Какви сетивни органи имат земноводните? Сетивни органи на земноводните: слух, вкус, обоняние
Земноводните са първите сухоземни гръбначни животни, повечето от които живеят на сушата и се размножават във вода. Това са влаголюбиви животни, което определя тяхното местообитание.
Тритоните и саламандрите, живеещи във вода, най-вероятно след като са завършили своето жизнен цикълв стадий ларва и в това състояние достига полова зрялост.
Сухоземните животни - жаби, жаби, дървесни жаби, лопатоноги - живеят не само на почвата, но и на дървета (жаба), в пустинните пясъци (жаба, лопатоноги), където са активни само през нощта и снасят яйца в локви и временни водоеми, да и не всяка година.
Земноводните се хранят с насекоми и техните ларви (бръмбари, комари, мухи), както и с паяци. Те ядат мекотели (охлюви, охлюви) и пържени риби. Краставите жаби са особено полезни, защото ядат нощни насекоми и охлюви, които са недостъпни за птиците. Тревните жаби се хранят с градински, горски и полски вредители. Една жаба може да изяде около 1200 вредни насекоми през лятото.
Самите земноводни са храна за риби, птици, змии, таралежи, норки, порове и видри. Хищните птици хранят пилетата си с тях. Краставите жаби и саламандрите, които имат отровни жлези по кожата си, не се ядат от бозайници и птици.
Земноводните зимуват в убежища на сушата или в плитки водни тела, така че безснежните студени зими причиняват масовата им смърт, а замърсяването и изсушаването на водните тела води до смъртта на тяхното потомство - яйца и попови лъжички. Земноводните трябва да бъдат защитени.
9 вида представители на този клас са включени в Червената книга на СССР.
Характеристики на класа
Съвременната фауна на земноводните не е многобройна - около 2500 вида от най-примитивните сухоземни гръбначни животни. Според морфологичните и биологични характеристиките заемат междинно положение между действителните водни организмии същинските наземни.
Произходът на земноводните се свързва с редица ароморфози, като появата на крайник с пет пръста, развитието на белите дробове, разделянето на атриума на две камери и появата на два кръга на кръвообращението, прогресивното развитие на централната нервна система и сетивните органи. През целия си живот, или поне в състояние на ларва, земноводните са задължително свързани с водна среда. Възрастните форми изискват постоянна хидратация на кожата за нормално функциониране, така че живеят само в близост до водни тела или на места с висока влажност. При повечето видове яйцата (хайвер) нямат плътни черупки и могат да се развиват само във вода, като ларви. Ларвите на земноводните дишат през хрилете; по време на развитието настъпва метаморфоза (трансформация) във възрастно животно, което има белодробно дишане и редица други структурни характеристики на сухоземните животни.
Възрастните земноводни се характеризират със сдвоени крайници от типа на пет пръста. Черепът е подвижно свързан с гръбначния стълб. Освен вътрешния слухов орган е развито и средното ухо. Една от костите на хиоидната дъга се превръща в костта на средното ухо - стремето. Образуват се два кръга на кръвообращението, сърцето има две предсърдия и една камера. Предният мозък е увеличен, развити са две полукълба. Заедно с това земноводните запазиха характеристики, характерни за водните гръбначни животни. Кожата на земноводните има голям брой лигавични жлези; отделяната от тях слуз я овлажнява, което е необходимо за дишането на кожата (дифузията на кислород може да се осъществи само през воден филм). Температурата на тялото зависи от температурата на околната среда. Тези характеристики на структурата на тялото определят богатството на фауната на земноводните във влажни и топли тропически и субтропични райони (виж също таблица 18).
Типичен представител на класа е жаба, чийто пример обикновено се използва за характеризиране на класа.
Структурата и размножаването на жаба
езерна жаба живее във водни тела или по техните брегове. Неговата плоска, широка глава плавно преминава в късо тяло с намалена и удължена опашка задни крайницис презрамки за плуване. Предните крайници, за разлика от задните, са значително по-малки; те имат 4, а не 5 пръста.
Покрития на тялото. Кожата на земноводните е гола и винаги покрита със слуз благодарение на голям брой лигавични многоклетъчни жлези. Той не само изпълнява защитна функция (от микроорганизми) и възприема външно дразнене, но и участва в газообмена.
Скелетсе състои от гръбначен стълб, череп и скелет на крайниците. Гръбначният стълб е къс, разделен на четири отдела: шиен, туловище, сакрален и опашен. IN шийни прешлениима само един пръстеновиден прешлен. IN сакрален регионсъщо един прешлен, към който са прикрепени тазовите кости. Опашната част на жабата е представена от уростила - формация, състояща се от 12 слети опашни прешлена. Между телата на прешлените има остатъци от хорда, има горни дъги и спинозен процес. Няма ребра. Черепът е широк, сплескан в гръбна посока; при възрастни животни черепът запазва много хрущялна тъкан, което прави земноводните подобни на рибите с перки, но черепът съдържа по-малко кости от рибите. Забелязват се два тилни кондила. Раменният пояс се състои от гръдна кост, две коракоиди, две ключици и две лопатки. В предния крайник има рамо, две слети кости на предмишницата, няколко кости на ръката и четири пръста (петият пръст е елементарен). Тазовият пояс се образува от три чифта слети кости. Задният крайник се състои от бедрена кост, две слети кости на крака, няколко кости на ходилото и пет пръста. Задните крайници са два до три пъти по-дълги от предните крайници. Това се дължи на движението чрез скачане; във водата, когато плува, жабата работи енергично със задните си крайници.
Мускулатура. Част от мускулите на багажника запазват метамерна структура (подобно на мускулите на рибите). Въпреки това, ясно се вижда по-сложна диференциация на мускулите, развита е сложна система от мускули на крайниците (особено на задните крайници), дъвкателни мускули и др.
Вътрешни органи на жабалежат в целомичната кухина, която е облицована с тънък слой епител и съдържа малко количество течност. По-голямата част от телесната кухина е заета от храносмилателни органи.
Храносмилателната системаЗапочва с голяма орофарингеална кухина, на дъното на която в предния край е прикрепен езикът. При улавяне на насекоми и друга плячка езикът се изхвърля от устата и плячката се залепва за него. На върха и долни челюстижаби, а също и на небните кости има малки конични зъби (недиференцирани), които служат само за задържане на плячка. Това изразява приликата на земноводните с рибите. Каналите се отварят в орофарингеалната кухина слюнчените жлези. Техният секрет овлажнява кухината и храната, което улеснява поглъщането на плячката, но не съдържа храносмилателни ензими. По-нататък храносмилателен трактпреминава във фаринкса, след това в хранопровода и накрая в стомаха, чието продължение са червата. Дванадесетопръстникът лежи под стомаха, а останалата част от червата се сгъва в бримки и завършва в клоаката. На разположение храносмилателни жлези(панкреас и черен дроб).
Храната, навлажнена със слюнка, навлиза в хранопровода и след това в стомаха. Жлезистите клетки на стомашните стени отделят ензима пепсин, който е активен в кисела среда (в стомаха се отделя и солна киселина). Частично смляната храна се придвижва до дванадесетопръстника, в който се оттича жлъчен каналчерен дроб.
Панкреатичният секрет също се влива в жлъчния канал. Дуоденумът тихо преминава в тънките черва, където се абсорбират хранителните вещества. Остатъците от несмляна храна навлизат в широкия ректум и се изхвърлят през клоаката.
Поповите лъжички (ларвите на жабите) се хранят предимно с растителна храна (водорасли и др.), те имат рогови пластини на челюстите си, които остъргват меките растителни тъкани заедно с намиращите се върху тях едноклетъчни и други малки безгръбначни. Роговите пластини се отделят по време на метаморфозата.
Възрастните земноводни (по-специално жаби) са хищници, които се хранят с различни насекоми и други безгръбначни животни; някои водни земноводни ловят малки гръбначни.
