Земноводні. Особливості організму
Жданова Т. Д.
Земноводних вважають всюдисущими тваринами, оскільки
цим практично голим створінням дана можливість жити і робити
потомство в самих різних водних середовищах і, як не дивно, майже у всіх
частинах світу (крім Антарктиди). Амфібіям «підвладні» неймовірно складні
умови проживання, у тому числі в солоних водоймах, в посуху і мороз. Їх можна
виявити в Гімалаях на висоті 4500 м і під землею, в пустелях і за Полярним
колом. Звичайно, найбільше видів земноводних мешкає в тропічних країнах,
де тепло, волого і рясніє їжа. У холодних і сухих районах на суші
проживають представники зовсім небагатьох видів. Але саме вони з особливою
наочно демонструють, якими феноменальними можливостями наділені такі,
здавалося б, зовсім беззахисні тварини, для успішної життєдіяльності в
найширшому діапазоні природних умов. При цьому амфібії саме не «виживають»,
як прийнято вважати, в середовищі, складною для більшості тварин, а живуть тією
повноцінним життям, особливості якої записані в їх генетичній програмі.
Приклад вродженої здатності зберігати життєдіяльність після різного роду
«Критичних» впливів демонструють хвостаті амфібії. Можна заморозити в
воді саламандра або тритона, але варто тільки розтопити лід, і тварини
перетворюються, виявляючи повну готовність продовжувати життя. Проте слід мати
на увазі, що ці генетично обумовлені можливості аж ніяк не безмежні.
Вони мають свою специфіку, поставлені конкретні межі, характерні для кожного
виду і спільноти земноводних. Розглянемо докладніше дивовижні можливості
організму цих «земно» - «водних» тварин.
Специфічність організму амфібій
У будові організму і поведінці будь-яких живих істот
враховані всі особливості умов проживання в своїй екологічній «ніші». Особи
кожного виду необхідно і дано саме її специфічне пристрій організму. Це
повною мірою відноситься і до земноводним, які на стадії личинок або дорослих
особин покликані жити в умовах і суші, і води (або вологого середовища). Причому,
якщо вікова зміна водного середовища на сушу пов'язана з цілеспрямованою, часто
найглибшої перебудовою організму амфібій, то при періодичній зміні середовища
відбувається автоматичне переключення з одних органів і систем
життєзабезпечення на інші, необхідні в даний момент. Наприклад, навесні, у
період розмноження, більшість сухопутних видів, використовуючи ставів, щоб
ікрометання, переходить до способу життя, властивому водним амфібіям. Або ж восени
зимуючих на суші водні амфібії зближуються з поведінки з сухопутними видами.
Вони залишають воду і, сховавшись на зиму в захищених місцях суші, впадають в
тривалу сплячку.
Як відомо, характеристики води і суші різко
відрізняються. Ці відмінності стосуються всіх факторів середовища. У водному середовищі умови
вологості постійні, а на суші вони мають різкі добові та сезонні коливання.
Причому, на більшій частині земної поверхні вологість порівняно невелика.
Ці умови дуже істотні для амфібій, які є вологолюбними тваринами.
Значні і температурні коливання. Якщо у воді вони не перевищують 25-300, то
на суші сезонні коливання можуть бути понад 1000 С. Дуже велике значення для
дихання земноводних має різниця в кількості кисню середовища їх проживання. У
повітрі воно приблизно в 10 разів більше, ніж у воді. У водному середовищі потрібні
невеликі зусилля для підтримки тіла, а з виходом на сушу ці зусилля
значно зростають. Змінюється і положення точки опори. На суші - це
земля, розташована внизу. Щільна ж середу води, від якої можна
відштовхнутися, оточує амфібію з усіх боків. У водному і повітряному середовищах
різні і закони поширення звуку та світла.
Судячи з наведених показників середовищ, бути мешканцями
двох стихій, тобто перебувати то в одному середовищі, то в іншій зовсім не просто.
Однак активна життєдіяльність амфібій можлива завдяки специфічності
анатомії, фізіології і всіх чітко координуються найскладніших систем організму.
