Земноводные в науке
Аннотация
В курсовой работе освещено внешнее и внутреннее
строение земноводных, на примере лягушки рода Rana.
Название описываемой группы - ЗЕМНОВОДНЫЕ -
говорит о том, что эти животные, выходящие на сушу, не оторвались еще в полной
мере от жизни в воде. И на самом деле, многие из них продолжали вести водный
образ жизни, вылезая на сушу лишь на краткое время, или если и жили на суше, то
около воды, с которой они были постоянно связаны. Они, как и рыбы, откладывали
икру, весь цикл развития которой проходил в воде. Земноводные прошли лишь самые
первые этапы освоения суши, но именно поэтому их биология до сих пор
представляет огромный научный интерес, так как дальнейшая эволюция этих
животных, их полный отрыв от водной среды, положила начало для возникновения следующей
группы - высших позвоночных (пресмыкающихся). Впервые именно пресмыкающиеся
стали размножаться на суше в отрыве от воды. У них появились яйца с плотной
внешней оболочкой, предохраняющих их от высыхания и механических повреждений.
Благодаря этому в дальнейшем возникли новые группы высших позвоночных - птицы и
млекопитающие.
Курсовая работа составляет 24 страницы, включая
приложение. Количество
использованной литературы соответствует требованиям университета и составляет в
количестве 15 литератур.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
. Основная часть
.1 Внешнее строение
.2 Особенности скелета земноводных
. Внутреннее строение
.1 Пищеварительная система
.2 Дыхательная система
.3 Кровеносная система
.4 Выделительная система
.5 Обмен веществ
.6 Нервная система
.7 Органы размножения
. Земноводные в науке
.1 Происхождение и эволюция
земноводных
.2 Медицинское значение лягушек
.3 Земноводные в природе и жизни
человека
.4 Некоторые представители
Заключение
Список использованной литературы
Приложение к разделу Общие сведения
о земноводных
Введение
Древнейшие земноводные - ихтиостеги - обитали в
верхнем девоне около 300 - 320 миллионов лет назад. Эти примитивные амфибии
сохраняли еще очень много исходных и даже общих черт (признаков) с кистеперыми
рыбами (Рис. 1, 2). Поэтому происхождение земноводных от кистеперых рыб не
подлежит никакому сомнению. Изобилие и процветание этих животных было отмечено
в карбоне, триасе и кайнозое, когда они были представлены множеством
разнообразных форм. В то же время в юрском и меловом периодах произошло
замедление их развития, уменьшилась численность и видовое разнообразие. Однако,
начиная с верхнего карбона (в палеозое) и до конца триаса (в мезозое) амфибии
первенствовали в тогдашней фауне.
Земноводные, или амфибии, что в переводе с греческого
означает
двоякодышащие,
сильно отличаются от других позвоночных. Они появились на Земле более 300 млн.
Лет назад. В их жизни нужно различать два периода: на начальной стадии развития
они сходны с рыбами, а затем постепенно превращаются в животных с лёгочным
дыханием. Таким образом, в цикле развития земноводных имеет место превращение,
которое почти не встречается у других позвоночных, и наоборот, широко
распространено у низших, беспозвоночных.
В конце каменноугольного периода на Земле
появился один из представителей крупных земноводных мастодонзавр. Это был
крупный хищник, питавшийся почти исключительно рыбами, населявший пресноводные
водоемы (озера и болота). Он вел водный образ жизни. Его привычки и поведение
были весьма сходными с образом жизни обыкновенных лягушек. Он так же не мог
существовать без воды, лишь изредка и не надолго вылезал на сушу. Поэтому,
когда в пермском периоде климат стал менее влажным и водоемы, в том числе и
большие озера, стали высыхать и исчезать, началась массовая гибель
мастодонзавров, и к началу триаса этот крупный хищник исчез с лица Земли.
