Почему пресмыкающиеся откладывают яйца. Класс пресмыкающиеся. Половые органы и размножение пресмыкающихся
Класс пресмыкающиеся или рептилии (Reptilia) Пресмыкающиеся по сравнению с земноводными представляют собой следующий этап приспособления позвоночных животных к жизни на суше. Это первые настоящие наземные позвоночные, характеризующиеся тем, что размножаются на суше яйцами, дышат только легкими, механизм дыхания у них всасывательного типа (при помощи изменения объема грудной клетки), хорошо развиты проводящие дыхательные пути, кожа покрыта роговыми чешуйками или щитками, кожных желез почти нет, в желудочке сердца имеется неполная или полная перегородка, вместо общего артериального ствола от сердца отходят три самостоятельных сосуда, почки тазовые (метанефрос). У пресмыкающихся увеличивается подвижность, что сопровождается прогрессивным развитием скелета и мускулатуры: меняется положение различных отделов конечностей по отношению друг к другу и к телу, укрепляются пояса конечностей, позвоночник расчленяется на шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой отделы, увеличивается подвижность головы. Череп пресмыкающихся, как и у птиц, в отличие от других позвоночных животных, соединяется с позвоночником одним (непарным) мыщелком. В скелете свободных конечностей характерны межзапястные (интеркарпальные) и межпредплюсневые (интертарзальные) сочленения. В поясе передних конечностей у них есть своеобразная покровная кость-надгрудинник. К примитивным особенностям пресмыкающихся как обитателей суши следует отнести наличие двух дуг аорты, смешанную кровь в артериях туловищного отдела, низкий уровень обмена веществ и непостоянную температуру тела. Современные пресмыкающиеся представляют собой лишь разрозненные остатки богатого и разнообразного мира рептилий, населявшего Землю в мезозойскую эру.
Сейчас насчитывается около 7000 видов рептилий, т. е. почти втрое больше, чем современных земноводных. Ныне живущих пресмыкающихся делят на 4 отряда:
Чешуйчатые;
Черепахи;
Крокодилы;
Клювоголовые.
Наиболее многочисленный отряд чешуйчатых (Squamata), включающий около 6500 видов,-- единственная ныне процветающая группа пресмыкающихся, широко распространенная по земному шару и составляющая основную массу рептилий нашей фауны. К этому отряду относятся ящерицы, хамелеоны, амфисбены и змеи.
Значительно меньше черепах (Chelonia) -- около 230 видов, представленных в животном мире нашей страны несколькими видами. Это очень древняя группа рептилий, дожившая до наших дней благодаря своеобразному защитному приспособлению -- панцирю, в который заковано их тело.
Крокодилы (Crocodylia), которых известно около 20 видов, населяют материковые и прибрежные водоемы тропиков. Они представляют собой прямых потомков древних высокоорганизованных пресмыкающихся мезозоя.
Единственный вид современных клювоголовых (Rhynchocephalia) -- гаттерия имеет много чрезвычайно примитивных черт и сохранилась только в Новой Зеландии и на прилежащих мелких островах.
Развитие рептилий, даже тех, которые обитают в воде, не связано с водной средой. Развитие волокнистых скорлуповых оболочек, видимо, у пресмыкающихся было первым важнейшим преобразованием яйца в ряду приспособлений к наземному развитию. Среди ныне живущих пресмыкающихся можно наблюдать разные стадии изменения лицевых оболочек, которые служат приспособлением к развитию на суше. Более примитивными формами в этом отношении оказываются скорлуповые оболочки яиц у ящериц и змей, представленные относительно мягкой, пергаментообразной, волокнистой оболочкой, которая довольно близка по химическому составу к оболочкам амфибий. Волокнистая скорлуповая оболочка значительно задерживает высыхание яиц, но предохранить их от этого полностью не может. Развитие идет нормально лишь при влажности почвы не ниже 25%. Появление скорлуповой оболочки имеет значение не только как защита от высыхания, но и как приспособление к развитию яйца в новых условиях. Так, перенос развития на сушу может осуществиться в полной мере только тогда, когда выпадает личиночная стадия, требующая для своего существования водной среды. Исчезновение личиночной стадии обычно сопровождается увеличением в яйце запаса питательных веществ, обеспечивающего полное развитие зародыша. Увеличение же размеров яйца, особенно в воздушной среде, где удельный вес всякого тела сильно возрастает, возможно только в том случае, если имеется твердая оболочка, не позволяющая яйцу растекаться и сохраняющая его целостность. Следовательно, появление скорлуповой оболочки у яиц ящериц и змей обеспечило не только некоторую защиту их от высыхания, но и увеличение желтка и выпадение личиночной стадии в развитии. Однако яйцо чешуйчатых еще примитивно. Большая часть воды, необходимая для развития зародыша, воспринимается им из окружающей среды. Дальнейшим шагом в приспособлении яиц к развитию на суше было развитие белковой оболочки, выделяемой стенками яйцеводов. В ней сосредоточивается запас всей воды, необходимой для