Одним з численних прикладів може служити універсальна система
«Включення» і «вимкнути» потрібних органів при диханні жаби в момент зміни
середовища. Поки амфібія знаходиться у воді, вона дихає шкірою, але як тільки
виявляється на суші - включається система дихання легкими і слизовою оболонкою
рота. Ця дивовижна система діє так, що при кожному пірнанні
«Включені» органи жаби автоматично відключаються.
Різноманіття водних середовищ
Більшість земноводних використовує як водної
середовища проживання й розмноження прісні водойми. При цьому особи різних видів користуються
саме тими водними ресурсами Землі, на які «настроєний» їх організм. Одні з
них займають тихі заводи, непроточні озера, ставки і навіть калюжі та канави.
Інші здатні жити тільки у бурхливих гірських річках. Третім дано займати все
яруси тропічного лісу - від заболочених низин до мікроводоемчіков в пазухах
деревної листя, що заповнюються водою в період тропічних злив. Четверті --
мешканці сухих прерій і пустель, повністю облаштовані для активної
життєдіяльності там в «сезон дощів».
Проживання земноводних поблизу водойм в умовах
щодо вологої атмосфери забезпечує їх шкірне дихання і збереження
вологи в організмі. Віддалені від води, вони швидко худнуть, але залишаються
життєздатними при втраті до 50% маси і навіть більше. Така лабільність в
щодо вмісту води в організмі - чудовий дар всюдисущим амфібіям.
Завдяки цьому вони здатні виживати в умовах з різкими коливаннями
вологості. А якщо до виснажений від сухості шкіри земноводного докласти що-небудь
вологе, тварина швидко «приходить до тями». Адже амфібії «п'ють» воду саме
шкірою. В одному з дослідів деревна жаба масою 95 г, після укутування мокрій
ганчіркою збільшила масу до 152 г.
Але не тільки прісна вода - колиска всюдисущих
земноводних. Серед них є представники деяких видів, які наділені
здатністю жити в солонуватою і навіть в солоній воді. Наприклад, зелені
жаби, жаби-ага, трав'яні жаби і деякі види саламандр можуть успішно
розмножуватися в слабосоленої воді. Виведення з організму надлишків солей у цих
амфібій відбувається за рахунок спеціальних фізіологічних процесів. А найкращим
чином для життя в солоній воді облаштовано філіппінська жаба. Вона мешкає в
зоні прибою і ховається в норах крабів. Її пуголовки вільно плавають у воді,
більш солоною, ніж в Чорному морі.
Можливості для збереження води в організмі
Багато земноводні наділені прекрасними можливостями
запобігання організму від втрати вологи в посушливу пору. При цьому для кожного
виду існують як свій специфічний спосіб, так і індивідуальні пристрої
для збереження води в організмі. Наприклад, при висиханні рідного водоймища
інстинкт самозбереження сирена - хвостатий амфібії одного з видів, що включає
складний комплекс чудово координуються поведінкових актів, різних
органів і фізіологічних процесів. По-перше, сирен за допомогою своїх органів
руху глибоко заривається в прибережний грунт. По-друге, спеціальні
пристрою в його організмі починають виробляти і виділяти на поверхню шкіри
особливу слиз. В суміші з глиною вона покриває все тіло хвостатий амфібії,
«Передбачливо» залишивши вільної тільки ротовий отвір. Утворений
захисний кокон, подсохнув, оберігає тварину від подальшого висихання.
По-третє, в роботу включаються процеси окислення жиру, який запасіться заздалегідь
у більш угодованих, а тому досить життєздатних, особин. При окисленні
утворюється вуглекислий газ, вода і вивільняється енергія. По-четверте, ця вода
цілеспрямовано прямує організмом до органів, які найбільше страждають від
її нестачі. По-п'яте, звільнена енергія не зникає, а зараз включається
в роботу з підтримки серцевої діяльності і працюють в економному режимі
процесів життєдіяльності. Всі ці заходи і чітко координовані процеси,
призначені для збереження життя амфібії в критичній ситуації, дозволяють
їй провести в стані заціпеніння більше року і дочекатися рятівної вологи.
