23. Основные экологические группы современных амфибий: водные, наземные, древесные, роющие

Амфибии первыми из позвоночных животных перешли от водного к водно-наземному образу жизни. Большинство видов способны жить как в воде, так и вне ее. Многие амфибии, являясь водными животными на стадии личинки, впоследствии становятся наземными. Земноводные возникли в нижнем или среднем девоне, более 300 млн. лет назад. Их предками были древние кистеперые рыбы. Основная ветвь ископаемых земноводных -- лабиринтодонты.

Как обитатели суши, земноводные дышат легкими, имеют два круга кровообращения, трех камерное сердце; у земноводных намечается разделение крови на артериальную и венозную. Передвигаются земноводные при помощи конечностей пятипалого типа с шарообразными суставами. Череп сочленяется с позвоночником подвижно (двумя мыщелками). Первичная верхняя челюсть (нёбно-квадратный хрящ) срастается с черепной коробкой (аутостилия), и подвесок (гиомандибуляре) превращается в слуховую косточку. Строение органа слуха более совершенно, чем у рыб: кроме внутреннего уха, имеется еще и среднее. Глаза приспособлены к видению на большом расстоянии. В крыше переднего мозга образуется первичный мозговой свод (архипаллиум). Несовершенство приспособлений к жизни на суше сказывается у амфибий во всех системах органов. Температура их тела зависит от температуры и влажности окружающей среды; они отличаются ограниченными возможностями распространения, передвижения и ориентации на суше. Примитивность амфибий как наземных животных особенно ярко выражена в том, что их яйца лишены оболочек, защищающих их от высыхания, и, как правило, не могут развиваться вне воды. В связи с этим у земноводных развивается личинка, обитающая в воде. Развитие протекает с превращением (метаморфоз), в результате которого водная личинка превращается в животное, обитающее на суше. Земноводные -- самый малочисленный класс позвоночных, включающий лишь около 2100 современных видов, представленных тремя отрядами: хвостатых, безногих и бесхвостых.

· Бесхвостые земноводные (Anura) содержат наибольшее число -- около 1800 -- видов, приспособившихся к передвижению по суше прыжками при помощи удлиненных задних конечностей. Сюда относятся различные лягушки, жабы, чесночницы, жерлянки, квакши и т.п. Распространены бесхвостые по всем материкам, кроме Антарктиды.

· Хвостатые земноводные (Caudata, или Urodela) более примитивны; их всего около 280 видов. К ним относятся всевозможные саламандры и тритоны, распространенные почти исключительно в северном полушарии.

· Безногие земноводные (Apoda) объединяют примерно 55 видов тропических червяг, большинство из которых ведет подземный образ жизни. По-видимому, это очень древние земноводные, дожившие до наших дней благодаря приспособленности к роющему образу жизни.

По строению тела личинки земноводных близки к рыбам, а взрослые особи имеют сходство с пресмыкающимися. У большинства земноводных тело голое, окраска покровительственная, хорошо маскирующее животное под цвет субстрата. Кожа богата железами. Ядовитые виды имеют яркую, предупреждающую окраску. Наиболее важное отличие между земноводными и рыбами заключается в том, что у первых никогда не бывает парных плавников. Вместо них есть две пары конечностей: передние обычно четырехпалые, а задние -- пятипалые. У сирен из отряда хвостатых земноводных отсутствуют задние конечности, а у безногих земноводных -- и передние. Строение органа слуха земноводных более совершенно, чем у рыб: кроме внутреннего уха, имеется еще и среднее. Глаза приспособлены к видению на большом расстоянии. В отличие от пресмыкающихся череп амфибий сочленен с позвоночником двумя мыщелками; в коже находится множество желез. У большинства земноводных в коже также имеются серозные железы, секрет которых иногда очень токсичен и служит для защиты от врагов и различных микроорганизмов.

Грудная клетка отсутствует: воздух нагнетается в легкие при помощи мышц дна ротовой полости; у некоторых видов отсутствуют и легкие (безлегочная саламандра). Земноводные получают кислород не только через легкие, но и через кожу. Сердце у них, как правило, трехкамерное, а у безлегочных форм -- двухкамерное. Полного разделения артериальной и венозной крови в сердце не происходит. Мозг амфибий отличается от мозга рыб большим развитием переднего отдела, содержащего большое число нервных клеток (серое вещество). Однако мозжечок недоразвит в связи с малой подвижностью и однообразным характером движений. В отличие от рыб, амфибии имеют подвижный язык, часто служащий для захвата добычи, а также слюнные железы. Органы выделения довольно примитивные для позвоночных. Избыток воды, поглощаемой всей поверхностью кожи, удаляется двумя туловищными почками. Интенсивность обмена веществ у земноводных невысока, температура тела непостоянна и зависит от температуры и влажности окружающей среды

24. Красная книга Беларуси. Принципы построения и категории Красной книги .

Охраняемые растения и животные относятся к определенной категории. Эти категории указываются как в Красной книге Международного союза охраны природы и природных ресурсов, так и в государственных Красных книгах. Категории, принятые в Красной книге следующие:

I. Исчезающие - это находящиеся под угрозой исчезновения таксоны, подвергающиеся прямой опасности вымирания. Численность видов достигла критического уровня или места обитания настолько сокращены, что их спасение невозможно без осуществления специальных мер. К этой категории относятся таксоны, которых длительное время (10-20 лет) человек не встречает в природе.

