и малый круг кровообращения. Личиночные органы редуцируются. Продолжительность метаморфоза колеблется и зависит от вида земноводного и климатических условий места его обитания. При благоприятных условиях у травяной лягушки период метаморфоза завершается в течение 35-40 суток. В случае недостатка тепла метаморфоз может растягиваться на два года. Для аксолотлей – личинок хвостатых земноводных амбистом характерна неотения – способность к половому размножению до завершения периода метаморфоза.
Значение
Многообразие земноводных
Безногие
Отряд Безногие (червяги, цейлонский рыбозмей и др.) насчитывает около 60 видов амфибий, ведущих подземный образ жизни. Форма тела червеобразная, у многих видов – с кольцевидными перетяжками, что придает этим животным внешнее сходство с земляными червями. Конечности и их пояса отсутствуют. Глаза рудиментарные, кожа богата железами, выделяющими обильную слизь. Осеменение внутреннее. Некоторые виды живородящи. Питаются почвенными беспозвоночными. Некоторые виды живут в муравейниках‚ где питаются личинками муравьев. Встречаются только в тропиках.
Хвостатые
Отряд Хвостатые (тритоны, саламандры) объединяет около 280 видов. Они характеризуются удлиненным телом с хорошо развитыми головным, туловищным и хвостовым отделами. По внешнему виду напоминают ящериц, но их кожа не имеет чешуй. Хвост в поперечном сечении круглый или сжатый с боков, иногда с кожной окантовкой. Конечности у большинства представителей хорошо развиты, при этом передние и задние конечности одинаковой длины. Основным органом дыхания служат легкие. Кроме того, у некоторых пожизненно сохраняются жабры, чаще наружные. Развито кожное дыхание. У многих сохраняются органы боковой линии. Глаза развиты в различной степени, в зависимости от условий обитания. У водных форм нет подвижных век. Осеменение у многих видов внутреннее.
Бесхвостые
Отряд Бесхвостые (чесночница, квакша, жерлянка, камышовая жаба, озерная лягушка, голиаф) объединяет около 2000 видов. Весной в период размножения заселяют небольшие, хорошо прогреваемые водоемы. Летом и осенью обитают вблизи водоемов. Квакши живут на деревьях, удерживаясь с помощью присосок на пальцах. Являются наиболее высокоорганизованной группой земноводных. Характеризуются широкой, плоской головой, коротким туловищем, отсутствием хвоста, наличием хорошо развитых передних и задних конечностей, причем задние в 2-3 раза длиннее передних, имеют 5 пальцев, между которыми натянуты плавательные перепонки. В водоеме лягушка плавает, на суше передвигается короткими прыжками. У жаб кожа грубая, выделяет ядовитую жидкость. Они более медлительны в движениях и ведут ночной образ жизни.
Класс земноводные
Для успешного изучения земноводных предлагаю начать с их классификации. Помните, что классификации это именно то, что раскладывает знания в голове «по полочкам», относитесь к ним с должным вниманием.
Давайте перечислим ароморфозы, которыми сопровождалось появление земноводных.
Ароморфозы земноводных
У ранее обсуждаемой нами рыбы латимерии (целаканта) плавники напоминали конечность пятипалого типа. У земноводных они преобразовываются в скелет передней и скелет задней конечностей, которые мы обсудим в данной статье подробно.
Мышцы дифференцируются (делятся) на мышечные пучки, становятся возможны более сложные и точные движения.
Легкие земноводных представлены в виде тонкостенных мешков, относительно небольшого объема.
Благодаря появлению шейного отдела становится возможным движение головой вверх-вниз, что было невозможным для рыб. Однако, подвижность головы значительно ограничена, и поворот головы из стороны в сторону невозможен.
Лягушка озерная
Покров двуслойный, состоит из эпидермиса и дермы. Эпидермис снабжен густой капиллярной сетью, благодаря которой у лягушки возможен газообмен через кожу. Кожа голая, содержит большое количество желез: она должна быть постоянно увлажнена для интенсивного газообмена.
Около 65% всего кислорода поступает через увлажненную кожу. Увлажнение кожи крайне важно, рекомендую запомнить следующий факт: при пересыхании кожи лягушки газообмен в ней прекращается, и лягушка погибает от недостатка кислорода (гипоксии).
Тело состоит из головы, туловища и двух пар конечностей. Передние конечности короче и слабее задних. Задние конечности служат для плавания, они удлинены и имеют плавательные перепонки между пальцами. Хорошо развита мышечная система: мышцы дифференцированы на отдельные пучки. В теле амфибий насчитывается до 350 мышц.
Скелет лягушки состоит из скелета головы, туловища, поясов конечностей и свободных конечностей. Скелеты поясов конечностей малоподвижны, в отличие от скелета свободной конечности, построенного по типу рычагов.