Название описываемой группы -земноводные -
говорит о том, что эти животные, выходящие на сушу, не оторвались еще в полной
мере от жизни в воде. И на самом деле, многие из них продолжали вести водный
образ жизни, вылезая на сушу лишь на краткое время, или если и жили на суше, то
около воды, с которой они были постоянно связаны. Они, как и рыбы, откладывали
икру, весь цикл развития которой проходил в воде. Земноводные прошли лишь самые
первые этапы освоения суши, но именно поэтому их биология до сих пор
представляет огромный научный интерес, так как дальнейшая эволюция этих
животных, их полный отрыв от водной среды, положила начало для возникновения
следующей группы - высших позвоночных (пресмыкающихся). Впервые именно
пресмыкающиеся стали размножаться на суше в отрыве от воды. У них появились
яйца с плотной внешней оболочкой, предохраняющих их от высыхания и механических
повреждений. Благодаря этому в дальнейшем возникли новые группы высших
позвоночных - птицы и млекопитающие.
Наверное, именно эта столь тесная взаимосвязь
земноводных с другими формами жизни определила мой выбор темы.
Цель моей работы заключается в исследовании
данного класса.
Актуальностью моей работы я считаю, проблемы экологии
современного мира, в частности влияние антропогенного фактора на окружающую
среду.
Задачи курсовой работы:
. Рассмотреть земноводных в связи с
различными условиями жизни
. Познакомиться с различными
группами земноводных
1. Основная часть
.1 Внешнее строение
Форма тела земноводных различна. Хвостатые
земноводные более сходны с рыбами, имеют сжатое с боков туловище и длинный
весловидный хвост; у других, бесхвостых или прыгающих (более 75% всех амфибий)
- туловище округлое или плоское, а хвост отсутствует.
На голове земноводных заметны два крупных
выпуклых глаза, пара ноздрей. Глаза и ноздри находятся у большинства видов на
возвышениях. Поэтому лягушка, например, может, не вылезая из воды, дышать
атмосферным воздухом и ориентироваться в окружающем её пространстве. В отличие
от рыб, глаза земноводных имеют веки. Верхнее веко подвижное, нижнее имеет вид
полупрозрачной мигательной перепонки. Веки защищают глаза от засорения и
способствуют их увлажнению.
У лягушек, жаб и большинства других бесхвостых
земноводных на голове видны барабанные перепонки, отделяющие от внешней среды
полость среднего уха (Рис. 12).
Конечности у некоторых амфибий отсутствуют
(червяги - Apoda), у других слаборазвиты или же наоборот, сильно развиты.
Большинство земноводных имеет по две пары ног (у хвостатых амфибий может быть
только одна пара). У бесхвостых земноводных задние ноги длиннее и сильнее
передних, что даёт возможность этим животным передвигаться прыжками. Между
пальцами задних ног бесхвостых развиты плавательные перепонки.
Особенность земноводных заключается в отсутствии
каких-либо твёрдых наружных покровов, поэтому они называются голыми гадами. У
них нет чешуй, как у рыб и пресмыкающихся, ни перьев, как у птиц, ни шерсти,
как у млекопитающих; большинство покрыты снаружи лишь голой кожей, и только у
очень немногих на коже имеются некоторые следы или подобия роговых образований.
Зато в коже земноводных есть образования нехарактерные для других позвоночных
Рис.11).
В соединительно-тканном слое кожи у некоторых
амфибий находятся небольшие капсюли, наполненные студенистым веществом; у
других образуются объёмистые полости, приспособленные для развития и
первоначального хранения зародышей. Наконец, у некоторых в коже иногда
появляются окостенения или твёрдые пластинки, похожие отчасти на рыбьи чешуйки.
Окраска у некоторых земноводных может меняться,
и обуславливается в большинстве случаев взаимным расположением и состоянием
особых пигментов клеток, заключённых в коже. Сжатие или расширение, изменение
формы, приближение к наружной поверхности кожи или удалением от неё - всё
придаёт ту или иную окраску коже и вызывается как изменением внешних условий,
так и внутренним раздражением.