Дихателната система. Дишането на жабата включва не само белите дробове, но и кожата, която съдържа голям брой капиляри. Белите дробове са представени от тънкостенни торбички, чиято вътрешна повърхност е клетъчна. По стените на сдвоените торбовидни бели дробове има обширна мрежа от кръвоносни съдове. Въздухът се изпомпва в белите дробове в резултат на изпомпващи движения на дъното устната кухинакогато жабата отваря ноздрите си и спуска дъното на орофарингеалната кухина. След това ноздрите се затварят с клапи, дъното на орофарингеалната кухина се издига и въздухът преминава в белите дробове. Издишването възниква поради действието на коремните мускули и колапса на белодробните стени. U различни видовеземноводните получават 35-75% кислород през белите дробове, 15-55% през кожата и 10-15% кислород през лигавицата на орофарингеалната кухина. 35-55% от въглеродния диоксид се отделя през белите дробове и орофарингеалната кухина и 45-65% от въглеродния диоксид през кожата. Мъжките имат аритеноидни хрущяли около ларингеалната фисура и гласните струни, опънати над тях. Усилването на звука се постига от гласните торбички, образувани от лигавицата на устната кухина.
Отделителна система . Продуктите на дисимилация се екскретират през кожата и белите дробове, но повечето от тях се екскретират от бъбреците, разположени отстрани на сакралния прешлен. Бъбреците са в съседство с гръбната страна на кухината на жабата и са продълговати тела. Бъбреците съдържат гломерули, в които се филтрират от кръвта. вредни продуктиколапс и някои ценни вещества. По време на потока през бъбречните тубули ценните съединения се реабсорбират и урината преминава през два уретера в клоаката и оттам в пикочния мехур. За известно време урината може да се натрупа в пикочния мехур, който се намира на коремната повърхност на клоаката. След напълване на пикочния мехур, мускулите на стените му се свиват, урината се изхвърля в клоаката и се изхвърля навън.
Кръвоносна система. Сърцето на възрастните земноводни е трикамерно, състоящо се от две предсърдия и една камера. Има два кръга на кръвообращението, но те не са напълно разделени, артериален и деоксигенирана кръвчастично смесени поради единичен вентрикул. Артериален конус с надлъжна спирална клапа вътре се простира от вентрикула, който разпределя артериална и смесена кръв в различни съдове. Дясното предсърдие получава венозна кръв от вътрешните органи и артериална кръв от кожата, т.е. тук се събира смесена кръв. Лявото предсърдие получава артериална кръв от белите дробове. И двете предсърдия се свиват едновременно и кръвта тече от тях към вентрикула. Благодарение на надлъжната клапа в артериалния конус венозната кръв тече към белите дробове и кожата, смесената кръв тече към всички органи и части на тялото, с изключение на главата, а артериалната кръв тече към мозъка и други органи на главата.
Кръвоносната система на ларвите на земноводните е подобна на кръвоносната система на рибите: в сърцето има една камера и едно предсърдие, има един кръг на кръвообращението.
Ендокринна система. При жабата тази система включва хипофизната жлеза, надбъбречните жлези, щитовидната жлеза, панкреаса и половите жлези. Хипофизната жлеза отделя интермедин, който регулира цвета на жабата, соматотропни и гонадотропни хормони. Тироксин, който произвежда щитовидната жлеза, е необходим за нормалното завършване на метаморфозата, както и за поддържане на метаболизма при възрастно животно.
Нервна системахарактеризира се с ниска степен на развитие, но заедно с това има редица прогресивни характеристики. Мозъкът има същите дялове като при рибите (преден мозък, интерстициален, среден мозък, малкия мозък и медула). Предният мозък е по-развит, разделен на две полукълба, всяко от които има кухина - страничен вентрикул. Малкият мозък е малък, което се дължи на сравнително заседнал начин на живот и монотонност на движенията. Продълговатият мозък е много по-голям. От мозъка излизат 10 двойки нерви.
Еволюцията на земноводните, придружена от промяна на местообитанието и излизане от водата на сушата, е свързана със значителни промени в структурата на сетивните органи.
Сетивните органи обикновено са по-сложни от тези на рибите; те осигуряват ориентация на земноводните във вода и на сушата. При ларвите и възрастните земноводни, живеещи във вода, се развиват органи на страничната линия, те са разпръснати по повърхността на кожата, особено много на главата. Епидермалния слой на кожата съдържа температурни, болкови и тактилни рецептори. Органът на вкуса е представен от вкусови рецептори на езика, небцето и челюстите.
Обонятелните органи са представени от сдвоени обонятелни торбички, които се отварят навън през сдвоени външни ноздри и в орофарингеалната кухина през вътрешни ноздри. Част от стените на обонятелните торбички са облицовани с обонятелен епител. Обонятелните органи функционират само във въздуха, във водата външните ноздри са затворени. Обонятелните органи на земноводните и висшите хордови са част от дихателните пътища.
В очите на възрастните земноводни се развиват подвижни клепачи (горни и долни) и мигаща мембрана, които предпазват роговицата от изсушаване и замърсяване. Ларвите на земноводните нямат клепачи. Роговицата на окото е изпъкнала, лещата е оформена двойноизпъкнала леща. Това позволява на земноводните да виждат доста далеч. Ретината съдържа пръчици и колбички. Много земноводни са развили цветно зрение.
В органите на слуха, освен вътрешното ухо, на мястото на пръскачката на лопатоперките риби се развива средно ухо. Съдържа устройство, което усилва звуковите вибрации. Външният отвор на кухината на средното ухо е покрит с еластично тъпанче, чиито вибрации усилват звуковите вълни. Чрез слуховата тръба, която се отваря към фаринкса, кухината на средното ухо се свързва с външната среда, което позволява отслабване резки променинатиск върху тъпанче. В кухината има кост - стремето, чийто един край опира в тъпанчето, а другият - в овалното прозорче, покрито с мембранна преграда.
Таблица 19. Сравнителни характеристики на структурата на ларви и възрастни жаби | ||
Знак | Ларва (попова лъжица) | Възрастно животно |
Форма на тялото | Подобен на риба, с пъпки на крайниците, опашка с плувна мембрана | Тялото е скъсено, два чифта крайници са развити, опашка липсва |
Начин на пътуване | Плуване с опашка | Скачане, плуване с помощта на задните крайници |
Дъх | Клонови (хрилете са първо външни, след това вътрешни) | Белодробни и кожни |
Кръвоносна система | Двукамерно сърце, един кръг на кръвообращението | Трикамерно сърце, два кръга на кръвообращението |
Сетивни органи | Органите на страничната линия са развити, в очите няма клепачи | Няма органи на страничната линия, клепачите са развити в очите |
Челюсти и начин на хранене | Роговите пластини на челюстите изстъргват водорасли заедно с едноклетъчни и други малки животни | На челюстите няма рогови пластини, лепкавият език улавя насекоми, мекотели, червеи и пържени риби |
начин на живот | вода | Сухоземни, полуводни |
Възпроизвеждане. Земноводните са двудомни. Половите органи са чифтни, състоящи се от леко жълтеникави тестиси при мъжките и пигментирани яйчници при женските. Еферентните канали се простират от тестисите и проникват в предната част на бъбрека. Тук те се свързват с пикочните тубули и се отварят в уретера, който едновременно изпълнява функцията на семепровода и се отваря в клоаката. Яйцата попадат от яйчниците в телесната кухина, откъдето се освобождават през яйцепроводите, които се отварят в клоаката.
Жабите имат добре изразен полов диморфизъм. По този начин мъжкият има туберкули на вътрешния пръст на предните крака („брачен калус“), които служат за задържане на женската по време на оплождане, и гласови торбички (резонатори), които усилват звука при крякане. Трябва да се подчертае, че гласът се появява първо при земноводните. Очевидно това е свързано с живота на сушата.
Жабите се размножават през пролетта през третата година от живота си. Женските хвърлят яйца във водата, а мъжките ги напояват със семенна течност. Оплодените яйца се развиват в рамките на 7-15 дни. Поповите лъжички - ларвите на жабите - са много различни по структура от възрастните животни (Таблица 19). След два до три месеца поповата лъжица се превръща в жаба.
развитие. При жабата, както и при другите земноводни, развитието протича с метаморфоза. Метаморфозата е широко разпространена при представители на различни видове животни. Развитието с трансформация се явява като една от адаптациите към условията на живот и често се свързва с прехода на ларвите от едно местообитание към друго, както се наблюдава при земноводните.
