- Кратко описание лягушек, особенности строения
- Взрослые лягушки могут дышать легкими
- Головастики дышат через жабры
- Дыхательная и кровеносная системы земноводных — урок. биология, 8 класс.
- Зависимость содержания кислорода в воде от ее температуры
- Земноводные
- Класс земноводные (амфибии)
- Лягушки — земноводные
- Лягушки могут дышать через кожу
- Механизм легочного дыхания
- Млекопитающие
- Птицы
- Разновидности лягушек
- В заключение
Кратко описание лягушек, особенности строения
Лягушка обитает в водоемах и на их прибрежных территориях. Внешнее строение у нее довольно простое – широкая плоская голова, постепенно переходящая в короткое туловище, удлиненные задние конечности с 5 пальцами, короткие передние лапы с 4 пальцами и редуцированный хвост.
Поверхность тела покрыта гладкой эластичной и совершенно голой кожей с многоклеточными железами, которые выделяют своеобразную слизь, помогающую сохранять воду, тем самым способствуя газообмену. Также эта жидкость предохраняет тело от самых различных вредных микроорганизмов.
И скелет лягушки имеет свои особенности. Состоит он из позвоночника, черепа, скелета конечностей и поясов. Скелетное строение лягушки уникально благодаря характерным особенностям формирования конечностей – соединяются они с позвоночником поясами.
Взрослые лягушки могут дышать легкими
Головастики в конце концов избавляются от жабр, развивая новую пару легких, чтобы приспособиться к жизни на суше. Тем не менее легкие взрослых лягушек работают не так, как человеческие.
У лягушек нет грудной клетки и диафрагмы — двух частей тела, которые помогают млекопитающим изменять давление в легких и облегчают дыхание. Вместо того чтобы раздвигать грудь и вдыхать воздух, лягушка глотает воздух.
Чтобы вдохнуть воздух, лягушка расширяет горло, опуская нижнюю часть рта. Через ноздри в расширенную ротовую полость устремляется воздух. Затем лягушка просто глотает этот воздух в легкие, сжимая нижнюю часть рта. Когда лягушка выдыхает, весь процесс происходит в обратном порядке: воздух из легких выталкивается в рот, а затем выходит в мир!
Хотя у лягушек есть легкие, они недостаточно развиты, чтобы справляться с этой задачей самостоятельно. Таким образом, чтобы удовлетворить все свои потребности в кислороде, у лягушек есть еще один хитроумный способ, дыхания через кожу.
Головастики дышат через жабры
Головастики имеют жабры, которые позволяют им дышать во время их подводной фазы жизни. Жабры, которые обычно покрыты лоскутом кожи, расположены сбоку от головы.
Наряду с жабрами у головастиков развиваются и легкие. Эти легкие помогают головастику дышать в воде с низким содержанием кислорода. Чтобы дышать воздухом, головастики должны всплыть на поверхность и высунуть голову из воды. Однако головастик слишком мал, чтобы нарушить поверхностное натяжение воды. Таким образом, головастик должен вместо этого подойти к поверхности воды и всосать пузырьки воздуха.
Дыхательная и кровеносная системы земноводных — урок. биология, 8 класс.
Зависимость содержания кислорода в воде от ее температуры
Как дышит лягушка, если вода в пруду очень холодная? Чем ниже температура, тем больше в воде кислорода. В воду он попадает посредством растворения на поверхности воды или же, как отмечалось выше, в процессе фотосинтеза растений, растущих в водоеме.
Таким образом, больше растворенного кислорода именно в холодной воде.
Чем дышит лягушка под водой зимой? Земноводные при наступлении холодов впадают в состояние анабиоза (все процессы жизненные замедляются), поэтому для них кожное дыхание становится вполне достаточным. Эта уникальная способность очень важна для лягушек, так как они всю зиму проводят на дне ручьев и водоемов, зарывшись в ил.
Земноводные
Легкие у взрослых лягушек очень просто устроены, их внутренняя поверхность образована небольшими складками. Слаборазвитые легкие не обеспечивают всей потребности организма в кислороде.
