Земноводные - это кто? Особенности земноводных

Земноводные – это внушительная группа позвоночных животных, которые занимают промежуточное положение между хордовыми наземными животными и рыбами. Их также называют амфибиями. Греческое слово Amphibia дословно переводится как «две жизни» или «двоякая жизнь», что отлично иллюстрирует суть земноводных. Они рождаются в воде практически рыбами, потом превращаются в наземных существ, но при этом большинство из них навсегда привязаны к водоемам. Поразительные метаморфозы, происходящие при развитии земноводных, длятся несколько месяцев и похожи на ускоренную съемку эволюционных процессов, занявших десятки миллионов лет.

Разнообразие земноводных

Происхождение

Биологическая эволюция земноводных началась примерно 400 миллионов лет назад, их прародителями стали кистеперые рыбы. Постепенно эволюционирующие существа приобретали необходимые для жизни на земле признаки: каркас из костей и мышц, способный удерживать вес животного; кости передних и задних конечностей; ноздри; легкие, пригодные для дыхания на воздухе, и прочее.

Новые признаки земноводных помогли им не только выжить и освоить прибрежную территорию, но и стать главенствующим видом на планете. Примерно 60 миллионов лет назад амфибии царствовали на Земле, пока не уступили доминирующее место рептилиям. Правда, в те времена земноводные были гораздо крупнее их современных потомков, их габариты измерялись метрами.

Доисторические амфибии

Классификация

Ученые спорят о количестве видов земноводных, называются цифры от 2000 до 7700 видов. Зато их классификация полемики не вызывает. Ныне живущий на земле класс Земноводные делится на три отряда:

  • Бесхвостые. Самый высокоорганизованный и многочисленный отряд, включающий 48 семейств и тысячи видов жаб и лягушек. Общими особенностями его представителей является лучшее развитие задних конечностей по сравнению с передними; сросшиеся в единую кость хвостовые позвонки.
  • Хвостатые. Включает 10 семейств и несколько сот видов саламандр, сирен и тритонов. Особенности земноводных этого отряда: одинаковое развитие конечностей (не считая сирен); длинный хвост, помогающий плавать, змееобразные движения. Некоторые представители ведут сугубо водную жизнь.
  • Безногие. Включает 3 современных семейства и менее 100 видов. Особенности: отсутствие конечностей; червеобразная форма; подземный образ жизни.

Среда обитания

Амфибии обладают кожным покровом, который нуждается в постоянном смачивании, без воды они буквально высыхают и быстро умирают. Поэтому около 60% земноводных – это животные, обитающие на суше рядом с теми водоемами, где они родились. Некоторые амфибии никогда не появляются на суше и живут только в воде. Немногие виды обосновались на деревьях. Безногие червяги предпочитают подземную жизнь во влажной почве, подобно обычным червям.

Среда обитания

Домом для земноводных становятся места рядом пресными водоемами с достаточно теплой водой. В соленой воде амфибии жить не могут, кроме очень редких видов, например, крабоядной лягушки и жабы аги, которые встречаются в солоноватых устьях рек, впадающих в моря. Для других земноводных соленая вода смертельна, что объясняет практически полное отсутствие этих животных на далеких океанических островах.

Хладнокровные земноводные, система терморегуляции которых устроена таким образом, что при низких температурах они впадают в оцепенение или умирают, при высоких быстро погибают от перегрева, весьма зависимы от температуры окружающей среды и в жаркие дни нуждаются в прохладных водоемах. Некоторые виды обрели полезную способность закапываться в мягкую почву, прячась от иссушающего солнца.

Распространение

Большая часть амфибий обитает в субтропиках и тропиках. Чем дальше от экватора, тем меньше встречаются земноводные. Это опять же объясняется их зависимостью от внешних условий, в первую очередь – от температуры. Существуют уникальные виды, живущие за Полярным кругом, однако это лишь исключения, которые подтверждают общее правило: амфибиям нужно тепло, высокая влажность и теплые водоемы. Для примера: на частично тропическом, частично субтропическом Мадагаскаре насчитывается почти 250 видов земноводных, а в России — всего 28 видов.

Основные признаки земноводных

Амфибии одновременно являются обладателями признаками своих водных предков и наземных позвоночных, вот основные из них:

  • Более сложная, в отличие от рыб, система кровообращения с двумя кругами и сердце с тремя камерами - два предсердия и желудочек.
  • Обособленные отделы позвоночника.
  • Передние и задние лапы с шарнирными суставами, исключением являются безногие земноводные.
  • Глаза с утолщенным хрусталиком, подвижными веками и выпуклой роговицей.
  • Слуховые органы земноводных совершеннее рыбьих, добавилось среднее ухо и барабанная перепонка.
  • Более сложный, чем у рыб, мозг с разделением на полушария.
  • Кожный покров участвует в дыхании, проницаем для газов и воды, покрыт слизью, которая участвует в газообмене и защищает от зловредных микробов.
  • Первичные почки такие же, как и у рыб.
  • Хладнокровность.
  • Внешнее оплодотворение.
  • У личинок (головастиков) много рыбьих признаков: жизнь в воде; боковая линия; жабры.