Как в верхнем слое, так и во внутреннем у всех
земноводных находится очень много железок различной величины и различного
назначения. Наиболее интересны ядовитые железы. Они расположены в нижнем слое
кожи, имеют шаровидную или овальную форму, выделяют слизистую жидкость, в
которой находится ядовитое вещество. Амфибии, у которых более развиты такие
железы, могут произвольно увеличивать выделения секрета этих желез, и
употребляют как средство защиты. В настоящее время установлено, что яды
некоторых земноводных очень сильны, но для человека и крупных животных не
опасны, потому что содержаться в слизи лишь в незначительной примеси. Однако
этот яд может быть смертелен для многих животных. Впрыскивание яда жаб в кровь
маленьких птиц быстро убивает их; точно так же ядовитая слизь жаб, введённая в
кровь щенят, морских свинок, лягушек и тритонов, действует смертельно. У
некоторых жаб, а в особенности саламандр, очень развиты слизистые железы, из
которых они могут произвольно вызывать обильное выделение, даже брызжут каплями
ядовитой жидкости, именно с этим связано народное поверье, будто саламандра не
горит в огне.
Эластичная, очень тонкая и ничем не покрытая
кожа земноводных имеет большое значение в их жизни. Ни одна амфибия не пьёт
воду обыкновенным способом, а всасывает её исключительно через кожу. Вот почему
для них необходима близость воды или сырость. Лягушки, удалённые от воды,
быстро худеют, делаются вялыми и скоро погибают. Если к таким изнурённым
сухостью лягушкам положить мокрую тряпку, то они начинают прижиматься к ней
своим телом и быстро оправляются. Насколько велико количество воды, которую
всасывают лягушки через кожу, видно из следующего опыта Томсона. Он взял
обсохшую древесную лягушку и, взвесив, нашёл, что вес её равняется 95 граммам.
После этого он обернул её мокрой тряпкой, и через час она весила уже 152
грамма. Через кожу у амфибий вода всасывается и выпотевает. Также через кожу, в
которой находится огромное количество капилляров, осуществляется газообмен. В
закрытой жестяной коробке лягушка, окружённая влажной атмосферой, может прожить
20-40 дней, даже в том случае, если доступ воздуха в лёгкие прекращён. Дыхание
при помощи кожи осуществляется как в воде, так и на суше. Особое значение
кожное дыхание имеет в то время, когда земноводное долго находится в воде
(зимняя спячка, длительное пребывание в водоёме в случае опасности).
1.2 Особенности скелета земноводных
земноводный скелет лягушка
медицинский
Устройство скелета земноводных до некоторой
степени сходно с рыбами. Различают скелет головы, туловища и конечностей.
Скелет головы образован меньшим, чем у рыб, числом костей. Устройство черепа
разнообразно. Здесь можно заметить постепенное увеличение костных образований
за счёт хрящевых и соединительно-тканных. Характерным признаком всего класса
земноводных являются две сочленённые головки на затылочной части черепа,
которые соответствуют двум ямочкам первого шейного позвонка. Череп всегда
плоский, широкий, глазные впадины очень велики. Черепная коробка состоит из
затылочных костей, двух лобных, основной кости. В боковых стенках черепа по
большей части окостенение не происходит совсем, или же хрящ окостеневает
отчасти. Нёбные кости неподвижно соединены с черепом, на них точно так же, как
на сошнике и на клиновой кости, иногда сидят зубы. Нижняя челюсть состоит из
двух и более частей и никогда полностью не окостеневает. Лицевой отдел
значительно больше мозгового.