II. Сокращающиеся (уязвимые) - таксоны, численность которых неуклонно сокращается, их убыль не компенсируется пополнением или сужается ареал. Сюда могут попасть обычные и ранее редкие таксоны, популяции которых к настоящему времени истощены или популяции многочисленны, но подвергаются значительной опасности. При отсутствии соответствующих мер по охране данных таксонов они перейдут в категорию исчезающих.

III. Редкие - таксоны с малочисленными популяциями, они находятся в состоянии риска, связанного с малой численностью или чрезмерной ограниченностью ареалов. Эти таксоны не всегда требуют охраны, но нуждаются в постоянном наблюдении за популяциями и биотопами.

IY. Неопределенные – таксоны, состояние которых вызывает тревогу, но они пока недостаточно изучены для того, чтобы быть отнесенными к одной из первых трех категорий. Они требуют дополнительного сбора информации.

Y. Восстановленные - таксоны, первоначально включавшиеся в одну из указанных категорий, но благодаря принятым мерам их состояние не вызывает тревоги.

В целях охраны и приумножения редких и исчезающих видов животных и растений в 1979 г. учреждена Красная книга Белорусской ССР и утверждено соответствующее положение о ней. В Красную книгу (1989г.) включены виды животных и растений, внесенные в Красную книгу СССР, обитающие и встречающиеся на территории республики - виды живых организмов, находящиеся под угрозой исчезновения, и редкие на территории республики. В первое издание Красной книги было включено 80 видов животных (10 видов млекопитающих, 45 - птиц, 2 - рептилий, 1 – амфибий, 7 – рыб, 9 – насекомых, 5 – ракообразных и 1 вид двустворчатых моллюсков) и 85 видов сосудистых растений (1 вид - плауновидных, 1 – полушниковидных, 1 – хвощевидных, 3 – папоротниковидных, 1 – хвойных, 51 – двудольных, 27 видов однодольных)

В Красную книгу республики Беларусь включено 182 вида редких и изчезающих животных (14 видов млекопитающих, 75 птиц, 2 рептилии, 1 амфибия, 5 рыб, 79 насекомых, 5 ракообразных, 1 моллюск), 180 видов растений, 17 видов грибов и 17 видов лишайников. Особую группу составляют относительно редкие и хозяйственно полезные виды растений (36 видов), численность которых сокращается. Список этих растений приведен в приложении Красной книги

Земноводным дана специфическая экологическая «ниша» - они являются важным звеном в цепях питания влажных районов суши и водных биоценозов. Совместно с птицами амфибии принимают активное участие в поддержании природного экологического равновесия.

Иногда живые существа относят к различным группам, оценивая степень их «полезности» для среды обитания. На самом деле в природе нет ни «полезных», ни «вредных» видов. Для любого вида предназначена своя экологическая ниша, положение в цепях питания, место в круговороте веществ и пр. Каждая особь является носителем уникальной генетической информации, характерной для ее вида. Существует тесная взаимосвязь видов животных. При этом каждый из них наделен собственной полезностью для биоценоза, может не всегда понимаемой нами. Хотя представители некоторых видов и могут представлять определенную опасность для различных членов сообщества – растений, животных, человека. Особенно это проявляется при нарушении экологического равновесия (например, при «взрывном» массовом размножении насекомых или возбудителей болезней). В тех естественных биоценозах, куда входят различные виды амфибий, тоже не существует абсолютно полезных или вредных насекомых, птиц, земноводных, растений и т.п. Все представляет собой взаимосвязанное системное целое. При этом амфибии выполняют роль защитников растительного мира. Ведь необходимые им пищевые объекты в основном опасны для жизни многих растений, особенно при неконтролируемом размножении. В то же время земноводные практически не потребляют основных опылителей растений. Здесь проявляется «мудрая взаимосвязь интересов» представителей флоры и фауны. Взаимоувязаны и экологические ниши амфибий и птиц, составляющих единые биоценозы.

Регуляторы экологического равновесия

У птиц достаточно широкий ассортимент пищевых объектов, но именно амфибии слывут универсальными защитниками растений. Важную роль регуляторов экологического равновесия земноводным позволяет выполнять их всеядность и неприхотливость. Например, в рационе российских северных лягушек и жаб есть саранчовые, долгоносики, клопы, короеды, жуки-листоеды и другие жуки, включая опаснейшего вредителя – колорадского. Амфибии истребляют в больших количествах гусениц совок, пядениц, а также слизней. Огромное значение имеет и неприхотливость амфибий в пищевом отношении. Они в гораздо большем количестве, чем птицы, способны поедать насекомых с неприятным запахом и вкусом, мохнатых гусениц, беспозвоночных с яркой отпугивающей окраской. Дело в том, что организм земноводных обеспечен прекрасными защитными механизмами против ядовитых существ. Поэтому в их врожденной программе жизнедеятельности в большинстве случаев не заложен рефлекс на яркую окраску добычи, пугающую других животных.