Ларвите на земноводните са типични обитатели на водата, което е отражение на начина на живот на техните предци.
Характеристиките на морфологията на попова лъжица, които имат адаптивно значение в съответствие с условията на околната среда, включват:
- специално устройство от долната страна на челния край, което служи за закрепване към подводни обекти - вендуза;
- по-дълги черва от тези на възрастна жаба (в сравнение с размера на тялото); това се дължи на факта, че поповата лъжица консумира растителна, а не животинска (като възрастна жаба) храна.
Организационните особености на поповата лъжица, повтарящи характеристиките на своите предци, трябва да бъдат разпознати като рибоподобна форма с дълга опашна перка, липса на крайници с пет пръста, външни хриле и един кръг на кръвообращението. По време на процеса на метаморфоза всички системи на органите се преустройват: крайниците растат, хрилете и опашката се разтварят, червата се скъсяват, естеството на храната и химията на храносмилането, структурата на челюстите и целия череп, промяна на кожата, преход от хрилете към белодробното дишане възниква, дълбоки трансформации настъпват в кръвоносната система.
Ходът на метаморфозата на земноводните се влияе значително от хормоните, секретирани от специални жлези (виж по-горе). Например отстраняването на щитовидната жлеза от попова лъжица води до удължаване на периода на растеж, но не настъпва метаморфоза. Напротив, ако към храната на попова лъжица на жаба или други земноводни се добавят тиреоидни препарати или хормон на щитовидната жлеза, тогава метаморфозата се ускорява значително и растежът спира; В резултат на това можете да получите жаба с дължина само 1 см.
Половите хормони, произвеждани от половите жлези, определят развитието на вторични полови белези, които отличават мъжките от женските. При мъжките жаби палецпредните крайници не образуват "брачен калус", когато са кастрирани. Но ако на кастрат се трансплантира тестис или се инжектира само мъжки полов хормон, тогава се появява калус.
Филогенеза
Земноводните включват форми, чиито предшественици преди около 300 милиона години (в периода на карбона) са излезли от водата на сушата и са се адаптирали към новите земни условия на живот. Те се различаваха от рибите по наличието на крайник с пет пръста, както и по белите дробове и свързаните с тях характеристики на кръвоносната система. Те са обединени с рибата чрез развитието на ларвата (попова лъжица) във водна среда, наличието в ларвите на хрилни прорези, външни хриле, странична линия, артериален конус и липсата на ембрионални мембрани по време на ембрионално развитие. Данните от сравнителната морфология и биология показват, че предшествениците на земноводните трябва да се търсят сред древните лобопери риби.
Преходните форми между тях и съвременните земноводни са фосилни форми - стегоцефали, които са съществували през карбона, перма и триаса. Тези древни земноводни, съдейки по костите на черепа, са изключително подобни на древните риби с лобови перки. Характерни признацитях: черупка от кожни кости на главата, страните и корема, спирална чревна клапа, като при рибата акула, липса на гръбначни тела. Стегоцефалите бяха нощни хищници, които живееха в плитки водни тела. Появата на гръбначните животни на сушата се случи през девонския период, който се характеризираше със сух климат. През този период тези животни, които можеха да се движат по суша от пресъхващ резервоар към друг, придобиха предимство. Разцветът (периодът на биологичен прогрес) на земноводните настъпва през периода на карбон, чийто равномерен, влажен и топъл климат е благоприятен за земноводните. Само благодарение на достъпа си до сушата гръбначните животни получиха възможност за по-нататъшно прогресивно развитие.
Таксономия
Класът земноводни се състои от три разреда: безкраки (Apoda), опашати (Urodela) и безопашати (Anura). Първият ред включва примитивни животни, адаптирани към уникален начин на живот във влажна почва - цецилии. Те живеят в тропическата зона на Азия, Африка и Америка. Опашатите земноводни се характеризират с удължена опашка и сдвоени къси крайници. Това са най-малко специализираните форми. Очите са малки, без клепачи. Някои видове запазват външни хриле и хрилни процепи през целия си живот. Опашатите животни включват тритони, саламандри и амблистоми. Безопашатите земноводни (крастави жаби, жаби) имат късо тяло, без опашка и дълги задни крайници. Сред тях има редица видове, които се ядат.
Значението на земноводните
Земноводните унищожават голям брой комари, мушици и други насекоми, както и мекотели, включително вредители на култивирани растения и носители на болести. Обикновената дървесна жаба се храни предимно с насекоми: щракалки, бълхи, гъсеници, мравки; зелена жаба - бръмбари, дървеници, гъсеници, ларви на мухи, мравки. От своя страна земноводните се ядат от много търговски риби, патици, чапли, животни с кожа(норка, пор, видра и др.).
Слухова система на земноводните
Изследвания, включително от неврофизиолози, отхвърлиха преобладаващото напоследък предположение, че земноводните не чуват собствените си или чужди звуци. И как могат земноводните да бъдат глухи, ако тяхното репродуктивно, защитно и социално поведение е придружено от звукова сигнализация? И е доста разнообразен сред земноводните. По-често безопашатите земноводни - жаби и жаби - прибягват до сигнална информация. Техните звуци по свой начин биологично значениедоста разнообразни - повиквания за чифтосване, повиквания за бедствие, предупредителни повиквания, териториални повиквания, повиквания за освобождаване и др. Други индивиди чуват тези сигнали много добре и реагират на тях по съответния начин. Пример е имитативната реакция на жабите на предупредителен сигнал - звук от шамар, който се чува, когато една от тях скочи във водата в случай на опасност. Други жаби, които седят настрани и не са директно атакувани, когато чуят звука на жаба, която скача от брега, реагират на него като сигнал за тревога. Те веднага скачат във водата и се гмуркат, сякаш сами са забелязали приближаващата опасност. Жабите възприемат и предупредителни зовове - звукови сигнали, излъчвани от индивиди в състояние на страх.
И така, земноводните всъщност имат слух и подходящата слухова система е проектирана, като се вземе предвид специфичният „наземен“-„воден“ начин на живот на представителите определени видове. Така при жабата слуховата система позволява да се възприемат и след това да се анализират звукови сигнали през три канала. Във въздуха звуковите вълни се улавят от клетките във вътрешното ухо, през тъпанчето и ушната кост. Звуците, разпространявани в почвата, се възприемат от костите и мускулите на крайниците и се предават през костите на черепа до вътрешно ухо. Във водата звуковите вълни лесно проникват в тялото на индивида и бързо достигат до вътрешното ухо без специални канали. И опашатите земноводни, които са тясно свързани с водата, не са снабдени с тъпанче.
Основният участник във възприемането и предаването на сигнална информация в слухова система amphibians е звуков анализатор, който е надарен с невероятна чувствителност. Той е в състояние да наблюдава много малки, но бързи колебания в натиска върху околната среда. Анализаторът регистрира мигновено, дори микроскопично компресиране и разширение на средата, които се разпространяват във всички посоки от мястото на произхода им.
Органи на вкуса
След като земноводните консумират храна, която не е никак апетитна, защо според нас са им необходими вкусови органи? Но се оказва, че те не са по-лоши от такива органи при много животни, способни да различават четири вида вкусови вещества - сладко, горчиво, кисело и солено. Вкусовите органи на земноводните, които са луковични тела, са концентрирани в носната им кухина, в лигавицата на небцето и езика. Те са периферна част от сложната система за вкусов анализатор. На нивото на хеморецепторите, които възприемат химически стимули, възниква първичното кодиране на вкусовите сигнали. А вкусови усещанияопределя се от централните „мозъчни“ структури на анализатора.
Всеки вкусов рецептор отговаря за възприемането на 2-4 вида. Например жабата, благодарение на най-сложната система от нейните вкусови анализатори, незабавно и точно ще различи бръмбар, който е влязъл в устата й, въпреки хитиновата му черупка, от сухо листо или парче. Тя веднага ще изплюе негодни за консумация предмети. Както показват експериментите, способността за разграничаване на ядлив от неядлив обект по вкус е по-добра при сухоземните земноводни, отколкото при водните.