Позвоночник земноводных в связи с их
полуназемным образом жизни по сравнению с рыбами более расчленён. Он состоит из
шейного, туловищного, крестцового и хвостового отделов. У рыбообразных амфибий
позвонки совершенно такие же, как и у рыб; у других же развиваются позвонки с
сочленённой головкой впереди и ямочкой сзади, чем обуславливается полное
сочленение. Поперечные отростки позвонков у всех амфибий хорошо развиты, но
настоящие рёбра обыкновенно не развиваются, вместо них бывают лишь костные или
хрящевые придатки. Поперечные отростки у некоторых бывают очень длинные и
заменяют рёбра.
Шейный отдел образован одним позвонком, который
соединяется с черепом. Число туловищных позвонков у земноводных разное. У
некоторых видов, например у тритонов, с туловищными позвонками сочленяются
слаборазвитые рёбра.
Крестцовый отдел есть у большинства земноводных,
он состоит из одного позвонка. Хвостовой отдел у бесхвостых земноводных
небольшой (позвонки срослись в одну кость). У хвостатых - этот отдел выражен
хорошо.
Парные конечности земноводных резко отличаются
от парных плавников рыб. Если плавники рыбы - одночленные рычаги с собственной
мускулатурой. В скелете передней конечности земноводных различают плечевую
кость, кости предплечья и кисти, а скелете задней конечности - бедренную кость,
кости голени и кости стопы. Опорой передних конечностей служит скелет плечевого
пояса состоящего из парных лопаток, вороньих костей, а у большинства - ещё и
ключиц (Рис.3),. С поясом передних конечностей связана грудная кость, или грудина.
Опорой задних конечностей служит тазовый пояс, состоящий из тазовых костей,
которые соединяются с отростками крестцового позвонка или с отростками
последнего туловищного позвонка.
2. Внутреннее строение
.1 Пищеварительная
система
Состоит из ротовой полости, глотки, пищевода,
желудка и кишечника (Рис. 4). У земноводных более развит желудок, а в кишечнике
заметно выделяется двенадцатипёрстная, тонкая и толстая кишки. В
двенадцатипёрстную кишку открываются протоки печени вместе с протоком желчного
пузыря, в который открываются протоки поджелудочной железы. В тонкой кишке
происходит окончательное переваривание пищи и всасывание в кровь питательных
веществ. В толстой кишке скапливаются не переваренные остатки пищи. Толстая
кишка заканчивается прямой кишкой, называемой клоакой. Сюда же открываются
мочевой пузырь (обороняясь, лягушка может выпустить струю скопленной мочи),
мочеточники и яйцеводы (у самок).
Земноводные способны очень долгий срок выносить
голодание; жаба, посаженная в сырое место, может пробыть без пищи более двух
лет.
2.2 Дыхательная система
Большинство земноводных дышат при помощи лёгких
и кожи, (кожное дыхание рассматривалось выше). Лёгкие земноводных развиты слабо
и несовершенны. Они имеют небольшую внутреннюю площадь соприкосновения с
вдыхаемым воздухом. Лёгкие (Рис. 5) имеют вид продолговатых мешочков с тонкими
эластичными стенками, в которых разветвляется множество капилляров. Такие
лёгкие не могут полностью обеспечивать организм кислородом. Амфибии не
всасывают воздух, а заглатывают (Рис. 6). Животное увеличивает объём ротовой
полости, и в неё через ноздри входит воздух. Когда дно ротовой полости
поднимается к нёбу, ноздри закрываются и воздух проталкиваются через гортань в
лёгкие. В лёгких происходит газообмен: кислород проникает в капилляры, а
углекислый газ из крови переходит в воздух, который затем выводится наружу.
Лёгочное и кожное дыхание у земноводных развито
неодинаково. У тех, кто большую часть жизни проводит в воде, слабее развиты
лёгкие, а лучше кожное дыхание. Личинки земноводных дышат жабрами. У некоторых
хвостатых земноводных жабры сохраняются на всю жизнь.
2.3 Кровеносная система
В связи с наличием лёгких кровеносная система у
земноводных имеет более сложное строение, чем у рыб (Рис. 7). Сердце
земноводных состоит из трёх камер: двух предсердий и одного желудочка. Кровь из
всех органов собирается в вены и поступает в правое предсердие. В этой крови
содержится много углекислого газа и питательных веществ, поступающих из
кишечника. В левое предсердие приходит кровь из лёгких. Она богата кислородом.