Кроме того, амфибии имеют важную охотничью особенность, которая позволяет им с птицами дополнять друг друга в этой совместной деятельности. Ведь пернатые, питающиеся насекомыми, охотятся преимущественно в светлую пору суток и уничтожают вредителей, активных в этот период. А многие земноводные способны сдерживать чрезмерное размножение представителей многих видов насекомых и моллюсков, трудясь в сумерках и ночью, когда птицы спят. Например, взрослая жаба может съесть за одну ночь до 100 насекомых, их личинок и слизней.

Преимущество холоднокровных амфибий

Особо важна деятельность земноводных различных видов по сдерживанию (совместно с птицами) чрезмерного размножения беспозвоночных губителей растительности в трудные периоды похолоданий и бескормицы. Ведь птицы, будучи теплокровными животными, не могут долго голодать. Пернатым нужно постоянно поддерживать температуру своего тела на уровне 39-410С, а для этого они должны сжигать в своих «топках» достаточно пищи. При похолодании расход энергии птичьим организмом резко возрастает. Чтобы согреться, птицам требуется усилить питание, но как раз в это время насекомые прячутся и становятся недосягаемыми. Поэтому птицы либо гибнут от истощения, либо стараются улететь в районы с лучшими погодными условиями. Особенно серьезный ущерб даже кратковременные периоды похолодания и бескормицы наносят птенцам. Однако птицам дана удивительная способность – с большой точностью делать длительные погодные прогнозы. В годы, когда ожидаются неблагоприятные жизненные условия, в том числе понижение количества пищевых объектов, птицы откладывают яиц меньше, чем обычно. В результате, когда наступает потепление и активное размножение насекомых, пернатых защитников растений становится явно недостаточно. Вот здесь-то и проявляются все преимущества жизнедеятельности холоднокровных земноводных. Легко пережив временное похолодание и отсутствие пищи, они берут реванш при благоприятных условиях. Амфибии начинают интенсивно питаться, сдерживая при этом чрезмерное размножение вредителей растений.

В пищевом рационе животных

Земноводные – не только потребители пищи, но и сами являются объектом питания. И таким образом земноводные включены в общий биологический круговорот. Среди земноводных пищевыми объектами различных животных являются в основном головастики и взрослые лягушки. Головастиков едят главным образом рыбы. Подросшими же лягушками в основном питаются птицы, змеи, звери и крупные рыбы. Ведь эти земноводные не прячутся в укрытия в дневные часы. Они полностью обустроены для активной охоты на насекомых именно в это время. Кроме того, лягушки не обеспечены кожными выделениями с такими защитными свойствами, как едкая слизь у жаб, жерлянок, саламандр и др. Лягушек потребляет огромное число животных. В первую очередь это многие крупные хищные рыбы: сомы, судаки, щуки. Для них лягушки и головастики - вполне доступный массовый корм. Наиболее часто добычей рыб становится травяная лягушка, которая, в противоположность зеленой лягушке, лишена поведенческого механизма закапывания в ил на зимовку. Поэтому она оказывается тем пищевым звеном, которое расширяет рацион рыб за счет наземных пищевых объектов. Лягушками питаются и многие птицы, в том числе аисты, цапли, вороны, сороки, грачи, луни чайки, крачки, поганки. Для некоторых из них лягушки составляют большую долю их питания. Орнитологи подсчитали, что на лягушек охотятся по меньшей мере 90 видов птиц, 21 вид – на чесночниц и 18 – на жаб. В значительной степени за счет лягушек обеспечено питание ужей. В небольших количествах лягушек употребляют ежи, норки, землеройки, лисы, выдры. Жаб едят еноты и енотовидные собаки, барсуки, хори. В годы, когда основной корм этих животных малочислен, роль амфибий как объектов питания возрастает. Питаясь разнообразнейшими беспозвоночными, земноводные накапливают в своем теле органические вещества, которые далее могут быть использованы более крупными позвоночными животными. Таким образом, предназначение амфибий состоит еще и в том, чтобы за счет своей жизни поддерживать в неблагоприятные периоды жизнь других животных.

Численность большинства видов лягушек во всех предназначенных для них местах обитания находится в определенном равновесии (несмотря на участие в пищевом рационе различных животных). Она обусловлена в основном огромной плодовитостью лягушек, что быстро восстанавливает понесенные потери. Кроме того, амфибии отличаются относительным долголетием особей. В той части земноводных, которой было суждено избежать опасностей и выжить, могут существовать бок о бок несколько поколений, дающих регулярно потомство таких же плодовитых амфибий.

Человек и земноводные

Земноводные – исключительно важные для человека животные. Во-первых, питаясь мелкой живностью, амфибии, особенно лягушки и жабы, сдерживают массовое размножение сельскохозяйственных вредителей. Благодаря этому они вместе с насекомоядными птицами зачислены в категорию защитников урожая, друзей садоводов и огородников. Во-вторых, земноводные уничтожают насекомых – носителей болезней человека, например, малярийных комаров. В-третьих, амфибии активно используются для экспериментов многими поколениями медиков, биологов и ученых смежных специальностей. Они помогли сделать массу важных научных открытий в биологии и в других науках, в том числе в бионике. Кроме того, земноводные – удивительно трогательные, нежные и зачастую очень красивые создания. Они восхищают феноменальными возможностями своего организма, изящными движениями и сложнейшим поведением. Земноводные, как и все живые существа, требуют к себе гуманного отношения человека и его защиты. Рассмотрим эти вопросы более подробно.

