Біологія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА

Клас Земноводні. Загальна характеристика. Особливості будови та процесів життєдіяльності

Цей клас об’єднує близько 2100 сучасних видів, у тому числі в Україні — 17.

Земноводні — перша група хребетних, що вийшла на сушу, проте їхнє розмноження і розвиток відбуваються у прісній воді. У відкладах верхнього девону знайдено перехідні форми між рибами та справжніми земноводними — іхтіостегіди. За зовнішнім виглядом вони нагадували сучасних хвостатих земноводних, мали парні п’ятипалі кінцівки наземного типу, скелет поясів, на які вони опирались. Разом із цим у них ще були виражені ознаки риб: череп, утворений покривними кістками, з каналами бічної лінії; риб’ячий хвіст; рудименти зябрової кришки.

Будова і життєві функції. У будові сучасних земноводних поєднуються ознаки пристосування до водного та наземного способів життя.

Довжина тіла — від 1,5 см до 1,6 м, проте переважають дрібні форми (3-30 см). Шкіра гола, із численними слизовими залозами. Слиз зменшує тертя під час руху у воді, запобігає проникненню в шкіру бактерій і грибів, деякою мірою захищає її від пересихання. Шкіра бере активну участь у газообміні. Завдяки шкірному диханню земноводні можуть довго перебувати у воді. Крізь шкіру вода легко проникає в організм, тому амфібії води не п’ють. У більшості земноводних шкіра з’єднується з м’язами лише в окремих місцях; утворюються виповнені лімфою порожнини, які є резервуарами запасної води. І все ж гола шкіра не може захистити організм від великих втрат води при значному зниженні вологості. Тому земноводні здебільшого населяють лише вологі місця. У деяких земноводних (джерлянки, саламандри, ропухи) шкірні залози виділяють отруту, яка має захисне значення.

Будова голови самця жаби: 1 — повіка; 2 — око; 3 — ніздря; 4 — ротова щілина; 5 — барабанна перетинка; 6 — резонатор

Забарвлення тіла земноводних зумовлюється наявністю пігментних клітин, що розташовані у нижніх шарах епідермісу, і буває захисним або попереджувальним (у видів, що мають отруйні залози). Окремі види здатні змінювати забарвлення залежно від кольору фону (деревні квакші).

В амфібій ускладнюється будова скелета. Хребет диференційований на відділи: шийний (1 хребець), тулубний, крижовий (1 хребець), хвостовий. Хребці щільніше, ніж у риб, з’єднані між собою. Грудної клітки немає.

Скелет жаби

Череп з’єднаний із хребтом двома потиличними виростами. Наявність шийного хребця та особливості його зчленування із черепом забезпечують рухомість голови у вертикальній площині. У черепі ще зберігається багато хрящових елементів.

Кінцівки парні, наземного типу. Вони побудовані за принципом системи важелів, з’єднаних шарнірними суглобами. Обидві пари кінцівок мають будову, спільну для всіх наземних хребетних. Передня кінцівка складається з плечової кістки, передпліччя (ліктьова та променева кістки), кисті (зап’ясток — 9-10 кісточок; п’ястя — 5 видовжених кісточок; фаланги пальців — здебільшого 5 пальців). До складу задньої кінцівки входять: стегнова кістка, гомілка (велика й мала гомілкові кістки), стопа (передплесно — 9-10 кісточок; плесно — 5 кісточок; фаланги пальців — здебільшого 5 пальців).

У зв’язку з великим навантаженням на кінцівки значного розвитку досягають пояси кінцівок, що складаються з лопатки, коракоїда, а у безхвостих земноводних — із ключиці. Проте у будові як самих кінцівок, так і їх поясів є ще примітивні ознаки: неповне окостеніння поясів; відсутність зв’язку плечового пояса з осьовим скелетом; паралельне розташування плеча та стегна до поверхні землі.

Рухи в земноводних одноманітні, повільні й незграбні. Хвостаті амфібії, як і риби, рухаються за допомогою сильних бічних вигинів усього тіла, але з опорою на короткі кінцівки під час рухів по землі. Під час руху у воді кінцівки цих тварин помітної ролі не відіграють. За допомогою вигинів усього тіла рухаються і безногі земноводні. Безхвості амфібії на суші пересуваються стрибками. У воді плавають за допомогою задніх кінцівок, між пальцями яких є плавальні перетинки.

Нервова система амфібій перебуває ще на низькому рівні організації. Відносні розміри головного мозку цих тварин, порівняно з рибами, помітно не зростають. Прогресивнішою ознакою його будови є наявність півкуль. Середній мозок менших розмірів, ніж у риб. Мозочок розвинутий слабко, що, очевидно, пов’язано із загальною малою рухливістю земноводних і порівняно простими рухами. Від головного мозку відходить 10 пар головних нервів. Від спинного мозку відходять спинномозкові нерви; особливо добре розвинені сплетіння, що іннервують передні й задні кінцівки.

Органи чуття амфібій розвинені краще, ніж у риб, але вони ще недосконалі. Органи зору мають будову, характерну для наземних хребетних. Рогівка опукла, кришталик набув форми двоопуклої лінзи, розвинулись повіки (верхня, нижня та миготлива перетинка) та слізні залози. У хвостатих амфібій, що живуть у воді, повік немає. Багатьом представникам класу властивий кольоровий зір. Нерухомі земноводні бачать лише рухомі об’єкти; під час руху розрізняють і нерухомі. Завдяки тому, що очі випуклі й розташовані по боках голови, у багатьох земноводних поле зору становить 360°. Орган слуху земноводних досконаліший, ніж у риб: крім внутрішнього, розвинене середнє вухо, або барабанна порожнина, відмежована від навколишнього середовища барабанною перетинкою. Середнє вухо за допомогою євстахієвої труби з’єднується із глоткою, що сприяє зрівноваженню в ньому тиску. Слухова кісточка — стремінце — служить для передачі звукових коливань від барабанної перетинки до внутрішнього вуха.