Обонятелна система
Много представители на живия свят, понякога дори тези, от които най-малко очакваме, са надарени със силно чувствително обоняние. Оказва се, че дори гъбичките и микроорганизмите могат да различават миризмите! Най-чувствителните обонятелни органи на животните могат да открият една единствена „миризлива“ молекула сред 10 трилиона молекули без мирис. При червеите обонятелните органи са разположени на главата, при кърлежите - на крайниците, мекотелите възприемат миризмата през хрилете си, гущерите и змиите - чрез езика, а земноводните са надарени с обонятелни торбички за тази цел. Благодарение на разположените в тях рецептори торбите имат способността да хеморецептират както въздуха, така и водата. Например въздухът влиза там през ноздрите и след това отива в белите дробове. Такава обонятелна система е доста целесъобразна. Тя се случва да бъде интегрална частдихателна система, следователно целият въздух, консумиран по време на дишане, се анализира. Земноводните често използват обонянието си, за да се ориентират в пространството по време на лов. Той помага на представители на определени видове да намерят и изядат дори неподвижна плячка. Някои саламандри, които пазят яйцата си, могат да помиришат и да ядат неоплодени яйца. Те правят това инстинктивно, подчинявайки се на вътрешната си вродена програма. В противен случай яйцата, които не са получили продължение на живота, умират и инфекцията, която се развива върху тях, се разпространява в новородени попови лъжички. Това показва колко мъдро и целесъобразно е всичко, което се влага в тялото!
Фактът, че не само сухоземните, но и водните земноводни имат обоняние, може да се види в следния експеримент. Поставете торба с парчета месо или земни червеи в аквариума и я скрийте под някакъв съд, след което поставете тритона във водата. Той, като прави търсещи движения с главата си, бързо ще усети нещо годно за консумация и веднага ще се насочи към храната. Това опашато земноводно е добро в разграничаването на неядлив предмет (камъче) от ядлив (торба с червеи), но губи тази способност, ако ноздрите му са запечатани с колоид. И когато се движи на сушата, тритонът започва да използва „въздушното обоняние“ само след отстраняване на водата от носната кухина.
Обонянието позволява на земноводните да усещат не само познати миризми, но и напълно неочаквани аромати. Експерименти с един от видовете мексикански крастави жаби са установили, че земноводните могат да се научат да се движат в Т-образен лабиринт и да намерят хладно и влажно убежище въз основа на напълно чужди миризми, придружаващи водата. Те са в състояние да овладеят широк спектър от аромати, включително аромата на масло от анасон или здравец, кедър балсам, ванилин и др.
Земноводните са способни да усещат химикали не само чрез обонянието си, но и чрез химически анализатори в кожата си. В един от експериментите златен пръстен беше спуснат в буркан с вода, където седеше жаба. Мина малко време и точно пред очите на експериментаторите коремът на жабата стана розов. Това се дължи на факта, че в отговор на информацията, получена от анализаторите, кръвоносните съдове на животното се разширяват и започват да се появяват през тънката кожа. Най-интересното е, че златото е практически неразтворимо във вода, следователно химическите анализатори на жабата успяха да усетят буквално незначителен брой атоми.
Ролята на миризмата в поведението на земноводните
В различни поведенчески действия на животните процесите на комуникация и търсене са свързани с миризмата. брачни партньори, гранични маркировки и др. Има много начини за предаване на информация и особено в живия свят "езикът" на миризмите е широко разпространен. За тази цел земноводните използват специални химически белези – феромони. Тези биологично активни вещества се освобождават автоматично от тялото на животното в точното време. И обонятелната система, например, на жена или съплеменник, с помощта на своите рецептори, възприема информация за оставените следи. След това получените данни се сравняват със стандартите за миризма, съхранени в паметта. И едва тогава животното получава команда за определени целенасочени действия - например приближаване на женската до място, подготвено от мъжкия за снасяне на яйца и т.н. Много земноводни маркират и защитават своята територия. И някои от тях, като например американската амфибия без бели дробове - пепелявият земен саламандър, не само отлично разпознават и различават собствените си белези от другите, но и миризмата на саламандри от техния вид. Червеногърбият саламандър винаги подушва внимателно близо до дома си. И ако по невнимание прекоси имота на своите съседи, той се опитва да се върне на мястото си възможно най-бързо. Но тя просто пренебрегва границите на териториите на саламандри от други видове. А саламандрите защитават притежанията си само от неканени гости от собствения си вид. Когато нахлуят в даден район, земноводните незабавно пускат специален Химическо вещество, което сигнализира, че територията е заета.
Обонянието е особено важно за земноводните с лошо зрение или слепота. Например, опашатите земноводни - европейски протеи, живеещи в пещерни реки и потоци, когато пътуват през тъмни подземни резервоари, задължително оставят своите феромонови следи върху субстратите. И тогава те се ръководят от тези миризми или подобни химически следи от други протеи, които се задържат поне пет дни. Женската тръгва по следите, оставени от мъжкия, и го търси. По миризмата протеята разпознава всичките си най-близки съседи и внимава да не влезе в територията на агресивен мъж.
Обонянието може да играе важна роляв ориентацията на земноводните на земята, когато търсят през пролетта своя постоянен резервоар за хвърляне на хайвер. В крайна сметка всяко езерце или блато има своя собствена миризма поради различната комбинация от заобикалящата растителност, количеството и вида на водораслите и т.н. Проучванията показват, че например леопардова жаба в Т-образен лабиринт (с два разминаващи се коридора с различен състав на водата в края) точно определя на разклона от коя страна е водата от нейното езерце. Усещайки приятен аромат, жабата се обръща към водата на езерото.
Обонянието спасява малките
Малките на много земноводни също се нуждаят обонятелна система. „Обслужва“ инстинктивно поведение за избягване на опасност и търсене на храна. Още на третия ден ларвите на обикновения тритон са в състояние да възприемат обонятелни стимули, а от четвъртия ден определена миризма може да предизвика страх у тях. Поповите лъжички на обикновената крастава жаба също могат да усетят сигнали за опасност. Те улавят така наречените „плахови вещества“, отделяни във водата от увредената кожа на жаби, техните ларви и дори някои други видове земноводни. Трудно е да си представим колко невероятно сложна системаТези тридневни бебета притежават обонятелни анализатори, ако появата на най-малкото количество от „субстанцията на страха“ може да предизвика у тях цял комплекс от поведенчески реакции, например скриване. Първо, рецепторите на обонятелния орган възприемат миризмата и изпращат информацията, кодирана за нея под формата на сигнали, до централната част на анализаторите, където се извършва сравнителен анализ с помощта на стандарти за миризма, извлечени от генетичната памет. Ако опасността се потвърди, двигателна системаЛарвата получава моментална команда и предизвиква животоспасяваща реакция.
Отговор на природни събития
Земноводните, подобно на много живи същества, се характеризират с все още необяснима чувствителност към различни природен феномен. Жабите, например, благодарение на своите анализатори, ясно реагират на всякакви промени във времето. Дори при предстоящата метеорологична ситуация цветът на кожата на жабата се променя: преди дъжд тя придобива сивкав оттенък, а при ясно време става малко жълта. И така, жабите се подготвят предварително за бъдещия светлинен спектър и в клетките на кожата им се появяват необходимите пигментни зърна. Но остава загадка как земноводните научават за промените във времето няколко часа предварително. Учените предполагат, че телата им имат електрочувствителни анализатори, които са способни да откриват дори малки промени в зарядите на атмосферното електричество. Търсенето продължава да потвърждава, че жабите могат да възприемат информация за предстоящи промени във времето чрез взаимодействието на естествените полета с техните собствени електрическо полетяло.