«Коэффициент полезности» для человека

Обитая в самых разнообразных местах и питаясь опасными для жизни растений насекомыми и другими беспозвоночными, земноводные приносят огромную пользу садам, огородам, полям, лесам и лугам (сенокосам), а значит, человеку. Среди вредителей, которые при неконтролируемом размножении способны уничтожить практически весь урожай, первое место занимают насекомые. А ими питается подавляющее большинство лягушек, жаб, квакш и саламандр. Кроме того, эти земноводные истребляют несметное количество слизняков.

Ученые, изучавшие питание наших отечественных земноводных, когда-то предложили достаточно простую формулу для вычисления показателя полезности для человека того или иного вида:

V=t, где n – число съеденных вредных для человека животных, u – число полезных, t – общее количество съеденных животных (вредных, полезных и нейтральных, найденных в желудке) и v – коэффициент полезности для человека.

Для общей ориентировки в этом вопросе формула дает вполне удовлетворительные результаты. «Коэффициенты полезности», вычисленные по этой формуле в процентах, для земноводных некоторых видов получились следующие:

обыкновенный тритон - 98 озерная лягушка - 50
квакша - 66 жерлянка - 49
остромордая лягушка - 46 гребенчатый тритон - 11
травяная лягушка - 59 малоазиатская лягушка- 27
чесночница - 57 прудовая лягушка - 18

Следует иметь в виду, что рассчитанная по этой формуле полезная деятельность земноводных для человека является чисто утилитарной. Она имеет колебания в разное время и в различных местах их обитания. И конечно, эта формула не отражает важность земноводных для экосистем, биоразнообразия и т.д.

Изучение пищевого ассортимента земноводных показало, что они употребляют преимущественно вредных для растений насекомых. В связи с тем, что в очагах массового размножения их больше, чем прочих насекомых, в желудках амфибий они составляют 80–85 % от всей съеденной пищи. Причем на земле за насекомыми охотятся в основном саламандры и лягушки. А тропические квакши и древесные саламандры отлавливают свою добычу на ветвях деревьев и кустарников. Хватать на лету насекомых помогает им точно бьющий в цель липкий язык. Тропическим же веслоногим лягушкам охотиться помогают устройства «планериста». В отличие от многих птиц земноводные способны, поедать «несъедобных» насекомых-вредителей с неприятным запахом, вкусом и яркой покровительственной окраской. Некоторые амфибии умеют добывать насекомых и их личинок, находящихся в земле. Поэтому растения – от корней до кроны – полностью могут находиться под защитой амфибий. За ними признана самостоятельная и довольно значимая роль в истреблении насекомых, вредных для сельского хозяйства.

Жабы имеют одну важную особенность - они наиболее активные потребители слизней, этих ночных вредителей растений и практически всеядных животных. Слизни губят урожай ржи и пшеницы, гороха и моркови, капусты и картофеля, табака. Легче перечислить те культуры, которые они не едят. Причем делают это вредители с ранней весны до поздней осени, на открытом грунте или проникая в парники и теплицы. Особенно они наносят вред в пору созревания урожая, когда нельзя производить химическую обработку растений. Здесь жабы и проявляют свои полезные для человека способности. В сумерках, выбирая путь поукромнее, делая небольшие перебежки, жабы выходят на охоту. Польза людям их ночных походов огромна. В США приблизительно оценили экономию средств, которую ночь за ночью приносят жабы фермерскому и лесному хозяйству. Оказалось, что это – миллиарды долларов в год! А ежегодно от каждой жабы прибыль составляет 20 – 30 долларов. Полезность жаб была высоко оценена и в Европе. Недаром в Х1Х веке, например, в Париже существовал специальный рынок, где садовники и крестьяне сотнями покупали жаб, чтобы выпустить их на огороды, поля и в сады. Тем самым они сберегали огромную долю своего урожая.

После завершения метаморфоза молодь, например, зеленых жаб выходит из воды и активно включается в охоту. Она вносит свой немалый вклад в дело уничтожения сельскохозяйственных вредителей. Конечно, юные жабки в основном потребляют мелкую живность, на которую взрослые амфибии не обращают внимание. Но маленькая гусеница успевает съесть массу зелени, прежде чем вырастит до такого размера, когда она станет «интересной» как пищевой объект взрослых животных. Таким образом, молодь амфибий входит в экологическую нишу наряду со старшими, предотвращая огромный урон, который наносят мелкие вредители растений.

Большую пользу человеку приносят те земноводные, которые употребляют в пищу переносчиков заболеваний. В уничтожении личинок комаров особая роль принадлежит тритонам. Предназначение тритонов для регулирования размножения именно комаров связано с тем, что среда обитания этих амфибий, а главное их хищных личинок – это чаще всего небольшие и стоячие теплые водоемы. А они являются и местами размножения комаров. Особое значение приобретает такое пищевое «пристрастие» тритонов в местах массового размножения малярийных комаров, несущих людям опасную болезнь.