Класс земноводные (амфибии)
Известно около 4 тыс. видов. Представители: лягушки, жабы, жерлянки, тритоны, саламандры и др. Большинство земноводных обитает в теплых влажных странах. Имеют черты приспособленности как к водной, так и к наземно-воздушной средам обитания: дышат кислородом воздуха при помощи легких и кислородом, содержащимся в воде, через кожу; легко передвигаются и на суше, и в воде; для размножения необходима вода; яйцеклетки не имеют защитных оболочек; развитие происходит в воде, взрослые формы живут вблизи водоемов, во влажной среде.
Строение. Отделы тела: голова, туловище, хвост, передние и задние пятипалые конечности (рис. 11.18). Хвост имеется только у хвостатых амфибий. Задние конечности имеют плавательные перепонки, у безногих конечности редуцированы.
Покровы тела представлены кожей, состоящей из многослойного эпителия и дермы. Кожа тонкая, мягкая, голая, обильно увлажняемая секретами многочисленных слизистых желез. Выделяемая слизь делает кожу постоянно влажной, что защищает ее от высыхания, обладает бактерицидным действием, способствует газообмену. Кожа проницаема для газов и воды. Большая часть кислорода (до 65%) проникает через кожу. У многих в коже имеются железы, секрет которых токсичен.
Рис. 11.18. Внутреннее строение лягушки:
- 1 — сердце; 2 — легкое; 3,4— печень; 5 — желчный пузырь; 6 — желудок;
- 7 — поджелудочная железа; 8 — двенадцатиперстная кишка; 9 — тонкая кишка; 10 — толстая кишка; 11— селезенка; 12 — клоака; 13 — мочевой пузырь;
- 14 — отверстие мочевого пузыря в клоаку; 15 — почка; 16 — мочеточник;
- 17 — отверстие мочеточника в клоаку; 18, 19 — яичник; 20—22— яйцевод;
- 23 — отверстие яйцевода в клоаку; 24— спинная аорта; 25— задняя полая вена; 26— сонная артерия; 27— дуга аорты; 28— легочная артерия
Скелет состоит из трех отделов: скелет головы, скелет туловища, скелет конечностей и их поясов. В скелете много хрящей. Скелет головы (череп) имеет два отдела: мозговой и лицевой. Подвижность головы относительно туловища небольшая. Скелет туловища представлен нозвоночником, который состоит из четырех отделов: шейный (один позвонок), туловищный (семь позвонков), крестцовый (один позвонок), хвостовой. Шейный и крестцовый отделы впервые появляются у земноводных и имеют только по одному позвонку. У бесхвостых 12 хвостовых позвонков срастаются в единую кость — уростиль. Грудной клетки и ребер пег. Скелет пояса передних конечностей образуют парные лопатки, ключицы, вороньи кости, соединенные с грудиной. Скелет свободной передней конечности состоит из плечевой кости, двух костей предплечья (локтевая и лучевая) и костей кисти, включающей запястье, пясть и фаланги пальцев. Скелет пояса задних конечностей представлен тазом, который состоит из сросшихся парных подвздошных, седалищных и лобковых костей. Скелет свободной задней конечности состоит из бедренной кости, голени (большая и малая берцовые кости) и костей стоны, включающей предплюсну, плюсну и фаланги пальцев.
Мышечная система дифференцирована в большей степени, чем у рыб, представлена множеством отдельных мышц, в значительной степени утрачивает характерную для мускулатуры рыб сегментацию. Наиболее развиты мышцы задних конечностей.
Пищеварительная система состоит из ротоглоточной полости, пищевода, желудка, тонкой кишки, толстой кишки, заканчивается клоакой. Имеются печень, желчный пузырь, поджелудочная железа. Появляются слюнные железы, но их секрет не содержит ферментов. У лягушки имеется длинный, липкий язык, прикрепленный передним концом к нижней челюсти, что позволяет выбрасывать его далеко вперед при ловле добычи. У большинства видов на челюстях имеются мелкие однородные конические зубы, способствующие захвату и удержанию нищи. Взрослые земноводные питаются различными беспозвоночными, преимущественно насекомыми, личинки (головастики) — также и растениями.