Подібна спадкова програма дозволяє пережити
періоду посухи і смушкова лопатоногі - американському родичу наших
землянку. На першому етапі амфібія заривається в піщану землю на глибину більше
1 метра за допомогою лопатоподібні виростів задніх ніг. На наступному етапі
організм оточує себе водонепроникним коконом, скидаючи кілька шарів
шкіри, і впадає в сплячку. Обмін речовин у нього сповільнюється до сигналу, який
принесуть органам почуттів довгоочікувані опади. Тоді кокон по команді
аналізаторів лопне, а рештки тварина вибереться на поверхню для активної
життєдіяльності та продовження роду.
Жаби в основному добре переносять посушливу пору
завдяки двом чудесним пристроїв їх організму - захисної шкірі і досить
потужним легким. По-перше, шкіра жаби сама по собі малопроніцаема і перешкоджає
випаровування води. А по-друге, жаби дані добре функціонуючі легені, що
дозволяє, на відміну від інших безхвостих амфібій, менше залежати від кожного
дихання.
Одна з деревних жаб теж наділена
вологонепроникної шкірою, але, що дивно, генетична програма
побудови та функціонування її організму «знає», коли від такої шкіри слід
позбутися. Зберігає вологу шкіра служить жабі тільки в суху погоду, щоб
та без особливої шкоди для свого здоров'я могла проводити кілька годин під
гарячими сонячними променями. При перших же зливах амфібія починає линяти. На зміну
захисної шкірі організм виробляє звичайну для даного виду проникною для води
легку шкіру. У неї і «вдягається» жаба до наступної посухи. Тоді «мудрий»
організм знову виготовить їй захисну шкіру.
Як поповнити вологу?
Коли втрата вологи все-таки переходить допустимі
межі, земноводні цілеспрямовано відправляються шукати більш вологий ділянку
грунту. Притулившись до нього черевцем, тварини вбирають у себе вологу, подібно
бібулі. Амфібії здатні поглинати воду і всієї шкірою. Для цього
представники деяких видів наділені, наприклад, чудовими пристроями --
реберних борозенками. Ті утворюють найтонші поглиблення в шкірі і працюють як
капілярні потужні насоси, забезпечуючи високоефективний спосіб витягу
води. А коли земноводні знаходяться на суші, організм змінює спеціалізацію цих
пристроїв. Вони переходять на іншу роботу - транспортування води з черевної
сторони в інші частини тіла для його рівномірного зволоження
Спеціальним пристроєм для всмоктування води з трохи
вологого грунту (Водозаборник) в жаб і особливо жаб є так зване
«Тазове пляма», пронизаний кровоносними судинами. У юних нірних лопатоногі,
американських родичів наших часничниця, таке тазове пляма зовсім
маленьке і займає всього 5% всієї поверхні тіла. Однак його усмоктувальна
здатність у 18 разів вище, ніж у решті шкіри. Завдяки такому
«Водозабірні пристрої» молоді амфібії здатні полювати вдень під час
літньої спеки. Сидячи на трохи вологої землі, вони всмоктують таку ж кількість
води, яке випаровує інша частина їх тіла.
Як недолік, так і надлишки води шкідливі для
організму амфібій, особливо в юному віці. Виявляється, жабенят ставкової,
озерної та далекосхідної жаб, а також молоді сіркою і зеленої жаби, щоб
не загинути від надлишку вологи в організмі, можна залишатися у водоймі, як
тільки вони розлучаться з хвостом і зябрами. Тільки для старших земноводних
вода стає безпечною. Це пов'язано з тим, що в жаб і жаб з'являються
ті ж кошти, які їм будуть необхідні для запобігання від випаровування
вологи в суху погоду. Такими універсальними засобами є захисна шкіра і
спеціальні виділення шкірних залоз, що утворюють тонку поверхневу плівку.
Можливості для проживання в пустелі
Звичайно процес розвитку пуголовків у водоймах триває
цілий сезон, оскільки він супроводжується дуже складними перебудовами всього
організму. У деяких випадках, як у саламандр гірських видів і тритонів на
півночі, дитинство затягується на два-три роки. А у земноводних - жителів спекотних
країн, організм «налаштований» на прискорені процеси розвитку. Це пов'язано з
сезонами дощів. Так, пуголовки деяких видів пустельних жаб завершують їх за
9-11 днів!