«Мученики науки»

И первые наблюдения школьников в кабинете биологии, и крупнейшие исследования биологов, медиков и других ученых очень часто связаны с использованием лягушек. Большинство приборов экспериментальной биологии и медицины рассчитано на этих «мучеников науки». Кроме того, именно лягушка более 200 лет назад дала начало развитию одной из важнейших отраслей знания – учению об электричестве. Интерес представила лягушка и для бионики. Цель этих исследований – использовать биологические знания о совершенных и уникальных «устройствах» и «приборах» живых организмов для решения инженерных задач и развития техники. К примеру, обыкновенная лягушка наделена интереснейшей особенностью. Она практически видит только движущиеся предметы, что помогает амфибии мгновенно реагировать и схватывать добычу. При этом ее глаз отсеивает информацию о неподвижных предметах и настраивается только на подвижную мишень. Изучение этих особенностей глаза лягушки позволило создать прибор ретинатрон. Он не реагирует на неподвижные объекты и обеспечивает наблюдение за движущимися предметами, например, самолетом.

В знак признания той неоценимой пользы, которую принесли скромные земноводные развитию мировой науки, им даже сооружаются памятники. Один из самых известных установлен перед зданием Пастеровского института в Париже. На деньги, собранные студентами-медиками, создан памятник в Токио.

Человек наносит урон племени земноводных

Племени земноводных не могут серьезно угрожать их традиционные враги. Экологическое равновесие, заложенное в природе, не нарушается естественным путем. В то же время некоторые виды земноводных находятся на грани вымирания, что связано главным образом с антропогенным фактором – бурно развернувшейся хозяйственной деятельностью человека, а также с последствиями неразумного отдыха и туризма. Особенно серьезно наблюдаемое в последнее время снижение популяций полезнейших для нас бесхвостых амфибий – лягушек и жаб. А ведь предназначение этих вечных тружеников – поддержание равновесия в природе. Поэтому все нарастающие темпы технического прогресса, прямое и косвенное воздействие цивилизации, нанося удары по популяциям земноводных, нарушают и общее экологическое состояние Земли.

Катастрофически уменьшается число водоемов, пригодных для нормальной жизнедеятельности земноводных, в том числе для их размножения. Осушение болот и другие работы по включению неиспользуемых в сельскохозяйственную деятельность человека изгоняют бесхвостых и хвостатых амфибий в немногие пока уцелевшие «резервации». При уничтожении мелких водоемов и осушении болот уровень грунтовых вод понижается. Оставшиеся водоемчики пересыхают, что губительно для головастиков. А обмелевшие озера и болотца в зимнее время промерзают до дна, отчего гибнут взрослые особи.

Водоемы не только осушаются, но засоряются и загрязняются промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми веществами. Причем это происходит не только в результате хозяйственной деятельности, но и вследствие «издержек» туризма и отдыха людей, не получивших экологическое воспитание. Кроме того, близки к исчезновению из прибрежных районов некоторые виды таких земноводных, как камышовая жаба из-за того, что там не оставляют природных зон при создании мест для отдыха, оборудовании пляжей, прокладывании дорог.

Для обогащения почвы питательными веществами в нее вносится большое количество удобрений природного и искусственного происхождения, а для уничтожения вредителей полей - отравляющих веществ. Все это попадает с дождями и талыми водами с малые и большие водоемы, оказывая губительное воздействие на их жителей и прибрежных живых существ. Тем изменяется экологическое равновесие, что влияет на пищевые ресурсы различных животных, в том числе и земноводных, отражаясь на самой жизнедеятельности особей. Так называемая «химическая война», принося пользу определенным отраслям сельского хозяйства, оборачивается бедой для мирных обитателей Земли.

Во многих странах человек платит потерей численности собственных живых существ за некую положительную роль ввозимых животных. Хотя свои животные не менее полезны ему, но в других отраслях. Например, вредным для популяции амфибий-хозяев является ввезение из других местностей таких крупных и агрессивных животных как жаба-ага или лягушка-бык. Когда в Австралию из США завезли гигантскую жабу-агу (длиной 25 см), рассчитывали только на ее пользу. В связи с большой прожорливостью жаба помогала активно бороться с вредителями сахарного тростника. Но постепенно ее пищевые пристрастия стали оказывать отрицательное влияние на местных животных. Вначале исчезли змеи, которые погибли от яда жаб после употребления их в пищу. В связи с этим стали активно размножаться грызуны и насекомые, численность которых сдерживали змеи. Уменьшилось количество пчел – опылителей растений и сборщиков меда, к которым жаба-ага питает особое пристрастие. Вот к чему может привести нарушение человеком экологического равновесия.

Земноводные - первые наземные позвоночные животные, сохранившие значительные связи с водной средой. Земноводные (Amphibia) относятся к наиболее примитивным наземным позвоночным, занимая промежуточное положение между наземными и водными позвоночными животными: размножение и развитие происходит в водной среде, а взрослые особи обитают на суше. Яйцеклетки (икра) большинства земноводных лишены плотных оболочек и могут развиваться только в воде. Личинки, вылупившиеся из яиц, ведут водный образ жизни, и лишь после метаморфоза амфибии способны вести наземный образ жизни.