При сокращении предсердий кровь выталкивается в
желудочек. Здесь она частично смешивается. От желудочка отходит крупная
артерия, она разделяется на ветви, несущие кровь по всем органам тела (это
большой круг кровообращения), и ветви, по которым кровь идёт к лёгким и коже
(это малый круг кровообращения). Таким образом, у земноводных, в отличии от рыб
не один, а два круга кровообращения - большой и малый.
В эритроцитах крови земноводных по-прежнему есть
ядра. Из-за их присутствия до органов доходит меньшее количество кислорода.
2.4 Выделительная
система
Выделительная система земноводных включает
продолговатые красно-бурые почки, которые располагаются в полости тела по бокам
позвоночника, мочеточники и мочевой пузырь. Выделяемые из крови ненужные для
организма вещества помочеточника поступают в клоаку, и удаляется наружу (Рис 9,
10).
2.5 Обмен веществ
Слаборазвитые лёгкие, кровеносная система со
смешанной кровью и эритроцитами, содержащими ядра, ограничивают поступление
кислорода к органам. Поэтому окислительные процессы в тканях идут медленно,
мало выделяется энергии. Вследствие этого температура тела земноводных
непостоянная. Земноводные относятся к холоднокровным животным.
Так же эти факторы влияют на образ жизни
амфибий. Все земноводные малоподвижны.
Мозг земноводных имеет простое устройство (Рис.
8). Он имеет удлинённую форму и состоит из двух передних полушарий, среднего
мозга и мозжечка, представляющего лишь поперечный мостик, и продолговатого
мозга. У земноводных сильнее развит передний мозг (далее в эволюции будет
наблюдаться именно развитие переднего мозга), но ещё нет коры головного мозга,
серого вещества, нервные клетки рассеяны по всей поверхности. Слабее мозжечок.
Слабое развитие мозжечка связано с однообразием двигательных реакций
земноводных. Спинной мозг развит гораздо лучше, чем головной.
В основе поведения земноводных преобладают
безусловные рефлексы, а условные вырабатываются после длительного сочетания
безусловных и условных раздражителей.
Из чувств более развиты зрение, слух, обоняние.
Язык у большинства амфибий хорошо развит и у лягушек существенно отличается от
языка других позвоночных тем, что прикреплён не задним, а передним концом и
может выбрасываться изо рта.
Зубы приспособлены лишь к схватыванию и к
удерживанию добычи, но не могут служить для её разжёвывания.
2.7 Органы размножения
земноводных
Земноводные - раздельнополые животные. Яичники
самок и семенники самцов располагаются в полости тела (Рис.9,10).
Время и место размножения земноводных. После
зимней спячки все земноводные (за редким исключением) скапливаются в пресных
водоёмах. Вскоре самки начинают откладывать икру. Одни из них, например, бурые
лягушки, откладывают недалеко от берега водоёма - на мелких, прогреваемых
участках. Другие, например, зелёные лягушки, откладывают икру на большой
глубине, чаше всего среди водных растений. У лягушек икра склеивается в большие
комки, у жаб - в длинные шнуры. Тритоны помещают одиночные яйца (икринки) на
листья или стебли водных растений. Оплодотворение у большинства земноводных
наружное. При этом самцы выпускают в воду жидкость со сперматозоидами. После
оплодотворения в икринках развиваются зародыши.