Сетивни органи при миграционно поведение
Миграцията повдига някои от интересните въпроси относно поведението на животните, включително земноводните, и техните способности за ориентация и навигация. Земноводните обикновено не излизат извън зоната си за лов. От родното си място те пътуват до мястото, където има достатъчно храна, и след това се връщат обратно. Но понякога земноводните, особено жителите на северните местообитания, трябва да правят дълги пътувания - в края на краищата не винаги е възможно да прекарат зимата на места, където живеят през лятото. В същото време през пролетта е необходимо да се преместите в постоянния си резервоар за снасяне на яйца и др. Миграционното инстинктивно поведение принуждава жабите, жабите, тритоните и саламандрите да се движат в определен момент към дадена цел с голяма упоритост. Така сивата жаба, напуснала зимното си убежище през пролетта, отива в местата за хвърляне на хайвер (където за първи път е снесла яйцата си), изминавайки разстояние до десет километра! Езерните жаби също имат постоянни водоеми за живот, лов и размножаване, до които могат да изминат до 1 км на ден. Миграциите на земноводните също могат да бъдат необичайно масивни и трудни за обяснение.
Това, което прави впечатление в миграционния механизъм, е както упоритият стремеж на земноводните към предварително разработени райони за зимуване, лов и размножаване, така и удивителната точност, с която те намират тези места. Например, кралските дървесни жаби, връщайки се в своето езерце през пролетта, се заселват на не повече от 10 м от предишното си място, а саламандрите без бели дробове са още по-точни: благодарение на способността да се ориентират и навигират, те намират родния си поток с „грешка“ не повече от 10 cm.
Знае се много за тази способност, важна за поведението на земноводните, но много остава неизследвано.
Способност за ориентация и навигация
Благодарение на ориентацията животните могат да определят местоположението си в пространството и да извършват целенасочени движения. Същият сложна формапространствената ориентация е навигация. Това е способността на животните да избират правилната посока на движение по време на миграции на дълги разстояния. При навигация се използват три метода за ориентиране: полагане на пътека по познати ориентири; ориентация по компас - движение по определен азимут и др., без използване на ориентири; истинската навигация е способността да стигнете до цел (място на размножаване, източник на храна и т.н.), без да използвате компас или познати ориентири.
Земноводните могат да използват и трите метода на ориентация. Тяхната ориентация и навигация почти винаги са резултат от анализиране и сравняване на информация, която получават от външния свят.
Всички разнообразни форми на ориентация се състоят от следните компоненти: информация от външната среда, сетивни органи, които я възприемат, анализатори, които обработват сигнали, и ориентиращо поведение. Функциите на ориентири се изпълняват от обекти и явления на околната среда, които имат един или друг набор от идентифициращи характеристики. В някои случаи това са очертанията на брега, краищата на гората. В други това са миризми, звуци, влажност, вълнообразни вибрации на водата. Трето, местоположението на Слънцето и Луната, яркостта на звездите, техния характер, посоката на движението им по небето и много други.
„Вратите“ за навлизане на информация в тялото на земноводните са сетивните органи, които са част от анализаторната система. Информацията за околната среда под формата на сигнали постъпва по различни канали - оптични, акустични, вкусови и др., до "мозъчния център". При анализа на тези сигнали, благодарение на свойствата на паметта, се разпознават външни обекти и се определя връзката между позициите на индивида и избраните ориентири. Земноводните познават някои видове ориентири от раждането си, тъй като те са включени в наследствената програма - например звуковият ориентир на мъжкия, по който женската намира гласовия си партньор. Те научават значението на други забележителности чрез обучение и опит. Освен това най-важният компонент на ориентацията са сложните поведенчески реакции на земноводните. Възприемайки информация за ориентири, те вземат решения, като вземат предвид текущата ситуация и след това извършват целенасочени движения. По този начин процесът на ориентация е сложна полиномиална система, отделни връзки, които следват една друга в строга последователност.
Ориентация на земята
Много земноводни се ориентират отлично по миризмата. Експериментите показват, че след изключване на обонянието жабите от някои видове стават напълно дезориентирани. По време на периода на хвърляне на хайвера мъжките безопашати земноводни намират домашното си езерце по познати миризми. Тази способност ги отвежда до мястото за хвърляне на хайвера преди женските, където започват брачните си песни. Вслушвайки се в приканващите звуци, бъдещите им приятелки се втурват към езерото.
Многобройни експерименти със земноводни от някои видове са доказали, че те също имат способността да се движат в небето. Например жабите определят правилната посока на пътя си, виждайки само Слънцето, дори ако преди това са били държани на тъмно два дни. Не по-малко точно те избираха пътя според положението на луната, а в безлунна нощ и звездите. И ако бяха преместени на непознато място, след известно време те усвоиха нови небесни ориентири и по тях проправиха най-краткия път към водата. Дори младите жаби могат да се ориентират по този начин. Но ако бебетата се държат на тъмно дълго време, точността на ориентацията им се нарушава. Жабата бик и някои други земноводни се считат за способни астрономи. Установено е, че те могат да се ориентират по позицията на небесните тела и магнитното поле на Земята. В същото време, след като се държат дълго време в тъмна стая, те губят правилна ориентация, тъй като времето им е нарушено. Пещерните саламандри също демонстрират способността да възприемат магнитно поле. Благодарение на тази способност те могат лесно да навигират в дълбините на родните си подземия.
Ориентация във водата
Тъй като земноводните са специално проектирани за живот във вода и на сушата, те са надарени не само с основни, но и със специални анализатори за ориентация във вода. Тези устройства, наречени органи на страничната линия, сигнализират на земноводните за вълнообразни колебания във водата. Те им се дават за активно местоположение на водното пространство, особено в мътна водаили през нощта и напълно заместват зрението. Като органи на дистанционно докосване, такива живи устройства също усещат вибрации, причинени от движенията на подводните обитатели. Например, органи за определяне на движението на водата се намират по страните на африканската жаба с нокти. Тези органи под формата на малки вдлъбнатини са снабдени с микроскопични косми. Те се огъват, докато водата се движи по тялото на жабата. В този случай възникват определени импулси, които се изпращат към нервната система. Тяхната честота се променя в зависимост от това къде се движи водата: от главата към опашката или обратно. Тази забележителна система предупреждава жабата за фина турбуленция във водата, причинена от плуващи насекоми. Той позволява дори на слепи земноводни да се ориентират правилно спрямо движеща се плячка и да я хващат с голяма точност. Изследователите са открили, че тези индивиди не само са способни да откриват различни предмети и подводни обекти, но също така растат и се развиват добре, без да изостават от своите зрящи колеги по никакъв начин. Органите на страничните линии са разположени на повърхността на кожата на земноводните, които живеят изключително във вода, и всеки вид има свои собствени характеристики. А представителите на тези видове, които са предназначени да живеят в земни условия, са надарени с такива органи само по време на ларвния воден период на развитие. Това се отнася за бездробните, черните алпийски и други видове саламандри.
Участие на паметта в процесите на ориентация
Навигационните способности на животните се осигуряват от генетична памет и те трябва специално да запомнят конкретни ориентири. Беше проведен експеримент с жаби от един от видовете, които живееха на един от бреговете на езерото. За тях беше достатъчно да прекарат няколко часа на отсрещния бряг, за да запомнят добре навигационните ориентири на следващото място. Поставени в специална арена, те търсеха да се придвижат към нов дом. Руските крастави жар-птици намират пътя си към дома, като пресичат непознати райони, ако бъдат отнесени на повече от километър от дома си. Освен това те се справят добре при влажност на въздуха до 75%. А при 100% влажност ориентацията им се нарушава. Защо това се случва също остава загадка. Пример за удивителните навигационни способности на земноводните е поведението на дървесните жаби. Обикновено прекарват времето си в дървета и храсти, но по време на размножителния период се втурват към водни тела. Описан е случай, когато езерце е запълнено, край което винаги се събират много жаби. Освен това цялото околно пространство е подложено на преустройство – нивите са заравнени, площта е почистена от растителност. Но след известно време сред браздите на обработваемата земя, на мястото, където преди е имало езерце, бяха намерени много мъжки дървесни жаби, които пееха брачна песен. По какви забележителности са намерили своето „родно“ място, ако не са останали предишни признаци на района? Жабите също могат безпогрешно да намерят, според знаците, останали в паметта им, бившето им езеро, което е изчезнало от лицето на земята. Това означава, че обикновените, според нас, земноводни са надарени с отлична памет и феноменални навигационни способности.