Приклад прискореного розвитку можуть продемонструвати
представники одного з австралійських видів земноводних, які теж
виробляють потомство в пустелі. Їхній організм забезпечений спадкової програмою
із синхронного взаємодії часу для відкладання ікри і розвитку молоді з
періодом дощів у місцях проживання цих амфібій. Адже в пустелях Австралії дощ
може випасти лише раз на два роки. Але лише така подія відбудеться, жаби
активно піднімаються зі своїх підземних сховищ на поверхню і метають ікру в
утворилися калюжі. І перш, ніж ці калюжі просохнуть, пуголовки встигав не
тільки з'явитися на світ, а й перетворитися на жаб. А оскільки вони не можуть
жити без води, то впадають в сплячку, попередньо закопати в землю (як
інші жаби зариваються в мул до настання зими). Минає рік або два, поки
знову піде дощ. Тоді молоді жаби, отримавши сигнал від своїх
аналізаторів, прокидаються і зараз виходять на поверхню, як і їхні батьки,
щоб дати початок новому поколінню.
Життя в умовах нестатку кормів
Факти говорять, що жаба, посаджена в сире місце,
може витримати без їжі більше двох років. Це пов'язано з тим, що організм
амфібій наділений численними можливостями для життя в таких критичних
ситуаціях, як нестатку кормів.
Для підтримання своєї життєдіяльності земноводним --
європейським жителям, потрібно зовсім небагато їжі. Попоївши один раз на день,
представники багатьох видів задовольняють цим свою потребу в енергії.
Хороший апетит у амфібій спостерігається тільки влітку і точно збігається з періодом
найбільш активного розмноження споживаних ними комах та інших
безхребетних. Земноводні з теплих країн активні весь рік і набагато
прожорливее мешканців місць з помірним кліматом. Адже численність і
відтворення їх об'єктів харчування не припиняється весь рік. Багато їсть,
наприклад, жаба-бик. Вона відчуває себе ситого при масі поглинання їжі до 35
% Від своєї ваги. Відома своєю ненажерливістю і одна з квакша Австралії. При
довжині свого тіла 10,5 см цей хижак з однаковим азартом полює за
комахами, рибками, амфібіями, ящірками, мишами, птахами. А п'ятипалі Свистун
- Безхвостих південноамериканська амфібія, віддалений родич наших жаб,
харчується навіть кажанами.
У несприятливі посушливі або холодні періоди
комах буває мало, але амфібії не гинуть від голоду, а лише перестають рости.
Коли ж з'являється багато їжі, вони їдять до насичення і швидко ростуть. А
представники північних видів ще й забезпечені механізмом відкладання жиру «про
запас », щоб пережити холодну зиму. За рахунок чого можлива життєдіяльність
амфібій, наприклад, у нестатку кормів при похолоданні? Як не дивно, але в силу
того, що земноводні - холоднокровні тварини. Адже амфібіям НЕ уготована
участь, як теплокровних, вести постійну боротьбу за підтримання температури
свого тіла на певному рівні. Їх організму потрібно тільки трохи підтоплювати
свою «піч» харчовим біопаливом. Аби компенсувати невеликі втрати при
її охолодженні. У той же час теплокровні тварини змушені продукувати в
30-40 разів більше тепла. При такому економному витрачання енергії земноводні
можуть споживати набагато менше їжі і переносити тривалі періоди голодування.
Під час похолодання, коли безхребетних корм амфібій ховається, у земноводних
просто пропадає апетит. І чим холодніше стає, тим на більш тривалий
термін розтягуються процеси вироблення енергії. При температурі тіла амфібії 150
С вони переварюють вечеря 4 дні, а при +120 С - 7 днів.
Добова і сезонна циклічність
Земноводні не дані морфологічні і фізіологічні
можливості для підтримки постійної температури тіла, тобто вони відносяться
до холоднокровним твариною. Але холоднокровно - не недолік, як вважають
багато хто, а необхідна властивість організму земноводних. Воно забезпечує
всюдисущим амфібіям свої переваги перед теплокровними тваринами, розширюючимежі існування в складних і мінливих умовах. Адже холоднокровні амфібії
не залишені «напризволяще», а наділені безліччю прекрасних, чітко і
цілеспрямовано діючих механізмів, що дозволяють їм проживати в місцях,
несприятливих за температурним і вологісним параметрам, а також з
обмеженою забезпеченістю їжею.