Строение земноводных

Червяги по праву относятся к амфибиям, но кардинально отличаются от представителей других отрядов амфибий, напоминая внешним видом и строением всем знакомых червей. Большинство же известных земноводных обладают небольшим вытянутым телом с четырьмя конечностями и хвостом в случае с отрядом хвостатых. У хвостатых сирен задние лапы отсутствуют, а у червяг вообще нет конечностей.

Тело плавно переходит в голову, которая может поворачиваться в сторону, чего не наблюдается у рыб. Череп амфибий - плоский и широкий, состоит из хрящей и сросшихся костей. Позвоночник делится на четыре отдела: туловищный, шейный, хвостовой и крестцовый. Периферический скелет включает в себя: скелеты передних и задних конечностей; плечевой и тазовый пояса.

Кожа амфибий покрыта железами и сложной системой кровеносных сосудов. Железы выделяют увлажняющую и защищающую от микробов слизь, которая активно участвует в дыхании земноводных, помогая коже впитывать кислород и избавляться от углекислого газа. Слизь амфибий зачастую содержит токсичные вещества и защищает не только от микроорганизмов, но и от хищников. Большая часть амфибий безвредна для человека, но встречаются и чрезвычайно опасные виды. Так, мировой рекорд по ядовитости среди позвоночных принадлежит лягушке листолазу, обитающей в колумбийских лесах.

Ядовитый листолаз

Мускулатура земноводных обеспечивает разнообразные движения животного, отлично развита и частично сегментирована. Группы мышц крепятся сухожилиями к костям и делятся на приводящие и отводящие, сгибатели и разгибатели. Внутренние органы земноводных довольно просты и включают в себя мозг, сердце, легкие, пищеварительную систему. Самый значительный объем в теле амфибии занимают органы пищеварения.

Дыхание и кровеносная система

Легкие земноводных имеют простое строение и малый объем. Его не хватает, чтобы обеспечить тело животного нужным количеством кислорода. Поэтому природа оснастила амфибий способностью одновременно дышать через легкие и кожу, которая впитывает кислород и разносит его по организму с помощью густой сети капилляров. Дыхание земноводных через легкие осуществляется нагнетанием воздуха постоянными движениями дна ротовой полости.

Кровеносная система состоит из трехкамерного сердца и двух кругов кровообращения. Как и у рыб, у головастиков лишь один круг. Второй появляется вместе с легкими и предназначен для перекачки, обогащенной кислородом, крови из легких к сердцу.

Нервная система и органы чувств

Мозг земноводного – это весьма усовершенствованный по сравнению с рыбьим мозгом орган. В нем имеется пять отделов: продолговатый мозг, мозжечок, промежуточный, средний и передние отделы. Особенно развит передний отдел, который разделен на полушария и больше по размеру, чем у рыб. От мозга амфибии отходит десять пар нервов к органам и конечностям.

Амфибии обладают следующими органами чувств:

  • обонятельные мешочки, находящиеся ротоглоточной полости и ноздрях;
  • вкусовые почки, расположенные в ротовой полости и на языке;
  • внутреннее и среднее ухо, отделенное барабанной перепонкой от наружной среды;
  • боковая линия личинок;
  • глаза с выпуклой роговицей, защитными веками, мигательными перепонками, уплощенным хрусталиком, который позволяет видеть на изрядное расстояние, некоторые виды земноводных имеют цветное зрение.
Глаза амфибии

Питание

Пищеварительная система земноводных несложная и эффективная. Амфибии ловят пищу мускулистым и липким языком, причем только движущуюся добычу. Если рядом будет неподвижно сидеть съедобное насекомое, лягушка не обратит на него внимание. Безногие виды питаются червями или личинками насекомых, которых находят для еды с помощью обоняния или на ощупь.

Земноводные не умеют жевать, несколько зубов используются лишь для удержания добычи. Слюнные железы помогают сформировать пищевой комок, который по короткому пищеводу отправляется в желудок. Между желудком и кишечником находится двенадцатиперстная кишка, которая активно участвует в пищеварении. Отходы удаляются через толстую кишку и клоаку.

Желудок, помимо своих прямых функций, используется земноводными в качестве гидростатического органа. Подобно плавательному пузырю у рыб, желудок, сжимаясь и разжимаясь, меняет удельный вес животного, что облегчает его погружение и всплытие.