© Всички права запазени
Жданова Т. Д.
Слухова система на земноводните
Изследвания, включително от неврофизиолози, отхвърлиха преобладаващото напоследък предположение, че земноводните не чуват собствените си или чужди звуци. И как могат земноводните да бъдат глухи, ако тяхното репродуктивно, защитно и социално поведение е придружено от звукова сигнализация? И е доста разнообразен сред земноводните. По-често безопашатите земноводни - жаби и жаби - прибягват до сигнална информация. Техните звуци са доста разнообразни по своето биологично значение - сигнали за чифтосване, сигнали за бедствие, предупреждения, териториални сигнали, сигнали за освобождаване и др. Други индивиди чуват тези сигнали много добре и реагират на тях по съответния начин. Пример е имитативната реакция на жабите на предупредителен сигнал - звук от шамар, който се чува, когато една от тях скочи във водата в случай на опасност. Други жаби, които седят настрани и не са директно атакувани, когато чуят звука на жаба, която скача от брега, реагират на него като сигнал за тревога. Те веднага скачат във водата и се гмуркат, сякаш сами са забелязали приближаващата опасност. Жабите възприемат и предупредителни зовове - звукови сигнали, излъчвани от индивиди в състояние на страх.
Така че земноводните всъщност имат слух и подходящата слухова система е проектирана, като се вземе предвид специфичният „наземен“-„воден“ начин на живот на представители на определени видове. Така при жабата слуховата система позволява да се възприемат и след това да се анализират звукови сигнали през три канала. Във въздуха звуковите вълни се улавят от клетките във вътрешното ухо, през тъпанчето и ушната кост. Звуците, разпространявани в почвата, се възприемат от костите и мускулите на крайниците и се предават през костите на черепа до вътрешното ухо. Във водата звуковите вълни лесно проникват в тялото на индивида и бързо достигат до вътрешното ухо без специални канали. И опашатите земноводни, които са тясно свързани с водата, не са снабдени с тъпанче.
Основният участник във възприемането и предаването на сигнална информация в слуховата система на земноводните е звуковият анализатор, който е надарен с невероятна чувствителност. Той е в състояние да наблюдава много малки, но бързи колебания в натиска върху околната среда. Анализаторът регистрира мигновено, дори микроскопично компресиране и разширение на средата, които се разпространяват във всички посоки от мястото на произхода им.
Органи на вкуса
След като земноводните консумират храна, която не е никак апетитна, защо според нас са им необходими вкусови органи? Но се оказва, че те не са по-лоши от такива органи при много животни, способни да различават четири вида вкусови вещества - сладко, горчиво, кисело и солено. Вкусовите органи на земноводните, които са луковични тела, са концентрирани в носната им кухина, в лигавицата на небцето и езика. Те са периферна част от сложната система за вкусов анализатор. На нивото на хеморецепторите, които възприемат химически стимули, възниква първичното кодиране на вкусовите сигнали. А вкусовите усещания се определят от централните „мозъчни“ структури на анализатора.
Всеки вкусов рецептор отговаря за възприемането на 2-4 вида. Например жабата, благодарение на най-сложната система от нейните вкусови анализатори, незабавно и точно ще различи бръмбар, който е влязъл в устата й, въпреки хитиновата му черупка, от сухо листо или парче. Тя веднага ще изплюе негодни за консумация предмети. Както показват експериментите, способността за разграничаване на ядлив от неядлив обект по вкус е по-добра при сухоземните земноводни, отколкото при водните.
Обонятелна система
Много представители на живия свят, понякога дори тези, от които най-малко очакваме, са надарени със силно чувствително обоняние. Оказва се, че дори гъбичките и микроорганизмите могат да различават миризмите! Най-чувствителните обонятелни органи на животните могат да открият една единствена „миризлива“ молекула сред 10 трилиона молекули без мирис. При червеите обонятелните органи са разположени на главата, при кърлежите - на крайниците, мекотелите възприемат миризмата през хрилете си, гущерите и змиите - чрез езика, а земноводните са надарени с обонятелни торбички за тази цел. Благодарение на разположените в тях рецептори торбите имат способността да хеморецептират както въздуха, така и водата. Например въздухът влиза там през ноздрите и след това отива в белите дробове. Такава обонятелна система е доста целесъобразна. Той е неразделна част от дихателната система, така че целият въздух, консумиран по време на дишане, се анализира. Земноводните често използват обонянието си, за да се ориентират в пространството по време на лов. Той помага на представители на определени видове да намерят и изядат дори неподвижна плячка. Някои саламандри, които пазят яйцата си, могат да помиришат и да ядат неоплодени яйца. Те правят това инстинктивно, подчинявайки се на вътрешната си вродена програма. В противен случай яйцата, които не са получили продължение на живота, умират и инфекцията, която се развива върху тях, се разпространява в новородени попови лъжички. Това показва колко мъдро и целесъобразно е всичко, което се влага в тялото!
Фактът, че не само сухоземните, но и водните земноводни имат обоняние, може да се види в следния експеримент. Поставете торба с парчета месо или земни червеи в аквариума и я скрийте под някакъв съд, след което поставете тритона във водата. Той, като прави търсещи движения с главата си, бързо ще усети нещо годно за консумация и веднага ще се насочи към храната. Това опашато земноводно е добро в разграничаването на неядлив предмет (камъче) от ядлив (торба с червеи), но губи тази способност, ако ноздрите му са запечатани с колоид. И когато се движи на сушата, тритонът започва да използва „въздушното обоняние“ само след отстраняване на водата от носната кухина.
Обонянието позволява на земноводните да усещат не само познати миризми, но и напълно неочаквани аромати. Експерименти с един от видовете мексикански крастави жаби са установили, че земноводните могат да се научат да се движат в Т-образен лабиринт и да намерят хладно и влажно убежище въз основа на напълно чужди миризми, придружаващи водата. Те са в състояние да овладеят широк спектър от аромати, включително аромата на масло от анасон или здравец, кедър балсам, ванилин и др.
Земноводните са способни да усещат химикали не само чрез обонянието си, но и чрез химически анализатори в кожата си. В един от експериментите златен пръстен беше спуснат в буркан с вода, където седеше жаба. Мина малко време и точно пред очите на експериментаторите коремът на жабата стана розов. Това се дължи на факта, че в отговор на информацията, получена от анализаторите, кръвоносните съдове на животното се разширяват и започват да се появяват през тънката кожа. Най-интересното е, че златото е практически неразтворимо във вода, следователно химическите анализатори на жабата успяха да усетят буквално незначителен брой атоми.
Ролята на миризмата в поведението на земноводните
В различни поведенчески действия на животните процесите на общуване, търсене на партньори за чифтосване, маркиране на граници и др. са свързани с миризмата. Има много начини за предаване на информация и особено в живия свят "езикът" на миризмите е широко разпространен. За тази цел земноводните използват специални химически белези – феромони. Тези биологично активни вещества се освобождават автоматично от тялото на животното в точното време. И обонятелната система, например, на жена или съплеменник, с помощта на своите рецептори, възприема информация за оставените следи. След това получените данни се сравняват със стандартите за миризма, съхранени в паметта. И едва тогава животното получава команда за определени целенасочени действия - например приближаване на женската до място, подготвено от мъжкия за снасяне на яйца и т.н. Много земноводни маркират и защитават своята територия. И някои от тях, като например американската амфибия без бели дробове - пепелявият земен саламандър, не само отлично разпознават и различават собствените си белези от другите, но и миризмата на саламандри от техния вид. Червеногърбият саламандър винаги подушва внимателно близо до дома си. И ако по невнимание прекоси имота на своите съседи, той се опитва да се върне на мястото си възможно най-бързо. Но тя просто пренебрегва границите на териториите на саламандри от други видове. А саламандрите защитават притежанията си само от неканени гости от собствения си вид. Когато нахлуят в даден район, земноводните незабавно изпускат специален химикал, който сигнализира, че територията е заета.
