Класс Земноводные (Амфибии)

Земноводные объединяются в надкласс Наземные позвоночные наряду с пресмыкающимися, птицами и млекопитающими. Главное отличие наземных позвоночных — наличие парных пятипалых конечностей рычажного типа. Земноводные считаются самым примитивным классом в этом надклассе, поскольку сохраняют множество анатомических черт своих рыбообразных предков.

Кожа амфибий голая, тонкая и обильно пронизана кровеносными капиллярами. В ней находятся многочисленные слизистые железы. Секрет этих желёз постоянно увлажняет покровы. Это жизненно необходимо, так как влажная кожа способна пропускать кислород. У некоторых видов дополнительно присутствуют ядовитые железы. Их секрет защищает животных от хищников и препятствует развитию болезнетворных бактерий на поверхности тела.

Скелет земноводных стал сложнее, чем у рыб, потому что животным пришлось учиться держать тело в воздухе, а не в воде. В позвоночнике появились новые отделы. Шейный отдел состоит всего из одного позвонка, который подвижно соединяет голову с туловищем благодаря двум специальным выступам на черепе. Это позволяет лягушкам поворачивать и наклонять голову. Также есть крестцовый отдел из одного позвонка, к которому крепится таз.

Конечности работают как рычаги. Плечевой пояс спрятан в мышцах и включает лопатки, ключицы и другие кости. Тазовый пояс прочно сращён с крестцом. Мышцы больше не расположены сегментами, как у рыб, а собраны в мощные пучки, которые управляют движением лап.

Пищеварение начинается во рту и глотке. У лягушек есть липкий мускулистый язык, который они быстро выбрасывают, чтобы поймать добычу. Во рту есть слюнные железы, но их секрет только смачивает пищу, не переваривая её. Еда проходит через короткий пищевод в желудок, затем в кишечник. Помогают переваривать пищу печень и поджелудочная железа. Остатки пищи выводятся через клоаку — общее отверстие для кишечника, мочевых и половых путей.

Дышать на суше помогают лёгкие, но они устроены просто: это тонкостенные мешочки с небольшой площадью для газообмена. Поэтому земноводные активно дышат ещё и всей поверхностью кожи. Вдох происходит необычно: лягушка опускает дно рта, втягивая воздух через ноздри, затем закрывает ноздри и поднимает дно рта, проталкивая воздух в лёгкие.

Сердце у земноводных трёхкамерное и включает два предсердия и один желудочек. В ходе эволюции у них появились два круга кровообращения. Один из них направляет кровь к лёгким и коже, где она насыщается кислородом, а второй разносит её ко всем органам тела.

В правое предсердие поступает кровь, бедная кислородом (венозная), а в левое — богатая кислородом (артериальная). В желудочке эти два потока частично смешиваются. В результате органы получают не чистую артериальную, а смешанную кровь.

Из-за такой особенности земноводные являются холоднокровными животными: температура их тела зависит от температуры окружающей среды. При этом головной мозг получает кровь, наиболее насыщенную кислородом, что обеспечивает его нормальную работу.

Выделительная система представлена парными почками, которые лежат вдоль позвоночника. От них отходят мочеточники, впадающие в клоаку. Моча может временно запасаться в мочевом пузыре, а потом снова поступать в клоаку и выводиться наружу. Главный продукт обмена веществ — мочевина.

Нервная система усложнилась: передний мозг стал больше и разделился на два полушария. Мозжечок, который отвечает за координацию, развит слабо, так как движения лягушек довольно простые.

Органы чувств земноводных изменились в связи с переходом к жизни на суше. Глаза приобрели способность наводить фокус на различные объекты благодаря перемещению хрусталика специальными мышцами. Для защиты глаз от высыхания появились веки и мигательная перепонка.

Слуховая система стала более совершенной: сформировалось среднее ухо, в состав которого входят барабанная перепонка и одна слуховая косточка — стремечко. Среднее ухо соединяется с глоткой через евстахиеву трубу, которая помогает поддерживать одинаковое давление по обе стороны барабанной перепонки.

Органы обоняния также приспособились к наземным условиям. Ноздри стали сквозными и через хоаны сообщаются с ротовой полостью, что улучшает восприятие запахов. У головастиков и некоторых водных видов сохраняется боковая линия — орган чувств, характерный для рыб.

У большинства земноводных оплодотворение происходит в водной среде и является наружным. Однако у отдельных видов оно может быть внутренним. Развитие этих животных сопровождается метаморфозом — постепенным превращением личинки во взрослую особь. Из икры выходит личинка, которую называют головастиком.

На ранних стадиях головастик напоминает рыбу: он дышит наружными жабрами, имеет двухкамерное сердце, один круг кровообращения и орган боковой линии. По мере развития организм перестраивается: появляются конечности, начинают функционировать лёгкие, жабры постепенно исчезают, а хвост редуцируется.

У некоторых хвостатых земноводных встречается неотения. Это особое явление, при котором личинка достигает половозрелости и способна к размножению, не проходя полного превращения во взрослую форму.