Для большинства взрослых земноводных характерны парные трехзвенные конечности с шарнирными суставами . Череп аутостиличный (нёбно-квадратный хрящ срастается с мозговой коробкой, а гиомандибуляре превращается в слуховую косточку - стремечко ), двумя затылочными мыщелками подвижно сочленяется с шейным позвонком. Пояс задних конечностей причленяется к поперечным отросткам крестцового позвонка.

Формируются два круга кровообращения, которые полностью не разобщены: в сердце два предсердия, но один желудочек . Глаза снабжены подвижными веками. Органы боковой линии у взрослых обычно исчезают. Передний мозг увеличивается и разделяется на два полушария. Заметно повышается средний уровень метаболизма по сравнению с рыбами. Наряду с перечисленными прогрессивными преобразованиями земноводные сохранили признаки водных позвоночных. Голая, проницаемая для воды и газов кожа имеет большое количество слизистых желез. Органами выделения служат туловищные (мезонефрические) почки и кожа. Температура тела зависит от температуры окружающей среды (пойкилотермия).

Кожные покровы. Все земноводные имеют гладкую тонкую кожу, сравнительно легко проницаемую для жидкостей и газов. Строение кожи характерно для позвоночных животных: выделяется многослойный эпидермис и собственно кожа (кориум) . Кожа богата кожными железами, выделяющими слизь. У некоторых слизь может быть ядовитой или облегчает газообмен. Кожа является дополнительным органом газообмена и снабжена густой сетью капилляров.



Тело разделено на голову, туловище, хвост (у хвостатых) и пятипалые конечности . Голова подвижна, соединена с туловищем. Скелет разделён на отделы: осевой скелет (позвоночник); скелет головы (череп); скелет парных конечностей.

Органом дыхания у земноводных являются:

• лёгкие (специальные органы воздушного дыхания);
• кожа и слизистая выстилка ротоглоточной полости (дополнительные органы дыхания);
• жабры (у некоторых водных обитателей и у головастиков).

Все земноводные питаются только подвижной добычей. На дне ротоглоточной полости находятся язык. У бесхвостых он передним концом прикрепляется к нижним челюстям, при ловле насекомых язык выбрасывается изо рта, к нему прилепляется добыча. На челюстях имеются зубы, служащие только для удержания добычи. У лягушек они расположены только на верхней челюсти. В ротоглоточную полость открываются протоки слюнных желез, секрет которых не содержит пищеварительных ферментов. Из ротоглоточной полости пища по пищеводу поступает в желудок, оттуда в двенадцатиперстную кишку. Сюда открываются протоки печени и поджелудочной железы. Переваривание пищи происходит в желудке и в двенадцатиперстной кишке. Тонкий кишечник переходит в прямую кишку, которая образует расширение - клоаку .

Глаза похожи на глаза рыб, однако не имеют серебристой и отражательной оболочек, а также серповидного отростка. Слезные железы отсутствуют, но есть Гардерова железа, секрет которой смачивает роговицу и предохраняет её от высыхания. Роговица выпуклая. Хрусталик имеет форму двояковыпуклой линзы, диаметр которой меняется в зависимости от освещения; аккомодация происходит за счёт изменения расстояния хрусталика до сетчатки. У многих развито цветное зрение.

Органы обоняния функционируют только в воздушной среде, представлены парными обонятельными мешками. Их стенки выстланы обонятельным эпителием. Открываются наружу ноздрями, а в ротоглоточною полость хоанами.

В органе слуха новый отдел - среднее ухо . Наружное слуховое отверстие закрывает барабанная перепонка, соединённая со слуховой косточкой - стремечком. Стремечко упирается в овальное окно, ведущее в полость внутреннего уха, передавая ему колебания барабанной перепонки. Для выравнивания давления по обе стороны барабанной перепонки полость среднего уха соединена с ротоглоточной полостью слуховой трубой.

Органом осязания является кожа, содержащая осязательные нервные окончания. У водных представителей и головастиков имеются органы боковой линии.

В жизненном цикле земноводных чётко выделяются четыре стадии развития: яйцо, личинка, период метаморфоза, имаго.

Класс Земноводные насчитывает около 2,5 тыс. современных видов, подразделяется на два подкласса: Тонкопозвонковые (Lepospondyli), который включает два отряда - Безногие (60 видов) и Хвостатые (280 видов), и Дугопозвонковые (Apsidospondyli), с одним отрядом - Бесхвостые (2100 видов).

Отряд Безногие (Apoda) насчитывает около 60 видов весьма своеобразных амфибий, ведущих подземный, роющий образ жизни. Форма тела безногих червеобразная, у многих видов - с кольцевидными перетяжками, что придает этим животным внешнее сходство с земляными червями. Конечности и их пояса отсутствуют.

Отряд Хвостатые (Caudata) объединяет около 280 видов. Они характеризуются удлиненным, вальковатым телом с соразмерно развитыми головным, туловищным и хвостовым отделами. Хвост в поперечном сечении круглый или сжатый с боков, иногда с кожной оторочкой. Конечности у большинства хорошо развиты, при этом передние и задние одинаковой длины. У Представители: тритоны, саламандры.