Обонянието е особено важно за земноводните с лошо зрение или слепота. Например, опашатите земноводни - европейски протеи, живеещи в пещерни реки и потоци, когато пътуват през тъмни подземни резервоари, задължително оставят своите феромонови следи върху субстратите. И тогава те се ръководят от тези миризми или подобни химически следи от други протеи, които се задържат поне пет дни. Женската тръгва по следите, оставени от мъжкия, и го търси. По миризмата протеята разпознава всичките си най-близки съседи и внимава да не влезе в територията на агресивен мъж.
Обонянието може да играе важна роля в ориентацията на земноводните в района, когато търсят своя постоянен резервоар за хвърляне на хайвер през пролетта. В крайна сметка всяко езерце или блато има своя собствена миризма поради различната комбинация от заобикалящата растителност, количеството и вида на водораслите и т.н. Проучванията показват, че например леопардова жаба в Т-образен лабиринт (с два разминаващи се коридора с различен състав на водата в края) точно определя на разклона от коя страна е водата от нейното езерце. Усещайки приятен аромат, жабата се обръща към водата на езерото.
Обонянието спасява малките
Малките на много земноводни също се нуждаят от обонятелна система. „Обслужва“ инстинктивно поведение за избягване на опасност и търсене на храна. Още на третия ден ларвите на обикновения тритон са в състояние да възприемат обонятелни стимули, а от четвъртия ден определена миризма може да предизвика страх у тях. Поповите лъжички на обикновената крастава жаба също могат да усетят сигнали за опасност. Те улавят така наречените „плахови вещества“, отделяни във водата от увредената кожа на жаби, техните ларви и дори някои други видове земноводни. Трудно е да си представим каква невероятно сложна система от обонятелни анализатори имат тези тридневни бебета, ако появата на най-малкото количество „вещество на страха“ може да предизвика цял набор от поведенчески реакции в тях, например скриване. Първо, рецепторите на обонятелния орган възприемат миризмата и изпращат информацията, кодирана за нея под формата на сигнали, до централната част на анализаторите, където се извършва сравнителен анализ с помощта на стандарти за миризма, извлечени от генетичната памет. Ако опасността се потвърди, незабавна команда се изпраща към двигателната система на ларвата и предизвиква животоспасяваща реакция.
Съвременната фауна на земноводните или земноводните не е многобройна - по-малко от 2 хиляди вида. През целия си живот, или поне в състояние на ларва, земноводните са задължително свързани с водната среда, тъй като техните яйца нямат черупки, които ги предпазват от изсушаващите ефекти на въздуха. Възрастните форми изискват постоянна хидратация на кожата за нормално функциониране, така че живеят само в близост до водни тела или на места с висока влажност.
По морфологични и биологични характеристики земноводните заемат междинно положение между водните и сухоземните организми.
Произходът на земноводните се свързва с редица ароморфози, като появата на крайник с пет пръста, развитието на белите дробове, разделянето на атриума на две камери и появата на два кръга на кръвообращението, прогресивното развитие на централната нервна система и сетивните органи.
Жабата е типичен представител на земноводните
Жабата е земноводно (не влечуго), типичен представител на класа земноводни, на примера на който обикновено се дават характеристиките на класа. Жабата има късо тяло без опашка, удължени задни крайници с плувни мембрани. Предните крайници, за разлика от задните, са значително по-малки; те имат четири пръста вместо пет.
Устройството на земноводните
Скелет и мускулатура
Покрития на тялото на земноводните. Кожата е гола и винаги покрита със слуз, благодарение на голям брой мукозни многоклетъчни жлези. Той не само изпълнява защитна функция и възприема външно дразнене, но също така участва в обмена на газ.
Скелет на земноводни. В гръбначния стълб, в допълнение към багажника и каудалния отдел, за първи път в еволюцията на животните се появяват цервикалния и сакралния отдел.
В цервикалната област има само един пръстеновиден прешлен. Това е последвано от 7 прешлени на багажника със странични процеси. Сакралният регион също има един прешлен, към който са прикрепени тазовите кости. Опашната част на жабата е представена от уростила - формация, състояща се от 12 слети опашни прешлена. Между телата на прешлените има остатъци от хорда, има горни дъги и спинозен процес. Ребра и гръден кошземноводните ги няма.
Черепът съдържа значителни остатъци от хрущял, което прави земноводните подобни на рибите с перки. Скелетът на свободните крайници е разделен на 3 части. Крайници, свързани с гръбначен стълбпрез костите на поясите на крайниците. Коланът на предните крайници включва: гръдната кост, две вранови кости, две ключици и две лопатки. Поясът на задните крайници е представен от слети тазови кости.
Мускулатура на земноводни. Скелетни мускулижабите могат да осигурят движение на частите на тялото чрез свиване. Мускулите могат да бъдат разделени на групи антагонисти: флексори и екстензори, адуктори и абдуктори. Повечето мускули са прикрепени към костите чрез сухожилия.
Вътрешните органи на жабата се намират в телесната кухина, която е облицована с тънък слой епител и съдържа малко количество течност. По-голямата част от телесната кухина на жабата е заета от храносмилателните органи.
Храносмилателна система на земноводните
В устата на жабата има език, който е прикрепен с предния си край и животните го изхвърлят при улавяне на плячка. На горна челюстжаби, както и върху небните кости има недиференцирани зъби, което показва сходство с рибите. Слюнката не съдържа ензими.
Храносмилателният канал, започвайки от орофарингеалната кухина, преминава в фаринкса, след това в хранопровода и накрая в стомаха, който преминава в червата. Дванадесетопръстникът лежи под стомаха, а останалите черва се сгъват в бримки, след което преминават в задните (ректума) черва и завършват в клоаката. Има храносмилателни жлези: слюнчени, панкреас и черен дроб.
Отделителна система на земноводните. Продуктите на дисимилация се екскретират през кожата и белите дробове, но повечето от тях се екскретират чрез бъбреците. От бъбреците урината се отделя през уретерите в клоаката. За известно време урината може да се натрупа в пикочния мехур, който се намира близо до коремната повърхност на клоаката и има връзка с нея.
Дихателна система при земноводните
Земноводните дишат както през белите дробове, така и чрез кожата си.
Белите дробове са представени от тънкостенни торби с клетъчна вътрешна повърхност. Въздухът се изпомпва в белите дробове в резултат на изпомпващи движения на дъното на орофарингеалната кухина. Когато жабата се гмурка, нейните пълни с въздух дробове действат като хидростатичен орган.
Аритеноидните хрущяли се появяват около ларингеалната фисура и опънатите над тях гласни струни, които се срещат само при мъжете. Усилването на звука се постига от гласните торбички, образувани от лигавицата на устната кухина.
Кръвоносна система на земноводните
Сърцето е трикамерно, състои се от две предсърдия и една камера. Първо, двете предсърдия се свиват алтернативно, след това вентрикулът. В лявото предсърдие кръвта е артериална, в дясното предсърдие е венозна. Във вентрикула кръвта е частично смесена, но структурата на кръвоносните съдове е такава, че:
- Мозъкът получава артериална кръв;
- венозна кръв навлиза в белите дробове и кожата;
- смесена кръв тече в цялото тяло.
Земноводните имат два кръга на кръвообращението.
Венозната кръв в белите дробове и кожата се окислява и навлиза в лявото предсърдие, т.е. се появи белодробна циркулация. От цялото тяло венозната кръв навлиза в дясното предсърдие.
Така земноводните са образували два кръга на кръвообращението. Но тъй като смесената кръв навлиза главно в органите на тялото, скоростта на метаболизма остава (както при рибите) ниска и телесната температура се различава малко от околната среда.
Вторият кръг на кръвообращението възниква при земноводните във връзка с адаптирането им към дишането на атмосферния въздух.
Нервна система
Нервната система на земноводните се състои от същите отдели като тези на рибите, но в сравнение с тях има редица прогресивни характеристики: по-голямо развитие на предния мозък, пълно отделяне на неговите полукълба.
От мозъка излизат 10 двойки нерви. Появата на земноводни, придружена от промяна в местообитанието и излизане от водата на сушата, е свързана със значителни промени в структурата на сетивните органи. В окото се появи сплескана леща и изпъкнала роговица, адаптирани за зрение на доста голямо разстояние. Наличието на клепачи, които предпазват очите от изсушаването на въздуха, и мигаща мембрана показват прилики в структурата на очите на земноводните с очите на истинските сухоземни гръбначни.