Имеются туловищный (7 позвонков) и хвостовой отделы позвоночника, доставшиеся земноводным еще от рыб. Однако появляются и новые отделы: крестцовый и шейный, оба содержащие по одному позвонку. Благодаря возникновению шейного отдела, у земноводных становится возможным поворот головы, что было невозможным для рыб.
Скелеты поясов конечностей служат опорой для конечностей. В состав плечевого (переднего) пояса входят: лопатки, ключицы, вороньи кости (коракоиды), хрящи. Ребер нет, вследствие чего грудная клетка отсутствует, передний пояс лежит свободно в толще мышц, грудина не соединена при помощи ребер с позвоночником.
Пояс задних конечностей (тазовый) образован: подвздошными и седалищными костями, лобковым хрящом.
Скелет передней свободной конечности состоит из: плечевой кости, предплечья (образовано сросшимися лучевой и локтевой костями) и кисти (состоящей из запястья, пястья и фаланг пальцев).
Скелет задней свободной конечности образован бедром, голенью (состоит из сросшихся малоберцовой и большеберцовой костей), стопы (включает предплюсну, плюсну и фаланги пальцев).
Короткий пищевод переходит в желудок, продолжающийся в тонкий кишечник, куда открываются протоки желчного пузыря, а также пищеварительных желез: печени и поджелудочной. Тонкая кишка переходит в толстую кишку, оканчивающуюся клоакой.
Легкие представленные тонкостенными мешками, стенка которых густо оплетена капиллярами, в которых происходит газообмен. Дыхательная поверхность легких невелика, они не способны полностью удовлетворить нуждам организма в кислороде, поэтому жизнь лягушки невозможна без кожного дыхания.
Воздух поступает в легкие и удаляется из них благодаря сокращениям мышц дна ротовой полости.
Осуществляется только при увлажненной коже, на поверхности которой растворяется кислород, после чего он проникает в капилляры кожи. Кожа помогает дышать лягушкам при погружении в воду: кислород поступает в кровь напрямую из воды.
При пересыхании кожи животное погибает, так как слабо развитые легкие не в состоянии обеспечить потребности организма в кислороде.
Также дыхание осуществляется эпителием, покрывающим ротовую полость, но это вносит незначительный вклад в процесс дыхания.
Изменения в кровеносной системе земноводных, по сравнению с рыбами, обусловлены заменой жаберного дыхания на легочное. Сердце имеет 3 камеры: 2 предсердия и 1 желудочек, сердце более крупное. Возникает второй (легочный) круг кровообращения.
Физиологически и анатомически сокращение сердца происходят таким образом, что более насыщенная кислородом артериальная кровь изгоняется из него в последнюю очередь и попадает в сонные артерии, идущие к головному мозгу. Таким образом, к головному мозгу направляется более насыщенная кислородом кровь, чем к остальным органам.
По мере образования в почке мочи, она поступает в мочеточники, ведущие в клоаку. Попавшая в клоаку моча стекает в мочевой пузырь, через стенки которого осуществляется всасывание воды. При сокращении стенок мочевого пузыря концентрированная моча выводится в клоаку, откуда выбрасывается во внешнюю среду.
Головной мозг земноводных отличается от мозга рыб полностью разделенным на два полушария и более развитым передним мозгом.
Мозжечок и средний мозг развиты гораздо слабее, так как земноводные малоподвижны и их движения относительно простые: они передвигаются по плоскости в «2D измерении». Перемещение рыб в таком случае можно обозначить как в «3D измерении». Это упрощенное, но вполне справедливое сравнение.
Свободные конечности земноводных позволяют им совершать более разнообразные движения в отличие от циклических поворотов плавников и тела у рыб.
Меняется форма хрусталика. Если у рыб он был шарообразный, то у земноводных его форма становится более выпуклой (как и форма роговицы). Хрусталик приобретает форму двояковыпуклой линзы. Амфибии видят дальше рыб.
Однако аккомодация, настройка глаза на наилучшее видение объекта, остается на том же уровне, что и у рыб: достигается только за счет перемещения хрусталика вперед и назад. Эти перемещения помогает совершать особая ресничная мышца, возникшая у земноводных.
Наземная среда меняет и характер передачи звуков: теперь он передается через колебания воздуха. Если рыбам в воде было достаточно внутреннего уха для улавливания колебаний воды, то земноводным этого мало. У них впервые возникает среднее ухо, которое снабжено барабанной перепонкой, чувствительной к колебаниям воздуха.
Лягушки раздельнополые животные, оплодотворение наружное. Размножение и начальные этапы развития земноводных происходят в воде, поэтому амфибий крайне редко можно встретить в засушливых местах, где водоемы отсутствуют.
Во время оплодотворения самец удерживает самку сзади и надавливает передними конечностями на ее брюшко, что приводит к выметыванию икры. Эта икра сразу же оплодотворяется семенной жидкостью самца.
Головастики
Значение земноводных
Земноводные, как и все живые организмы, являются звеном в цепи питания (консументами). Они уничтожают многих кровососущих насекомых, а также насекомых, которые наносят вред культурным растениям.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.