Отряд Бесхвостые (Anura) объединяет около 2,1 тыс. видов, характеризующихся широкой, плоской головой, коротким туловищем, отсутствием наружного хвоста; наличием хорошо развитых передних и задних конечностей, причем задние в 2-3 раза длиннее передних. Этим обусловлено характерное скачкообразное передвижение по суше. Представители - жабы и лягушки - ведут водный и наземный образ жизни.

Экологическая ниша земноводных

Земноводным дана специфическая экологическая «ниша» - они являются важным звеном в цепях питания влажных районов суши и водных биоценозов. Совместно с птицами амфибии принимают активное участие в поддержании природного экологического равновесия.

Иногда живые существа относят к различным группам, оценивая степень их «полезности» для среды обитания. На самом деле в природе нет ни «полезных», ни «вредных» видов. Для любого вида предназначена своя экологическая ниша, положение в цепях питания, место в круговороте веществ и пр. Каждая особь является носителем уникальной генетической информации, характерной для ее вида. Существует тесная взаимосвязь видов животных. При этом каждый из них наделен собственной полезностью для биоценоза, может не всегда понимаемой нами. Хотя представители некоторых видов и могут представлять определенную опасность для различных членов сообщества – растений, животных, человека. Особенно это проявляется при нарушении экологического равновесия (например, при «взрывном» массовом размножении насекомых или возбудителей болезней). В тех естественных биоценозах, куда входят различные виды амфибий, тоже не существует абсолютно полезных или вредных насекомых, птиц, земноводных, растений и т.п. Все представляет собой взаимосвязанное системное целое. При этом амфибии выполняют роль защитников растительного мира. Ведь необходимые им пищевые объекты в основном опасны для жизни многих растений, особенно при неконтролируемом размножении. В то же время земноводные практически не потребляют основных опылителей растений. Здесь проявляется «мудрая взаимосвязь интересов» представителей флоры и фауны. Взаимоувязаны и экологические ниши амфибий и птиц, составляющих единые биоценозы.

Регуляторы экологического равновесия

У птиц достаточно широкий ассортимент пищевых объектов, но именно амфибии слывут универсальными защитниками растений. Важную роль регуляторов экологического равновесия земноводным позволяет выполнять их всеядность и неприхотливость. Например, в рационе российских северных лягушек и жаб есть саранчовые, долгоносики, клопы, короеды, жуки-листоеды и другие жуки, включая опаснейшего вредителя – колорадского. Амфибии истребляют в больших количествах гусениц совок, пядениц, а также слизней. Огромное значение имеет и неприхотливость амфибий в пищевом отношении. Они в гораздо большем количестве, чем птицы, способны поедать насекомых с неприятным запахом и вкусом, мохнатых гусениц, беспозвоночных с яркой отпугивающей окраской. Дело в том, что организм земноводных обеспечен прекрасными защитными механизмами против ядовитых существ. Поэтому в их врожденной программе жизнедеятельности в большинстве случаев не заложен рефлекс на яркую окраску добычи, пугающую других животных.

Кроме того, амфибии имеют важную охотничью особенность, которая позволяет им с птицами дополнять друг друга в этой совместной деятельности. Ведь пернатые, питающиеся насекомыми, охотятся преимущественно в светлую пору суток и уничтожают вредителей, активных в этот период. А многие земноводные способны сдерживать чрезмерное размножение представителей многих видов насекомых и моллюсков, трудясь в сумерках и ночью, когда птицы спят. Например, взрослая жаба может съесть за одну ночь до 100 насекомых, их личинок и слизней.

Преимущество холоднокровных амфибий

Особо важна деятельность земноводных различных видов по сдерживанию (совместно с птицами) чрезмерного размножения беспозвоночных губителей растительности в трудные периоды похолоданий и бескормицы. Ведь птицы, будучи теплокровными животными, не могут долго голодать. Пернатым нужно постоянно поддерживать температуру своего тела на уровне 39-410С, а для этого они должны сжигать в своих «топках» достаточно пищи. При похолодании расход энергии птичьим организмом резко возрастает. Чтобы согреться, птицам требуется усилить питание, но как раз в это время насекомые прячутся и становятся недосягаемыми. Поэтому птицы либо гибнут от истощения, либо стараются улететь в районы с лучшими погодными условиями. Особенно серьезный ущерб даже кратковременные периоды похолодания и бескормицы наносят птенцам. Однако птицам дана удивительная способность – с большой точностью делать длительные погодные прогнозы. В годы, когда ожидаются неблагоприятные жизненные условия, в том числе понижение количества пищевых объектов, птицы откладывают яиц меньше, чем обычно. В результате, когда наступает потепление и активное размножение насекомых, пернатых защитников растений становится явно недостаточно. Вот здесь-то и проявляются все преимущества жизнедеятельности холоднокровных земноводных. Легко пережив временное похолодание и отсутствие пищи, они берут реванш при благоприятных условиях. Амфибии начинают интенсивно питаться, сдерживая при этом чрезмерное размножение вредителей растений.