Представители этого отряда имеют удлинённое тело с хорошо развитым хвостом. Передние и задние конечности примерно одинаковой длины. У хвостатых сохраняются примитивные черты: периодическое присутствие остатков хорды у взрослых животных, наличие коротких рёбер, а также слабо развитые полушария переднего мозга.

Многие хвостатые виды постоянно живут в водоёмах, у них сохраняются наружные жабры и боковая линия. Оплодотворение часто внутреннее. Самец выделяет сперматофоры (слизистые мешочки со сперматозоидами), которые самка захватывает краями клоаки. Типичные амфибии этого отряда — аксолотль и амбистома (аксолотль как раз является неотенической личинкой амбистомы), а также саламандры.

Этот отряд объединяет наиболее высокоорганизованных амфибий. Особенности их строения включают укороченное тело без хвоста и сильно удлинённые задние конечности для прыжков. В процессе эволюции бесхвостые приобрели сросшиеся кости предплечья и голени, что повысило прочность скелета при приземлении. Отряд делится на семейства Пиповые, Круглоязычные, Чесночницы, Настоящие жабы, Квакши и Настоящие лягушки.

Предками земноводных считаются древние кистепёрые рыбы — рипидистии. Промежуточное положение между рыбами и амфибиями занимали вымершие ихтиостегиды, которые сочетали признаки обеих групп животных. Первыми полностью наземными представителями земноводных были стегоцефалы, которых также называют панцирноголовыми.

Освоение суши сопровождалось рядом важных эволюционных изменений:

• появились парные конечности с пятью пальцами;
• сформировались лёгкие и дополнительный, лёгочный круг кровообращения;
• в позвоночнике возникли шейный и крестцовый отделы;
• образовалась полость среднего уха;
• появились веки, защищающие глаза от высыхания;
• ноздри стали сквозными и соединились с ротовой полостью через хоаны.

Эти приспособления позволили земноводным перейти от водного образа жизни к существованию на суше.

Разберём типичное задание из второй части экзамена.

Перечислите эволюционные приобретения (ароморфозы), которые дали возможность предкам земноводных освоить наземную среду обитания. Назовите не менее четырёх адаптаций.

Алгоритм рассуждения: для выполнения задания недостаточно просто перечислить ароморфозы — важно показать, какую роль каждый из них сыграл при освоении суши.

• Для перемещения по твёрдому грунту рыбьи плавники не подходят, нужен рычаг опоры. Значит, первый пункт касается конечностей.
• На суше нет растворённого в воде кислорода. Нужен орган для дыхания атмосферным воздухом. Это лёгкие. Дальше строится ассоциация: появление лёгких требует изменения строения сердца (трёхкамерность и второй круг).
• В воздухе гравитация действует сильнее, поворачивать всем телом неудобно. Голова должна быть подвижной для поиска пищи. Формируется шейный отдел.
• Воздушная среда пересушивает глаза. Соответственно, появляются веки.

Ответ:

1. Пятипалые конечности рычажного типа обеспечили возможность поднятия тела над землёй и активного передвижения по твёрдому субстрату.
2. Мешковидные лёгкие позволили усваивать кислород из атмосферного воздуха.
3. Трёхкамерное сердце и второй (лёгочный) круг кровообращения значительно повысили эффективность снабжения тканей кислородом.
4. Шейный отдел позвоночника обеспечил подвижность головы.
5. Защитные веки предотвратили высыхание роговицы глаза на воздухе.
6. Среднее ухо с барабанной перепонкой сделало возможным восприятие звуковых волн в воздушной среде.

Попробуй решить аналогичные задания первой части ЕГЭ самостоятельно.

Задание 1

Дано изображение взрослой лягушки. Выберите три признака, которые отражают особенности строения её дыхательной и кровеносной систем.

1. Присутствует исключительно кожное дыхание.
2. Сердце состоит из двух предсердий и одного желудочка.
3. Круги кровообращения полностью изолированы друг от друга.
4. Лёгкие имеют вид тонкостенных мешков без сложной ячеистости.
5. Эмбриональное развитие протекает внутри яйца с плотной оболочкой.
6. Ткани тела снабжаются смешанной кровью.

Задание 2

Установите соответствие между признаком животного и классом, для которого он характерен.

Признаки:
А) Кожные покровы обильно увлажнены секретом желёз.
Б) Грудная клетка позволяет осуществлять рёберный тип дыхания.
В) У личиночной стадии присутствует боковая линия.
Г) Полностью отсутствует кожное дыхание.
Д) Размножение происходит исключительно в водоёмах.

Классы:
1) Земноводные.
2) Пресмыкающиеся.

Теперь ты знаешь анатомию, особенности размножения и филогению амфибий. При решении заданий ЕГЭ по зоологии важно учитывать двойственный образ жизни земноводных. В заданиях второй части опирайся на логическую цепочку: любые новые структуры у земноводных возникают как адаптации к жизни на суше и в воздушной среде. Чтобы закрепить материал, решай задания на сопоставление признаков классов позвоночных из «100балльного банка».