Внутрішня будова жаби: 1 — серце; 2 — легені; 3, 4 — печінка; 5 — жовчний міхур; 6 — шлунок; 7 — підшлункова залоза; 8, 9 — тонка кишка; 10 — товста кишка; 11 — селезінка; 12 — клоака; 13 — сечовий міхур; 14 — нирка із сечоводом; 15 — яєчник; 16 — жирове тіло; 17, 18 — яйцеводи; 19 — отвір яйцевода в клоаку; 20 — спинна аорта, 21 — задня порожниста вена; 22 — сонна артерія; 23 — ліва дуга аорти; 24 — легенева артерія

У земноводних є голосовий апарат. Він утворений голосовими зв’язками, що оточують гортанну щілину. У самців є резонаторні мішки по кутках рота, які під час квакання роздуваються і підсилюють звук. Звуки окремих амфібій чути за кілька кілометрів. Вони мають сигнальне значення, зокрема забезпечують зустріч особин протилежної статі. Орган нюху, крім зовнішніх, має внутрішні ніздрі — хоани, за допомогою яких нюховий мішок з’єднується з ротовою порожниною. Зовнішні ніздрі закриваються і відкриваються під дією спеціальних м’язів. У воді вони закриті. Біля хоан утворюються невеликі сліпі заглиблення — якобсонові органи. Вони служать для сприйняття запаху їжі, що міститься в роті. За запахом амфібії розрізняють їжу, середовище, представників свого виду.

В усіх личинок і дорослих хвостатих земноводних є органи бічної лінії. Вони розкидані по всьому тілу. В епідермісі шкіри є закінчення чутливих нервів: вони сприймають температурні, больові й тактильні відчуття.

Органи травлення, порівняно з рибами, більш диференційовані. Широкий рот веде до великої ротової порожнини. У багатьох земноводних на щелепах, а також на піднебінні розташовані зуби. Язик липкий, добре розвинений. У безхвостих земноводних він прикріплений переднім кінцем до нижньої щелепи, а задній кінець вільний і під час ловлі здобичі викидається назовні. У роті є слинні залози, секрет яких зволожує ротову порожнину й полегшує проковтування їжі, але участі у травленні не бере. Проковтуванню їжі допомагають очні яблука. Шлунок слабо відмежований від стравоходу. Кишки (дванадцятипала, тонка, пряма) закінчуються клоакою. У перетравленні їжі важливу роль відіграють печінка, підшлункова залоза.

Органи виділення у земноводних, як і в риб, — тулубні нирки. Частково продукти обміну речовин виділяються крізь шкіру.

У більшості земноводних у дорослому стані розвиваються легені — пристосування до дихання атмосферним повітрям. Вони мають вигляд тонкостінних еластичних мішків, їх стінки комірчасті. Дихальна поверхня легень менша від поверхні тіла (співвідношення 2 : 3). До легень ідуть дихальні шляхи: довга трахея (у хвостатих) або коротка трахейно-гортанна камера, що безпосередньо переходить у легені. Оскільки земноводні не мають грудної клітки, повітря в легені надходить шляхом заковтування. При опусканні дна ротової порожнини повітря заходить у неї через ніздрі; коли зовнішні ніздрі закриваються, а дно ротової порожнини піднімається, повітря проштовхується у легені.

Значну роль у газообміні всіх земноводних відіграє шкіра. У трав’яної жаби, яка веде переважно наземний спосіб життя, через легені надходить до 67 % кисню і виділяється близько 26 % вуглекислого газу, а через шкіру поглинається 33 % О₂ і виділяється 74 % СО₂. Личинки усіх земноводних дихають за допомогою зябер.

Кровоносна система земноводних має два кола кровообігу: велике (шлуночок серця —> все тіло —> праве передсердя) й мале (шлуночок серця —> легені —> ліве передсердя). Серце трикамерне і складається із двох передсердь — правого та лівого — й одного шлуночка. Дуги аорти, що несуть змішану кров від центральної частини шлуночка, обігнувши серце, зливаються в спинну аорту. Від неї відходять артерії, по яких змішана кров рухається до різних органів. По сонних артеріях артеріальна кров з лівої частини шлуночка йде до голови. Від органів насичена вуглекислим газом кров рухається по венах. Є ворітна система нирок та печінки. Уся венозна кров, а також артеріальна, що йде від шкіри, вливається у венозний синус, а з нього — у праве передсердя. Від легень артеріальна кров по легеневих венах рухається до лівого передсердя. Отже, до голови у земноводних іде артеріальна кров, до всіх інших органів — змішана.

Земноводні — різностатеві тварини; у багатьох спостерігається статевий диморфізм. Статеві залози (яєчники та сім’яники) парні. У більшості земноводних запліднення зовнішнє. Яйце (ікра) покрите лише слизовою білковою оболонкою, що не захищає його від висихання, тому розвиток відбувається у водному середовищі. Напівпрозора сферична оболонка концентрує промені світла, що прискорює розвиток ікри. Земноводним властивий метаморфоз.

Поведінка амфібій нескладна, що відповідає організації центральної нервової системи. Основою поведінки є інстинкти (вибір середовища існування, добування їжі, захист, розмноження, турбота про потомство). Індивідуальний досвід у житті цих тварин відіграє неістотну роль, хоч вони і здатні до нескладної умовнорефлекторної діяльності. Проте умовні рефлекси виробляються повільно і швидко згасають.