Дыхательная система. У взрослых животных — тонкостенные крупноячеистые легкие, не имеющие перегородок, у личинок — жабры. Дыхательная поверхность легких невелика, поэтому в газообмене земноводных большую роль играет кожа: 65% газообмена осуществляет кожа, 35% — легкие. Дыхательные пути не дифференцированы и представлены гортанно-трахейной камерой, содержащей голосовой аппарат. Нагнетание воздуха в легкие происходит за счет сокращения мышц дна ротоглоточной полости. У некоторых видов легкие отсутствуют (безлегочные саламандры).
Кровеносная система замкнутая, два круга кровообращения. Сердце трехкамерное: два предсердия и один желудочек (у безлегоч- ных форм двухкамерное). Внутри желудочка происходит частичное смешение артериальной и венозной крови. От правой части желудочка отходит артериальный конус, распределяющий кровь по трем парам сосудов. При сокращении желудочка сначала выталкивается наименее окисленная (венозная) кровь, потом смешанная, и затем наиболее насыщенная кислородом (артериальная) кровь. Венозная кровь по кожно-легочным артериям течет к органам дыхания — легким и коже (малый круг), смешанная кровь — по правой и левой дугам аорты поступает ко всем органам и тканям (большой круг), артериальная кровь — по сонным артериям к головному мозгу (большой круг). Артериальная кровь от органов дыхания течет к левому предсердию по легочным венам. Венозная кровь от органов и тканей собирается в правое предсердие по передним и задним полым венам. Температура тела непостоянная (нойкилотермные животные).
Нервная система состоит из центральной и периферической. Центральная нервная система включает головной и спинной мозг. Головной мозг имеет пять отделов: передний, промежуточный, средний, задний (мозжечок) и продолговатый. Передний мозг развит лучше, чем у рыб, он имеет большие размеры и разделен на два полушария. Мозжечок развит хуже, чем у рыб, что обусловлено более примитивными движениями земноводных. Периферическая нервная система включает десять пар черепно-мозговых нервов и спинно-мозговые нервы, об- разующиеснлетения.
Органы чувств. Органы зрения — глаза, имеющие подвижные веки, выпуклую роговицу и двояковыпуклый хрусталик. Орган слуха — внутреннее и среднее ухо с евстахиевой трубой (позволяет уравновешивать давление воздуха в нем с давлением внешней среды), барабанной перепонкой и одной слуховой косточкой (столбик). Орган обоняния — ноздри, вкуса — язык, осязания — кожа. У личинок и взрослых животных, постоянно обитающих в воде, выражена боковая линия.
Выделительная система. Первичные (туловищные) почки, расположенные в туловище по бокам позвоночника, мочеточники и мочевой пузырь. Из почек по мочеточникам моча поступает в клоаку, затем в мочевой пузырь, который периодически опорожняется. Продукт обмена — мочевина.
Размножение и развитие. Все земноводные раздельнополы, выражен половой диморфизм. Половые железы (яичники и семенники) парные. Семявыносящие каналы открываются в мочеточники, яйцеводы — в клоаку. Размножение только половое. Осеменение наружное (бесхвостые) или наружно-внутреннее (хвостатые). Яйца (икра) откладывают в воду или на водные растения. Развитие с метаморфозом. Личинка (головастик) по строению существенно отличаются от взрослых форм и напоминает малька рыб. Он имеет жабры, боковую линию, двухкамерное сердце, один круг кровообращения. Некоторым хвостатым (амбистома) свойственна неотения — размножение на личиночных стадиях развития. Личинка амбистомы имеет ветвистые жабры и называется аксолотль.
Происхождение и ароморфозы. Первые земноводные (стегоцефа- лы) произошли от кистеперых рыб. Приспособления к жизни на суше сопровождались крупными ароморфозами: преобразованием парных плавников в конечности наземного типа, дифференцировкой мускулатуры, развитием легких, трехкамерного сердца, легочного круга кровообращения, появлением шейного и крестцового отделов позвоночника и подвижного причленения черепа, совершенствованием органов чувств.