В пищевом рационе животных

Земноводные – не только потребители пищи, но и сами являются объектом питания. И таким образом земноводные включены в общий биологический круговорот. Среди земноводных пищевыми объектами различных животных являются в основном головастики и взрослые лягушки. Головастиков едят главным образом рыбы. Подросшими же лягушками в основном питаются птицы, змеи, звери и крупные рыбы. Ведь эти земноводные не прячутся в укрытия в дневные часы. Они полностью обустроены для активной охоты на насекомых именно в это время. Кроме того, лягушки не обеспечены кожными выделениями с такими защитными свойствами, как едкая слизь у жаб, жерлянок, саламандр и др. Лягушек потребляет огромное число животных. В первую очередь это многие крупные хищные рыбы: сомы, судаки, щуки. Для них лягушки и головастики - вполне доступный массовый корм. Наиболее часто добычей рыб становится травяная лягушка, которая, в противоположность зеленой лягушке, лишена поведенческого механизма закапывания в ил на зимовку. Поэтому она оказывается тем пищевым звеном, которое расширяет рацион рыб за счет наземных пищевых объектов. Лягушками питаются и многие птицы, в том числе аисты, цапли, вороны, сороки, грачи, луни чайки, крачки, поганки. Для некоторых из них лягушки составляют большую долю их питания. Орнитологи подсчитали, что на лягушек охотятся по меньшей мере 90 видов птиц, 21 вид – на чесночниц и 18 – на жаб. В значительной степени за счет лягушек обеспечено питание ужей. В небольших количествах лягушек употребляют ежи, норки, землеройки, лисы, выдры. Жаб едят еноты и енотовидные собаки, барсуки, хори. В годы, когда основной корм этих животных малочислен, роль амфибий как объектов питания возрастает. Питаясь разнообразнейшими беспозвоночными, земноводные накапливают в своем теле органические вещества, которые далее могут быть использованы более крупными позвоночными животными. Таким образом, предназначение амфибий состоит еще и в том, чтобы за счет своей жизни поддерживать в неблагоприятные периоды жизнь других животных.

Численность большинства видов лягушек во всех предназначенных для них местах обитания находится в определенном равновесии (несмотря на участие в пищевом рационе различных животных). Она обусловлена в основном огромной плодовитостью лягушек, что быстро восстанавливает понесенные потери. Кроме того, амфибии отличаются относительным долголетием особей. В той части земноводных, которой было суждено избежать опасностей и выжить, могут существовать бок о бок несколько поколений, дающих регулярно потомство таких же плодовитых амфибий.

Условия существования и распространение . Земноводные относятся к группе пойкилотермных (холоднокровных) животных, т. е. температура их тела непостоянна и зависит от температуры окружающей среды. Жизнь земноводных сильно зависит и от влажности окружающей среды.

Это определяется большой ролью в их жизни кожного дыхания, дополняющего, а иногда даже заменяющего несовершенное легочное дыхание. Голая кожа земноводных всегда влажная, поскольку диффузия кислорода может идти только через водную пленку. Влага с поверхности кожи постоянно испаряется, при этом испарение идет тем быстрее, чем меньше влажность окружающей среды. Испарение с поверхности кожи постоянно понижает температуру тела, и чем больше сухость воздуха, тем больше будет падать температура. Зависимость температуры тела от влажности воздуха в сочетании с пойкилотермностью («холоднокровностью») приводит к тому, что температура тела земноводных не только следует за температурой среды, как у рыб или пресмыкающихся, но, вследствие испарения, обычно ниже ее на 2—3° (эта разница при большей сухости воздуха может достигать 8—9°).

Большая зависимость земноводных от влажности и температуры обусловливает почти полное отсутствие их в пустынях и приполярных странах и, наоборот, быстрое увеличение числа видов по направлению к экватору и исключительное богатство их во влажных и теплых тропических лесах. Так, если на Кавказе водится 12 видов земноводных, то на огромных пространствах Средней Азии, превышающих Кавказ в 6 раз, живет только два вида — зеленая жаба и озерная лягушка. Лишь немногие виды проникают к северу до Полярного круга. Таковы травяная и остромордая лягушки и сибирский четырехпалый тритон.

Кожное дыхание у различных видов земноводных играет неодинаковую роль. Там, где дыхательная функция кожи невелика, кожа ороговевает и испарение с поверхности уменьшается, а следовательно, уменьшается и зависимость организма от влажности окружающей среды. Как правило, в связи со степенью участия кожи в дыхании стоит распределение видов по местам обитания.

К числу постоянно живущих в воде видов относятся среди наших земноводных уссурийский когтистый тритон и семиреченский тритон, у которых газообмен идет почти исключительно за счет одного кожного дыхания. Не отходят от водоемов на сколько-нибудь значительное расстояние наши зеленые лягушки, получающие более 50% необходимого для дыхания кислорода через кожу.

К сухопутным земноводным относятся почти все жабы, испаряющие с поверхности тела в два раза меньше воды, чем зеленые лягушки. Некоторые сухопутные земноводные значительную часть времени проводят, зарывшись в землю, как наша чесночница. Ряд видов живет на деревьях; примером типичной древесной формы служит квакша, водящаяся у нас в южных районах европейской части России, на Кавказе и Дальнем Востоке.

Особенность строения кожи земноводных имеет и еще одно экологическое следствие — представители этого класса не в состоянии жить в соленой воде с концентрацией, превышающей 1,0—1,5%, так как у них нарушается осмотическое равновесие.

Еще интересные статьи