В структурата на слуховите органи интерес представлява развитието на средното ухо. Външната кухина на средното ухо е затворена от тъпанчето, приспособено да улавя звукови вълни и вътрешна кухинаТова е евстахиева тръба, която се отваря към фаринкса. В средното ухо има слухова костица - стреме. Обонятелният орган има външни и вътрешни ноздри. Органът на вкуса е представен от вкусови рецептори на езика, небцето и челюстите.
Размножаване на земноводни
Земноводните са двудомни. Половите органи са чифтни, състоящи се от леко жълтеникави тестиси при мъжките и пигментирани яйчници при женските. Еферентните канали се простират от тестисите и проникват в предната част на бъбрека. Тук те се свързват с пикочните тубули и се отварят в уретера, който функционира по същия начин като семепровода и се отваря в клоаката. Яйцата от яйчниците навлизат в телесната кухина, откъдето се освобождават през яйцепроводите, които се отварят в клоаката.
Жабите проявяват полов диморфизъм. Отличителни черти на мъжките са туберкулите на вътрешния пръст на предните крака и гласните торбички (резонатори). Резонаторите усилват звука при крякане. Гласът се появява за първи път при земноводните: това очевидно е свързано с живота на сушата.
Развитието при жабата, както и при другите земноводни, протича с метаморфоза. Ларвите на земноводните са типични обитатели на водата, което е отражение на начина на живот на техните предци.
Характеристиките на морфологията на попова лъжица, които имат адаптивно значение в съответствие с условията на околната среда, включват:
- специален апарат от долната страна на главата, който служи за прикрепване на поповата лъжица към подводни предмети;
- по-дълги черва от тези на възрастна жаба (в сравнение с размера на тялото). Това се дължи на факта, че поповата лъжица консумира растителна, а не животинска (като възрастна жаба) храна.
Организационните особености на поповата лъжица, повтарящи характеристиките на своите предци, трябва да бъдат разпознати като рибоподобна форма с дълга опашна перка, липса на крайници с пет пръста, външни хриле, странична линияи един кръг на кръвообращението. По време на процеса на метаморфоза всички системи на органи се преустройват:
- Крайниците растат;
- хрилете и опашката се разтварят;
- червата са съкратени;
- естеството на храната и химията на храносмилането, структурата на челюстите и целия череп и промяната на кожата;
- настъпва преход от хрилно към белодробно дишане, настъпват дълбоки трансформации в кръвоносната система.
Скоростта на развитие на попова лъжица зависи от температурата: колкото по-горещо е, толкова по-бързо е. Обикновено отнема 2-3 месеца, за да се трансформира една попова лъжица в жаба.
Разнообразие от земноводни
В момента класът земноводни включва 3 разреда:
- опашати;
- анурани;
- безкрак.
Опашати земноводни(тритони, саламандри и др.) се характеризират с удължена опашка и сдвоени къси крайници. Това са най-малко специализираните форми. Очите са малки, без клепачи. Някои запазват хрилете и хрилните процепи за цял живот.
U безопашати земноводни(жаби, жаби) тялото е късо, без опашка, с дълги задни крайници. Сред тях има редица видове, които се ядат.
Към отряда безкраки земноводниТе включват червеи, които живеят в тропическите страни. Тялото им прилича на червей и няма крайници. Червеите се хранят с гниещи растителни остатъци.
На територията на Украйна и Руската федерация се среща най-голямата европейска жаба - езерната жаба, чиято дължина на тялото достига 17 см, и едно от най-малките безопашати земноводни - обикновената дървесна жаба, чиято дължина е 3,5-4,5 см. Възрастните дървесни жаби обикновено живеят по дърветата и имат специални дискове в краищата на пръстите си за прикрепване към клоните.
Четири вида земноводни са включени в Червената книга: карпатски тритон, планински тритон, тръстикова жаба, бърза жаба.
Произход на земноводните
Земноводните включват форми, чиито предци са на около 300 милиона години. преди години те излязоха от водата на сушата и се адаптираха към новите земни условия на живот. Те се различаваха от рибите по наличието на крайник с пет пръста, бели дробове и свързаните с тях характеристики на кръвоносната система.
Общото между тях и рибите е:
- Развитие на ларвата (попова лъжица) във водна среда;
- наличието на хрилни прорези в ларвите;
- наличие на външни хриле;
- наличие на странична линия;
- липса на зародишни мембрани по време на ембрионалното развитие.
Рибите с лобни перки се считат за предци на земноводните сред древните животни.
Стегоцефалите са преходна форма между лобоперите риби и земноводните
Всички данни от сравнителната морфология и биология показват, че предците на земноводните трябва да се търсят сред древните риби с лобови перки. Преходните форми между тях и съвременните земноводни са фосилни форми - стегоцефали, които са съществували през карбона, перма и триаса. Тези древни земноводни, съдейки по костите на черепа, са били изключително подобни на древните риби с лобови перки. Техните характерни черти са: черупка от кожни кости на главата, страните и стомаха; спирална клапа на червата, като при акулите, липса на гръбначни тела.
Стегоцефалите бяха нощни хищници, които живееха в плитки водни тела. Появата на гръбначните животни на сушата се случи през девонския период, който се характеризираше със сух климат. През този период тези животни, които можеха да се движат по суша от пресъхващ резервоар до съседен, придобиха предимство.
Разцветът (периодът на биологичен прогрес) на земноводните настъпва през периода на карбон, чийто равномерен, влажен и топъл климат е благоприятен за земноводните. Само благодарение на достъпа си до сушата гръбначните животни получиха възможност за по-нататъшно прогресивно развитие.
Органите на зрението имат структура, характерна за сухоземните гръбначни животни, като са пригодени за гледане на обекти във въздуха на повече или по-малко разстояние.
Тези устройства се изразяват главно в изпъкналата форма на роговицата, вмежду лещата, която прилича на двойно изпъкнала леща и при наличието на подвижни клепачи, които предпазват очите от изсушаване. Но акомодацията, както при рибите, се постига само чрез движение на лещата чрез свиване на специален мускул (m. retractor). Когато се свие, лещата на амфибията се придвижва малко напред.
Органът на слуха на земноводните, дори повече от очите, се различава от съответния орган на рибите и вече е изграден според сухоземния тип. В допълнение към вътрешното ухо, той съдържа втори дял - средното ухо или тъпанчева кухина, в която е поставена слуховата кост, стремето, което се появява за първи път при земноводните. Както се вижда от сравнителната анатомия и ембриологията, средната кухинаУхото е видоизменен струйник, чиято външна част е леко разширена и е покрита с тънка тимпанична мембрана, а вътрешната част се е стеснила и се е превърнала в евстахиева тръба - тесен канал, чийто край, подобно на струйника, се отваря във фаринкса. По-нататък в кухинатаХиомандибуларният хиомандибулар, силно намален по размер, се премести от средното ухо и се превърна в стреме. Този процес стана възможен при земноводните поради факта, че хиомандибуларният е освободен във връзка с появата на автостилия и намаляването на хрилния капак от ролята на челюстно окачване и опора за хрилния капак. Единият край на стремето опира в тъпанчето, а другият в овалното прозорче (fenestra ovale), което представлява изтънена част от преградата, разделяща кухините на средното и вътрешното ухо. Стремето служи за предаване на вибрациите на тъпанчето вътрешно ухо, докато ролята евстахиева тръбасе състои от провеждане на външен въздух в средното ухо, поради което вътрешнотои външното налягане върху тъпанчето е балансирано, което предпазва мембраната от разкъсване.
По този начин слуховият орган на земноводните има много по-сложна и напреднала структура от тази на рибите. Това се дължи на факта, че въздухът е много по-лош проводник на звука от водата.
Обонятелните органи на земноводните са снабдени с външни и вътрешни ноздри - хоани. Те се отварят в жабата, както при всички земноводни, в предната част на устния покрив; външните ноздри са оборудвани със специални клапи, които играят важна роля в акта на дишане.
Още интересни статии