Значение. Земноводные регулируют численность многих беспозвоночных. В ряде стран некоторые земноводные используются в пищу человеком. Отдельные виды являются классическими объектами для лабораторных исследований.
Систематика. Класс Земноводные подразделяют на отряды: Безногие, Хвостатые и Бесхвостые.
Отряд Безногие. Представители: червяги, рыбозмеи и др. Характерна червеобразная форма тела. Конечности и хвост отсутствуют. Ведут подземный образ жизни, личинки развиваются в водоемах.
Отряд Хвостатые. Представители: тритоны (обыкновенные, гребенчатый, иглистый), саламандры, амбистомы и др. По внешнему виду напоминают ящериц, но их кожа не имеет чешуи. Тело вытянутое, хвост длинный, передние и задние конечности почти одинаковой длины (задняя пара может быть редуцирована), глаза без век. Обитают в небольших стоячих водоемах. Плавают при помощи хвоста, а ноги прижимают к телу. Зимуют на суше в укрытиях почвы, в кучах листьев, под пнями.
Отряд Бесхвостые. Представители: лягушки (травяная, остромордая, прудовая, озерная), жабы (серая или обыкновенная, зеленая, камышовая), квакши, жерлянки и др. Являются наиболее высокоорганизованной группой земноводных. Обитают вблизи водоемов. Плоская голова переходит в широкое туловище, хвост отсутствует. Задние ноги длиннее и сильнее передних. Задние ноги служат для отталкивания, передние ноги — для смягчения приземления. Задние конечности имеют пять пальцев, между которыми натянуты плавательные перепонки. В водоеме бесхвостые плавают, на суше передвигаются короткими прыжками. У жаб кожа грубая, покрыта бородавками (бугорчатая), под ними находятся железы, выделяющие ядовитый секрет для защиты от врагов. Жабы более медлительны в движениях и ведут ночной образ жизни. Квакши живут на деревьях. Вниз спускаются только весной для икрометания и осенью на зимовку.
Лягушки — земноводные
Название «амфибия» происходит от греческих слов ἀμφί- «двоякий» βίος «жизнь», что означает «существо с двойной жизнью». Их «двойная жизнь» связана с тем фактом, что амфибии могут сосуществовать между жизнью на суше и жизнью в воде.
Лягушка, как и другие ее родственники амфибии, такие как жабы и саламандры, начинает жизнь в воде. Самка лягушки откладывает в воду свои мягкие прозрачные яйца. Из яиц выйдут маленькие лягушки! Однако, маленькие лягушки, или головастики, ничем не похожи на своих родителей.
Они похожи на инопланетные сперматозоиды с большой плоской овальной головкой, переходящей в хвост. В течение первых нескольких недель своей жизни головастик плавает вокруг, поедая водоросли и водные растения, накапливая запасы на тот момент, когда он начнет свое превращение во взрослую особь.
Эта трансформация, называемая метаморфозом, будет происходить в течение многих недель, при этом подобный сперматозоиду головастик претерпит множество физиологических изменений, увеличиваясь в размерах, развивая четыре ноги и медленно втягивая хвост.
Эти изменения сделают лягушку пригодной для постоянного обитания на земле.
К сожалению, для лягушки воздух и вода не облегчают дыхание. Это означает, что лягушка также должна адаптировать свое дыхание в соответствии со своей новой жизнью.
Лягушки могут дышать через кожу
Кожа лягушки, хотите, верьте, хотите нет, уравновешивает легкие.
Для обмена газов кожа лягушки тонкая и гладкая. Толстая и жесткая кожа с чешуей, перьями или мехом скорее будет препятствовать, чем способствовать газообмену. Интересно, что некоторые лягушки могут изменять толщину кожи в зависимости от концентрации кислорода в воде. Чем меньше кислорода в воде, тем тоньше их кожа.
Если вам когда-нибудь приходилось прикасаться к лягушке, вы знаете, что она довольно скользкая. Эта слизь представляет собой смесь слизи и белков, которая помогает увлажнять кожу лягушки, поскольку сухая кожа не позволяет коже эффективно дышать.