Одним з таких «мудрих» механізмів, закладених в
організмі земноводних, є добова та сезонна циклічність, заснована на
правильно чергується зміни періодів активності і спокою. В умовах різко
мінливих добових і річних температур і вологості, що характерно для
більшої частини суші, амфібії багатьох видів не можуть у будь-який час здобувати собі
прожиток. Тому їх організм «налаштований» на активність саме в періоди з
найбільш оптимальними умовами середовища. Така циклічність дозволяє земноводним
проживати в тих географічних областях, де сприятливі для них умови
існування становлять лише певну, часто малу частину часу.
Циклічність пов'язана з біоритмами завдяки «вмонтованим» в організм тварин
загадковим «біологічних годин». У тропічних країнах циклічність майже не
спостерігається у зв'язку незмінно достатньою вологістю і сталістю
температури.
Організм земноводних, що відносяться до холоднокровним
тваринам, для підтримки життя розрахований на сонячне тепло і тепло води. Вода
має чудову властивість його поступово накопичувати і довго, як в термосі,
зберігати при похолоданні. Коли наближається зимова пора, температура
навколишнього середовища та води значно знижується, в організмі, наприклад, жаб
включається механізм підготовки до сну. Їх кров загусає, всі життєві
процеси сповільнюються, і амфібії приймаються шукати безпечне у всіх
відносинах місце для сплячки. Пошуки координуються з допомогою генетично
закладених знань і набутого досвіду. Вони направляють жаб багатьох видів
для зимівлі саме в той водойму, де вода не промерзає до дна. До таких місць
зимівлі цілі популяції амфібій добираються здалеку і закопуються глибоко в
іл. Спадкова інформація «підказує» земноводним, що можна забратися і
в розкладаються колоди або листя, щоб що виділяється при розпаді тепло рятувало
їх від особливо низьких температур.
Але якщо все ж таки будь-які різкі зміни погодних
або інших умов призводять до вимирання великої кількості жаб, то
існує таємничий регулює механізм збереження їх популяції. У
наступному поколінні обов'язково народиться більше самок, ніж самців. А значить у
той період, коли вони підростуть і придбають здатність до розмноження, буде
відкладено набагато більше ікри, ніж зазвичай. Цей цілеспрямований механізм
здійснює зовнішній контроль над всією популяцією, в результаті чого відбувається
відновлення чисельності амфібій.
Можливість проживання за Полярним колом
Висока холодостійкість деяких земноводних
забезпечує їх нормальну життєдіяльність в «північній ніші». Рідкісними
показниками відрізняються, наприклад, деякі углозуби. Організму цих сибіряків
дана здатність жити навіть за Полярним колом і витримувати температури до
-160С, а при +20 С їм досить тепло. І навіть їх нерест починається при
потепління води лише до 4 - +50 С. Відзначено випадки, коли знайдені після
столітнього перебування у вічній мерзлоті углозуби, благополучно оживали.
Такі безхвості амфібії, як жаби і жаби деяких
видів теж здатні жити за Полярним колом. Життєву активність при нульовій і
негативній температурі їм допомагають зберігати чудові добавки до крові
на основі глюкози, що нагадують за своєю дією відомий автолюбителям
«Антифриз». Усі фізіологічні процеси організму цих земноводних «налаштовані»
на повноцінну життєдіяльність особи в суворих умовах, включаючи розмноження
в ставках, частково покритих льодом. Як це не дивно, але організм
представників одного з американських «північних» видів теплолюбна сімейства
квакша також спеціально виробляє «антифриз», до складу якого входить
гліцерин. Він дозволяє амфібіям жити при температурах нижче нуля.
Здатність цих тварин жити в найсуворіших
умовах просто незбагненна. Все розраховано і влаштовано таким чином, що голі
і холоднокровні земноводні живуть і роблять потомство не гірше закутані в
хутра ссавців. З покоління в покоління амфібії передають дане ним
унікальний пристрій організму і дивовижні здібності!
Список літератури
Для підготовки даної роботи були використані
матеріали з сайту http://www.portal-slovo.ru/