Земноводные относятся к анамниям, то есть их
икринки не имеют амниотической жидкости, это связано с развитием в водной
среде. Но, тем не менее, яйца окружены, бывают толстым слоем прозрачного
студенистого вещества. Эта оболочка имеет большое значение для зародыша. Она
предохраняет зародыш от высыхания, механических повреждений, препятствует сближению
икринок между собой, тем самым улучшая доступ кислорода, также она защищает их
от поедания другими животными; действительно очень немногие птицы в состоянии
проглотить студенистый комок лягушачьей икры; также сама оболочка предохраняет
яйца и от нападения рыб, моллюсков и водяных насекомых. Кроме того, эта
оболочка как линза собирает солнечные лучи на развивающемся зародыше. Сами
икринки чёрные, поэтому хорошо поглощают тепло солнечных лучей, необходимое для
развития зародыша.
Развитие зародыша. После того как зародыш
закончит первоначальные стадии своего развития, (это происходит примерно через
неделю - у лягушек, жаб - или две-три - тритонов), личинка прорывает
студенистую оболочку, питаясь её, и начинает вести в воде самостоятельную
жизнь. Личинка имеет плоскую приплюснутую головку, округленное тело и
веслообразный хвост, отороченный сверху и снизу кожистым плавником. На голове
отрастают первоначальные наружные жабры в виде древовидных разветвлённых
отростков. Через некоторое время, эти жабры отпадают, и вместо них образуются
внутренние жабры. Тело ещё более сужается, хвостовой плавник увеличивается, и
постепенно начинают развиваться конечности; у головастиков-лягушек вырастают
сначала задние, а потом передние конечности, у саламандр - наоборот. Головастики
питаются сначала преимущественно растительной пищей, но постепенно более и
более переходят к животной. В то же время происходят изменения и в организации
всего тела: хвост, который сначала является единственным органом движения, по
мере развития конечностей теряет своё значение и укорачивается; кишечник
становится короче и приспосабливается к перевариванию животной пищи;
заостряются роговые пластинки, которыми вооружены челюсти головастика,
постепенно исчезают и заменяются настоящими зубами. Всё укорачивающийся хвост,
наконец, - и головастик превращается во взрослую лягушку (Рис. 13, 14).
В развитии мозга и органов чувств земноводных
замечается большое сходство с рыбами. Сердце образуется у личинок очень рано и
тотчас же начинает действовать. Аорта проходит в жаберные дуги и разветвляется
сначала в наружных жабрах, а позднее и во внутренних. Обратно кровь течёт по
вене, идущей вдоль хвоста, а затем разветвляется на поверхности желточного
пузыря и через желточные вены возвращается обратно в предсердие.
3. Земноводные в науке
.1 Происхождение и
эволюция земноводных
В верхнем девоне от пресноводных
кистеперых рыб обособились первые земноводные - ихтиостегиды - Ichthyostegalia.
Видимо, уже в верхнем девоне они дали начало двум подклассам земноводных - тонкопозвонковых
и дугопозвонковых, - господствовавших в наземной фауне каменноугольного периода
и вытеснивших пресноводных кистеперых рыб <#"791252.files/image001.jpg">
Рисунок 1. Древнее земноводное
Рисунок 2. Скелет передней конечности кистепёрой
рыбы и древнего земноводного
Рисунок 3. Плечевой пояс земноводных Рисунок 4.
Пищеварительная система лягушки
Приложение В
Рисунок 5. Лёгкие земноводного Рисунок 6. Схема
вдоха и выдоха лягушки
Рисунок 7. Кровеносная система лягушки
Приложение С
Рисунок 8. Нервная система лягушки
Рисунок 9. Органы размножения и выделения самца
лягушки
Рисунок 10. Органы размножения и выделения самки
лягушки
Приложение D
Рисунок 11. Строение кожи земноводных
Рисунок 12. Строение головы и ноги лягушки
Рисунок 13. Развитие тритона Рисунок 14.
Развитие лягушки.
Приложение E
Настоящие лягушки (род)
<#"791252.files/image018.jpg"> <#"791252.files/image019.jpg"> <#"791252.files/image020.jpg"> <http://dic.academic.ru/pictures/wiki/files/66/Bullfrog_001.jpg>
Лягушка-бык
<http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1357220> (Ranacatesbeiana)