Земноводные: общая характеристика класса

Земноводные, или амфибии (лат. Amphibia), — класс позвоночных четвероногих животных, занимающих промежуточное положение между рыбами и пресмыкающимися. Для них характерно двойное дыхание (жаберное и легочное/кожное), размножение в водной среде и развитие с метаморфозом. Большинство видов обитает вблизи пресных водоемов, ведя полуводный образ жизни. Наука, изучающая земноводных, называется батрахологией (раздел герпетологии).

Эволюция и происхождение

Земноводные произошли от кистеперых рыб в девонском периоде (около 370–360 млн лет назад). Переход к наземному существованию стал возможен благодаря появлению конечностей с пальцами, легочного дыхания и изменению строения кровеносной системы. Древнейшими известными амфибиями считаются ихтиостега и акантостега, сочетавшие признаки рыб и наземных животных. Расцвет группы пришелся на каменноугольный и пермский периоды, когда доминировали крупные хищные стегоцефалы. Современные отряды земноводных сформировались в мезозое. В настоящее время класс насчитывает около 8,5 тысяч видов.

Особенности строения и физиологии

Тело земноводных покрыто гладкой, богатой железами кожей, лишенной чешуи (за исключением червяг, у которых есть кожные чешуйки). Кожа выполняет важную дыхательную функцию, особенно у хвостатых и бесхвостых амфибий. Слизь, выделяемая железами, увлажняет покровы и у многих видов содержит токсины, защищающие от хищников.

Скелет включает череп, позвоночник и конечности. Позвоночник разделен на шейный, туловищный, крестцовый и хвостовой отделы. Передние конечности обычно имеют четыре пальца, задние — пять. Мускулатура дифференцирована, обеспечивает сложные движения.

Кровеносная система замкнутая, сердце трехкамерное (два предсердия и один желудочек). Кровь смешанная, что снижает интенсивность обмена веществ. Температура тела непостоянна (пойкилотермия), зависит от температуры окружающей среды. Нервная система представлена головным мозгом с более развитыми передним отделом и мозжечком по сравнению с рыбами. Органы чувств: глаза с подвижными веками, органы слуха (внутреннее ухо и барабанная перепонка), обоняние и боковая линия у личинок.

Пищеварительная система заканчивается клоакой. Взрослые особи — хищники, питающиеся беспозвоночными; личинки часто фильтруют пищу или растительноядны. Выделительная система представлена туловищными почками, продукты обмена выводятся с мочой.

Размножение и развитие

Размножение земноводных, как правило, происходит в воде. Оплодотворение чаще наружное (у бесхвостых) или внутреннее (у хвостатых и безногих). Самки откладывают икру, лишенную плотной оболочки. Из икры вылупляются личинки (головастики у бесхвостых), которые дышат жабрами и ведут водный образ жизни. В ходе метаморфоза у личинок формируются конечности, легкие, исчезают жабры и хвост (у бесхвостых), изменяется строение сердца и органов чувств. Продолжительность личиночной стадии варьирует от нескольких недель до нескольких лет (у некоторых саламандр). Ряд видов (аксолотль) способен к неотении — размножению на личиночной стадии.

Классификация

Современный класс земноводных включает три отряда:

• Бесхвостые (Anura) — наиболее многочисленный отряд (свыше 7 тысяч видов). Включает лягушек, жаб, квакш, жерлянок. Характерны прыгательные конечности, отсутствие хвоста во взрослом состоянии.
• Хвостатые (Caudata/Urodela) — около 700 видов. Саламандры, тритоны, сирены. Имеют удлиненное тело и хвост, конечности примерно равной длины.
• Безногие (Gymnophiona/Apoda) — около 200 видов. Червяги, обитающие в тропиках. Тело червеобразное, конечности отсутствуют, ведут роющий образ жизни.

Распространение и среда обитания

Земноводные распространены на всех материках, кроме Антарктиды. Наибольшее разнообразие наблюдается во влажных тропических лесах. В России фауна насчитывает около 30 видов, включая обыкновенную и сибирскую лягушек, жабу, тритонов и сибирского углозуба. Большинство видов приурочено к пресным водоемам или влажным местообитаниям, однако существуют и пустынные формы, активные в сезон дождей. В умеренных широтах амфибии впадают в зимнюю спячку.

Экологическое значение и охрана

Земноводные играют важную роль в пищевых цепях, регулируя численность беспозвоночных и служа кормом для рыб, птиц и млекопитающих. Они являются биоиндикаторами состояния экосистем из-за проницаемой кожи и двойного образа жизни. С конца XX века наблюдается глобальное сокращение популяций амфибий, вызванное разрушением мест обитания, загрязнением водоемов, хитридиомикозом (грибковым заболеванием) и изменением климата. Более 40% видов находятся под угрозой исчезновения. В Красную книгу России занесены кавказская крестовка, малоазиатский тритон, уссурийский когтистый тритон и другие виды. Для сохранения земноводных создаются охраняемые территории, разрабатываются программы разведения в неволе и мониторинга популяций.

Значение для человека

Земноводные имеют научное и практическое значение. Они используются в биологических исследованиях (в том числе в классической физиологии — опыты на лягушках), в медицине (кожные секреты некоторых видов изучаются как источник антибактериальных и обезболивающих веществ). Отдельные виды употребляются в пищу (лягушачьи лапки в кухне Франции и стран Азии). В террариумистике популярны экзотические виды, такие как древолазы и квакши.

Интересные факты

• Самая крупная современная амфибия — китайская исполинская саламандра, достигающая длины около 1,8 метра.
• Самая маленькая лягушка — Paedophryne amauensis с длиной тела около 7,7 мм.
• Древолазы и листолазы из семейства Dendrobatidae вырабатывают одни из сильнейших природных ядов (батрахотоксин).
• Обыкновенная жаба способна выделять токсичный секрет околоушных желез, отпугивающий хищников.
• Некоторые виды лягушек (например, веслоноги) способны планировать между деревьями благодаря перепонкам на лапах.

Источники

• Жизнь животных. Том 5. Земноводные и пресмыкающиеся / под ред. А. Г. Банникова. — М.: Просвещение, 1985.
• Кузьмин С. Л. Земноводные бывшего СССР. — М.: Товарищество научных изданий КМК, 2012.
• Ананьева Н. Б., Боркин Л. Я., Даревский И. С., Орлов Н. Л. Энциклопедия природы России: Земноводные и пресмыкающиеся. — М.: ABF, 1998.
• AmphibiaWeb: Information on amphibian biology and conservation. — University of California, Berkeley.