Клас земноводни (амфибии)

Обща характеристика на класа. Земноводните са първата малка група гръбначни животни по отношение на броя на видовете (2,1 хиляди), които са усвоили сухоземната среда, но са запазили тясна връзка с водната. Те са повсеместни, но най-широко разпространени в райони с топъл и влажен климат. Те живеят в близост до водоеми.

Земноводните произхождат от една от групите древни сладководни риби с лобови перки - стегоцефали, които са живели преди около 300 милиона години в блатисти резервоари. Най-важните адаптации, които позволиха на земноводните да навлязат в земната среда, са свързани с преодоляването на гравитацията (гравитацията) и защитата на тялото от загуба на влага.

Характерните особености на организацията на земноводните са следните:

Тялото е леко сплескано и разделено на глава, туловище и два чифта крайници с пет пръста. Малка група земноводни има опашка.
Кожата е тънка, гола, влажна, богата на слузни жлези.
Черепът е подвижно свързан с гръбначния стълб, който се състои от четири отдела: шиен, туловище, сакрален и каудален. Раменният и тазовият пояс осигуряват опора на крайниците. Скелетът на крайниците е изграден според вида на система от подвижни лостове, които позволяват на животното да се движи по твърда повърхност. В скелета има много хрущял.
Мускулната система се състои от отделни диференцирани мускули. Движенията на различните части на тялото са по-разнообразни, отколкото при рибите.
Земноводните са хищници. Имат развити слюнчени жлези, чиято тайна овлажнява устната кухина, езика и храната. Активно уловената плячка се смила в стомаха. Последният отдел на храносмилателния канал е разширена клоака.
Дихателните органи на възрастните животни са кожата и белите дробове, в ларвите - хрилете.
Сърцето е трикамерно. Има два кръга на кръвообращението: голям (стволов) и малък(белодробна). През артериите на системното кръвообращение тече смесена кръв и само мозъкът се снабдява с артериална кръв.
Органите на екскреция са сдвоени стволови бъбреци. Урината изтича през двата уретера в клоаката, а от нея в пикочния мехур. Екскретираният краен продукт на азотния метаболизъм е уреята.
Предният мозък на земноводните в сравнение с този на рибите е голям и е разделен на две полукълба. Малкият мозък се развива по-зле поради ниската подвижност. Структурата на органите на слуха и зрението е адаптирана към живота на сушата. Ларвите на земноводните имат орган на страничната линия.
Торенето е външно, във вода. Развитие с непълна метаморфоза, със стадий рибоподобна ларва.

Характеристики на структурата и процесите на живот.По-подробно ще разгледаме структурата на земноводните, като използваме примера на жаба - представител на разред Tailless. Сплесканото тяло на жабата се подразделя на широка глава и късо тяло. Главата е неактивна, тъй като шията почти не е изразена. Задните крайници са по-дълги от предните. Кожата е гола, богата на многоклетъчни слузни жлези, прикрепени към тялото не навсякъде, а само на определени места, между които има пространства, изпълнени с лимфа. Тези структурни характеристики предпазват кожата от изсушаване.

Скелетът на земноводните, както на всички гръбначни, се състои от череп, гръбначен стълб, скелет на крайниците и техните пояси. Черепът е почти изцяло хрущялен (фиг. 11.20). Подвижно е свързан с гръбначния стълб. Гръбначният стълб съдържа девет прешлена, обединени в три дяла: шиен (1 прешлен), туловище (7 прешлена), сакрален (1 прешлен), а всички опашни прешлени са слети, образувайки една кост - уростил. Липсват ребра. Раменният пояс включва кости, характерни за сухоземните гръбначни животни: сдвоени лопатки,вранови кости (коракоиди), ключица и нечифтна гръдна кост. Има формата на полукръг, разположен в дебелината на мускулите на багажника, тоест не е свързан с гръбначния стълб. Тазовият пояс се образува от две тазови кости, образувани от три чифта илиачна, седалищна и срамна кост, слети заедно. Дългите илиачни кости са прикрепени към напречните процеси на сакралните прешлени.

Фигура 11.20. Скелет на жаба: 1 - кости на крака; 2 - подбедрица; 3 - бедрена кост; 4 - илиум; 5 - уростил; 6 - сакрален прешлен; 7 - шиен прешлен; 8 - череп; 9 - лопатка; 10 - гръдната кост; 11 - раменна кост; 12 - предмишница; 13 - кости на ръката.