Капилляры под кожей забирают кислород и доставляют его в ткани, расположенные поблизости.
Для некоторых лягушек кожное дыхание может быть настолько эффективным, что они в первую очередь или, в некоторых случаях, полностью полагаются на него.
Возьмем, к примеру, водяную лягушку Титикакский свистун. Эта подводная лягушка дышит исключительно своей кожей. Она имеет множество кожных складок, которые увеличивают площадь поверхности существа, что способствует большему газообмену. Фактически, лягушка часто выполняет подводные отжимания, чтобы вода достигла всех ее кожных складок.
Другой пример — волосатая и слегка пугающая Волосатая лягушка (лат. Trichobatrachus robustus). Кожа этой волосатой лягушки сильно пронизана капиллярами для кожного дыхания. При уменьшенном размере и ёмкости лёгких у волосатой лягушки нет другого выхода, кроме как дышать кожей.
Это становится проблемой, когда самцы лягушек приступают к своему очень сложному и энергоемкому брачному ритуалу.
Чтобы не «потерять дыхание», лягушка-самец создаст дополнительные складки в коже. В результате этого действия лягушка выглядит так, будто на ее спине появились сотни жутких родинок, так что хорошо, что самок не очень волнует традиционная красота!
Если задуматься, замечательно, что одно животное может дышать своими жабрами, легкими и кожей — и все это за одну жизнь. Мы часто думаем, что дыхание осуществляется отдельным дыхательным органом — жабрами для рыб, трахеей для насекомых или легкими для человека, но для лягушки дыхание — это гораздо более динамичный и гибкий процесс!
Механизм легочного дыхания
Как дышит лягушка? В чем особенности ее дыхания? В связи с тем, что у земноводных отсутствует грудная клетка, механизм дыхания легкими у них отличается от других позвоночных. Он у них нагнетательного типа, а не всасывательного.
Сначала животное набирает воздух в полость рта. Для этого оно открывает ноздри, а ротовое дно опускает. Затем лягушка закрывает ноздри клапанами, гортанную щель открывает, а ротовое дно поднимает под воздействием мускулатуры, благодаря чему воздух проталкивается в легкие.
Удаляется из легких воздух благодаря воздействию брюшной мускулатуры.
Млекопитающие
Их легкие имеют самую большую внутреннюю поверхность, которая и обеспечивает быстрый газообмен. Дыхательная трубка разветвляется в лёгких на множество отростков, которые заканчиваются мельчайшими лёгочными пузырьками, в которых и происходит обогащение крови кислородом.
Птицы
Птицы тратят много энергии в полете, поэтому и потребность в кислороде у них очень велика.
Легкие птиц состоят из тонких трубочек, что позволяет воздуху двигаться через легкие в одном направлении. Благодаря совместной работе направленных в одну сторону трубочек и воздушных мешков, у птицы в легких всегда находится богатый кислородом воздух и происходит интенсивный газообмен.
Сравнительно небольшие легкие соединены с многочисленными воздушными мешками. Объем воздушных мешков намного больше, чем легкие птицы: у голубя, например, соответственно: 140 мл и 8 мл. Они являются местом хранения и согревания воздуха, снабжают лёгкие свежим воздухом, как при вдохе, так и при выдохе.
Птицы получают гораздо больше кислорода, чем другие животные.
Разновидности лягушек
Отряд земноводных бесхвостых многочисленный – более 2000 видов. Учеными отряд поделен на семейства:
Жабы от лягушек отличаются отсутствием бугристой кожи и зубов, а квакши на пальцах имеют присасывающиеся диски, благодаря которым они быстро и легко залезают на деревья по гладким листьям и стволам.
В заключение
Лягушка – современник динозавра и человека. Постоянная связь этого удивительного животного с водной средой накладывает на его биологию целый ряд уникальных, характерных только для него особенностей. Личинки-головастики дышат жабрами, а взрослые лягушки — легкими, ртом и кожей.
Такое количество способов дыхания характерно лишь для земноводных, что делает их уникальными существами, хорошо приспособленными к выживанию в окружающей среде.