Несмотря на то что личинки земноводных едят растительную пищу, все взрослые амфибии являются хищниками и питаются в основном насекомыми, их личинками, мелкими моллюсками, хотя некоторые виды не прочь поживиться мальками рыб, упавшими в воду грызунами, птенцами и даже себе подобными. Подобный рацион обусловлен тем, что растительная еда не подходит для очень вялого метаболизма, которым обладают хладнокровные земноводные. Млекопитающие существа в этом плане имеют преимущество, легко переваривая растительную пищу, но зато амфибиям нужно значительно меньше еды, чтобы насытиться.

Размножение и развитие

Амфибии – раздельнополые существа. Самки имеют парные яичники, из них яйцеклетки через яйцеводы и клоаку выпускаются наружу. У самцов есть пара семенников, которые соединены семяпроводами с мочеточниками и клоакой. Важным отличием земноводных, роднящих их с рыбами, является наружное оплодотворение: икра и сперма амфибий выделяются непосредственно в воду, где и зарождается новая жизнь.

Развитие личинки происходит с удивительными метаморфозами. Из оплодотворенной икры вылупляются личинки, которые слабо напоминают породивших их взрослых особей. У них нет конечностей, но есть присущие рыбам признаки: жабры, боковая линия, хвост для плавания, один круг кровообращения, двухкамерное сердце.

Личинки земноводных

Постепенно развитие земноводного вступает в фазу метаморфозы: дыхание через жабры сменяется на легочное дыхание, появляется дополнительный круг для циркуляции крови, преобразуется сердце, появляются конечности, исчезает хвост, значительно видоизменяется мозг, органы чувств. За 2-3 месяца происходит поистине магическое превращение рыбообразной личинки во взрослую особь, способную жить на суше.

Значение

Несмотря на отталкивающий внешний облик и нелицеприятные мифы, земноводные - очень полезные существа. Они поедают насекомых, которые переносят опасные болезни, вредят лесам и сельскохозяйственным культурам. Амфибии и их личинки сами являются пищей для многих рыб и птиц. А порой жизнь земноводных напоминает жизнь рогатого скота: в некоторых странах создают настоящие фермы для выращивания гигантских лягушек и жаб, их мясо весьма дорого ценится элитными ресторанами. Также амфибии широко используются в качестве лабораторных животных для медицинских и биологических опытов.

Интересные факты

Земноводные очень привязываются к родному водоему и территории вокруг него. Оказавшись по воле случая вдали от дома, они стремятся вернуться к нему, следуя природному инстинкту. Известны факты, когда амфибия преодолевала огромные для нее расстояния (до 800 метров), чтобы оказаться в знакомых с детства водах.

Особенность земноводных с одинаковым комфортом жить на суше и в воде общеизвестна, но есть одна амфибия, которая покушается и на третью стихию – воздух. Яванская лягушка способна буквально парить. При длине в 12 сантиметров она преодолевает по воздуху до 12 метров. Для этого она максимально растопыривает пальцы, используя перепонки между ними как паруса, ловящие потоки воздуха.

Заботливая лягушка, ее научное наименование Rheobatrachus Silus, сильно отличается от других земноводных необычным способом вынашивания потомства. Она проглатывает оплодотворенные икринки, которые развиваются внутри нее. Когда приходит срок, лягушка просто выплевывает лягушат, уже подготовленных к жизни в окружающей среде.

Самым крупным из ныне существующих земноводных считается китайская саламандра. По размерам она сравнима с человеком: ее вес достигает 70 килограммов, а длина - 180 сантиметров.

Китайская саламандра

Paedophryne Amauensis — такое имя носит самое миниатюрное земноводная. Длина этой лягушки составляет порядка 8 миллиметров.

Гребенчатый тритон – чемпион по регенерации и выживаемости среди земноводных. Он способен отращивать себе любую конечность или хвост, переносить суровые морозы, оживать из практически засушенного состояния.

В неволе и при правильном уходе некоторые амфибии живут несколько десятков лет. Например, продолжительность жизни серой жабы достигает 36 лет, гребенчатого тритона - 28 лет, жерлянки – до 29 лет, квакши – 22 года, травяной лягушки – 18 лет, прудовой лягушки – 10 лет. В дикой природе редкая особь живет до 6 лет.

Существует целое семейство стеклянных лягушек, кожные покровы которых полупрозрачны и почти не скрывают от постороннего взора внутренние органы.

Червяги очень отличаются от других амфибий. Эти червеобразные существа не имеют глаз и конечностей, плохо слышат, но зато обладают отменным обонянием и осязанием. Живут в основном во влажной почве, в которой прорывают сложные тоннели, используя свой массивный и крепкий череп. Размножаются они тоже по-особенному: самка-червяга около полугода вынашивает в себе яйца, из них вылупляются детеныши, похожие на родителей. Еще одной необычной чертой этих амфибий является забота о потомстве, которое мать кормит собственной омертвелой кожей.