Скелетът на свободните крайници е изграден по типа на система от многочленни лостове, подвижно свързани чрез сферични стави. Като част от предния крайник се разграничават рамото, предмишницата и ръката. При анураните лакътната и лъчевата кост се сливат, за да образуват обща кост на предмишницата. Ръката се подразделя на карпус, метакарпус и четири фаланги на пръстите. Задният крайник се състои от бедро, подбедрица и стъпало. Стъпалото включва костите на тарзуса, метатарзуса и фалангите на петте пръста. Задните крайници са по-дълги от предните. Това се дължи на движението на сушата чрез скачане, а във водата - с енергичната работа на задните крайници при плуване. Както можете да видите, такава схема на структура на крайниците е типична за сухоземните гръбначни животни и във всеки клас има незначителни промени, свързани с характеристиките на тяхното движение. Поради подвижността на скелета движенията на тялото на земноводните са по-разнообразни от тези на рибите.

Мускулната система на земноводните е претърпяла значителни промени под влиянието на сухоземния начин на живот. Еднакво изградените сегменти от мускулите на рибите се трансформират в диференцирани мускули на крайниците, главата и устната кухина, участващи в процеса.поглъщане на храна, вентилация на дихателната система.

Диференциацията на храносмилателната система на земноводните остава приблизително на същото ниво като тази на техните предци - рибите. Общата орофарингеална кухина преминава в къс хранопровод, последван от леко изолиран стомах, преминаващ без рязка граница в червата. Червата завършват с правото черво, което преминава в клоаката. В дванадесетопръстника се вливат каналите на храносмилателните жлези - черния дроб и панкреаса. В орофарингеалната кухина се отварят канали на слюнчените жлези, които липсват в рибата, овлажнявайки устната кухина и храната. Появата на истински език в устната кухина, основният орган за получаване на храна, се свързва с наземния начин на живот. При жабите той е прикрепен към предната част на пода на устната кухина и може бързо да се движи напред, залепвайки плячка. Възрастните жаби, както всички други земноводни, са месоядни и се хранят с движещи се малки животни, понякога яйца и млади риби.

Жабите дишат с бели дробове и кожа. Белите дробове са сдвоени кухи торбички с клетъчна вътрешна повърхност, проникната от мрежа от кръвни капиляри, където се извършва обмен на газ. Механизмът на дишане при земноводните е несъвършен, от принудителен тип. Животното изтегля въздух в орофарингеалната кухина, за което спуска дъното на устната кухина и отваря ноздрите. След това ноздрите се затварят с клапи, дъното на устата се повдига и въздухът се изпомпва в белите дробове. Отстраняването на въздуха от белите дробове се дължи на свиването на гръдните мускули. Повърхността на белите дробове при земноводните е малка, по-малка от повърхността на кожата. Следователно оксигенацията на кръвта става не само през белите дробове, но и през кожата. И така, езерната жаба получава 51% от кислорода през кожата. Докато са под вода, земноводните дишат изключително през кожата си. Да се одира в земни условияфункционира като дихателен орган, трябва да е влажен.

Кръвоносната система на земноводните е представена от трикамерно сърце, състоящо се от две предсърдия и вентрикула и два кръга на кръвообращението - голям (стволов) и малък (белодробен). Белодробното кръвообращение започва от вентрикула, включва съдовете на белите дробове и завършва в лявото предсърдие. Голям кръг също започва във вентрикула. Кръвта, преминала през съдовете на цялото тяло, се връща в дясното предсърдие. Така артериалната кръв от белите дробове навлиза в лявото предсърдие, а венозната кръв от цялото тяло - в дясното предсърдие. Артериалната кръв, изтичаща от кожата, също навлиза в дясното предсърдие. Така че, благодарение на появата на белодробната циркулация, артериалната кръв също навлиза в сърцето на земноводните. Въпреки факта, че артериалната и венозна кръв навлизат във вентрикула, пълното смесване на кръвта не се извършва поради наличието на джобове и непълни прегради. Благодарение на тях, напускайки вентрикула, артериалната кръв тече през каротидните артерии към главата, венозната кръв към белите дробове и кожата и смесената кръв към всички останали органи на тялото. По този начин при земноводните няма пълно разделяне на кръвта във вентрикула, поради което интензивността на жизнените процеси е ниска и телесната температура е нестабилна.

Отделителните органи на земноводните, както и на рибите, са представени от бъбреците на багажника. Въпреки това, за разлика от рибите, те имат вид на сплескани компактни тела, разположени отстрани на сакралния прешлен. В бъбреците има гломерули, които филтрират вредните разпадни продукти от кръвта (главно урея) и в същото време важни за организма вещества (захари, витамини и др.). По време на потока през бъбречните тубули полезните за организма вещества се абсорбират обратно в кръвта и урината навлиза в двата уретера в клоаката и оттам в пикочния мехур.След напълване на пикочния мехур мускулните му стени се свиват, урината се отделя в клоаката и се изхвърля навън. Загубите на вода от тялото на земноводните с урината, както и при рибите, се попълват чрез приема й през кожата.

Мозъкът на земноводните има същите пет дяла като мозъка на рибите. Въпреки това, той се различава от него по голямото развитие на предния мозък, който при земноводните е разделен на две полукълба. Малкият мозък е недоразвит поради ниската подвижност и монотонния характер на движенията на земноводните.

Появата на земноводните на сушата повлия върху развитието на сетивните органи.Така очите на земноводните са защитени от изсъхване и запушване от подвижните горни и долни клепачи и мигащата мембрана. Роговицата придобива изпъкнала форма, а лещата става лещовидна. Земноводните виждат предимно движещи се обекти. В органа на слуха се появи средното ухо с една слухова костица (стреме). Кухината на средното ухо е отделена от околната среда чрез тъпанчевата мембрана и е свързана с устната кухина чрез тесен канал - Евстахиевата тръба, поради което вътрешното и външното налягане върху тъпанчевата мембрана се балансират. Появата на средното ухо се дължи на необходимостта от усилване на възприеманите звукови вибрации, тъй като плътността на въздушната среда е по-малка от тази на водата. Ноздрите на земноводните, за разлика от рибите, са проходими и облицовани с чувствителен епител, който възприема миризми.

Възпроизвеждането на земноводните има свои собствени характеристики. Половите жлези са сдвоени. Сдвоените яйцепроводи се вливат в клоаката, а семенните канали - в уретерите. Жабите се размножават през пролетта на третата година от живота си. Оплождането става във вода. След 7-15 дни в оплодените яйца се развиват рибоподобни ларви - попови лъжички. Поповата лъжица е типично водно животно: диша с хриле, има двукамерно сърце, еднакръг на кръвообращението и орган на страничната линия, плува с помощта на опашка, оградена с мембрана. По време на метаморфозата органите на ларвите се заменят с органи на възрастно животно.

Разнообразие от земноводни и тяхното значение. В Беларус и България живеят представители на два разреда: Безопашати и Опашати.

Разредът Безопашати е най-многобройният (около 1800 вида) и широко разпространен (с изключение на Австралия и Антарктида). Към него спадат жабите, жабите, жабите. На територията на Беларус и България често се срещат езерни жаби, езерни жаби, тревни жаби, блатисти жаби. За разлика от жабите, жабите са по-малко зависими от водата. Кожата на жабите е по-суха и частично кератинизирана. Задните крайници са много по-къси от тези на жабите. Те ловуват през нощта. Най-често срещаните са сивата и зелената жаба. Тръстиковата жаба е включена в Червената книга на Република Беларус.

Разред Опашати включва 280 живи вида. Имат удължено тяло с добре развита опашка. Широко известни са обикновеният и гребенестият тритон, който през лятото обитава малки застояли водоеми, където се извършва размножаването и развитието на ларвите. В края на лятото тритоните напускат водоемите и остават под лежащи дървета, камъни и в пукнатини на земята. Зимуват на сушата в купчини листа, под пънове. Известно е, че петнистият саламандър живее в горите на Кавказ. Той е по-голям от тритоните, дори по-малко зависим от водата.

Практическото значение на земноводните е малко, въпреки че като цяло те са полезни за хората. Жабите и особено жабите унищожават вредни членестоноги, мекотели (охлюви). Тритоните ядат ларви на комари, включително маларийни. Жабите служат за храна на много птици и бозайници. В някои страни се яде месо от жаби и големи саламандри. Жабите се използват за изследвания в биологията и медицината.

Земноводните обаче в някои случаи могат да бъдат вредни. Така те унищожават пържени риби в езерни ферми и места за хвърляне на хайвер в естествени резервоари.

Произход на земноводните. Предците на земноводните са сладководни риби с лобови перки от девонския период на палеозойската ера. От първите примитивни земноводни - стегоцефалите - се отделят три клона. Единият от тях даде съвременните земноводни - опашати, другият - безопашати, от третия клон се образуваха примитивни влечуги.

Така, въпреки различията в структурата, рибите и земноводните имат общи черти, които ги обединяват в група от по-ниски първични водни гръбначни. Техните предци са били чисто водни животни. Зависимостта от вода или влажен въздух може да се проследи в организацията на външната и вътрешната структура, както и в размножаването на риби и земноводни, когато се придвижват до водни тела и снасят яйца, бедни на жълтък, които се оплождат във вода.

Обратно, класовете влечуги, птици и бозайници се обединяват в група висши гръбначни, чиято цялостна организация е приспособена към сухоземен начин на живот. Следователно групата на висшите гръбначни принадлежи към първичните сухоземни гръбначни, т.е. към тези, чиито най-близки предци са живели на сушата.