развития зародыша. Такая оболочка покрывает яйца черепах и крокодилов. Позднейшие исследования показали, что в яйцах змей (и, видимо, также ящериц) на ранних стадиях развития имеется тонкий слой; белковой оболочки. В этот период еще не развиты ни амнион, ни аллантоис. Тонкий слой белка выполняет защитную роль и снабжает желток влагой. Понятно, что белковая оболочка не могла бы осуществлять своей функции резервуара воды, если бы твердая наружная оболочка не защищала ее хотя бы частично от высыхания. Следовательно, появление скорлуповой оболочки яйца обеспечило не только возможность увеличения желтка, но и появление таких приспособлений в яйце, которые обеспечивают зародыш необходимой для развития водой. С другой стороны, отсутствие необходимости черпать извне воду, нужную для развития зародыша, создает предпосылку для дальнейшего преоброзования скорлуповой оболочки. Волокнистая оболочка заменяется у черепах и крокодилов известковой, совершенно не пропускающей воду. Яйца, покрытые известковой оболочкой, прекрасно защищены от высыхания и могут развиваться на суше в любых условиях. Однако твердые скорлуповые оболочки, ликвидировавшие опасность высыхания яйца, сами по себе представляют серьезную угрозу для развивающегося организма. Увеличивающийся в размерах зародыш может быть раздавлен или поврежден в результате соприкосновения с твердой скорлупой. В связи с этим у пресмыкающихся, так же как и у других наземных позвоночных, образуются особые эмбриональные приспособления, защищающие зародыш от соприкосновения с твердой скорлупой. На ранних стадиях развития начинает образовываться кольцевая складка. Она, все больше увеличиваясь, обрастает зародыш, края ее сходятся и срастаются. В результате зародыш оказывается заключенным вамниотическую полость, в которой скапливается особая амниотическая жидкость. Таким образом, зародыш оказывается защищенным от соприкосновения со скорлуповой оболочкой. Помещающийся в амниотической полости зародыш испытывает недостаток в кислороде. Затруднено также и выделение продуктов жизнедеятельности развивающегося организма. Следствием образования амниона оказывается развитие и другого зародышевого органа -- аллантоиса, или зародышевого мочевого пузыря. Он выполняет функцию органа дыхания, так как его стенки, имеющие богатую сеть кровеносных сосудов, прилегают к оболочкам яйца. Последние благодаря пористости скорлуповой оболочки не препятствуют проникновению кислорода внутрь яйца к кровеносным сосудам аллантоиса. Кроме того, зародыш выделяет в аллантоис продукты распада. Затруднения с выделением продуктов жизнедеятельности зародыша, развивающегося в замкнутом яйце, решаются не только благодаря развитию аллантоиса, но и вследствие изменения характера обмена веществ в яйце. Основным источником энергии в яйцах земноводных оказываются белки. Продукт их распада -- это мочевина, которая легкорастворима и, оставаясь по соседству с зародышем, может проникать обратно в его ткани, отравляя его. Основу запаса питательных веществ в яйцах пресмыкающихся составляют жиры, распадающиеся на углекислый газ и воду. Газообразные продукты обмена веществ легко выделяются из яиц, развивающихся в воздушной среде, наружу, не причиняя вреда зародышу. Однако и у пресмыкающихся в процессе жизнедеятельности зародыша образуются продукты распада не только жиров, но и белков. Конечным продуктом распада белков у них оказывается не мочевина, а мочевая кислота, отличающаяся слабой способностью диффузии и не могущая поэтому причинить вред зародышу.
Органы размножения -- яичники и семенники -- пресмыкающихся существенно не отличаются от таковых у земноводных. Изменения в яичниках связаны только с большими размерами откладываемых яиц. Выводные протоки половых желез у представителей этих двух классов, так же как и у всех других наземных позвоночных, гомологичные, т. е. одинаковые по происхождению. Яйцевод представлен мюллеровым, а семяпровод -- вольфовым каналом. Яйцеводы пресмыкающихся отличаются от яйцеводов земноводных изменениями гистологического строения их стенок, выделяющих скорлуповую и белковую оболочки, отсутствующие у земноводных. Что касается вольфова канала, то он перестает выполнять функцию мочеточника и служит исключительно семяпроводом, исчезая в связи с этим у самок. Черты организации взрослого пресмыкающегося также иллюстрируют дальнейшее приспособление к жизни на суше.
Большинство пресмыкающиеся размножается путём откладки яиц; некоторые яйцеживородящи или живородящи. Яйца черепах и крокодилов покрыты твёрдой известковой скорлупой, под которой имеется оболочка (как в яйце птиц). Яйца большинства чешуйчатых (ящериц и змей) с мягкой пергаментообразной оболочкой и не имеют белковой оболочки. Инкубационный период продолжается от 1-2 мес до года и более (у туатары). Детёныш разрезает белковую оболочку яйца яйцевым зубом или особым яйцевым бугорком (у черепах). Яйцеживорождение свойственно некоторым ящерицам и змеям; у них оплодотворённые яйца задерживаются в яйцеводах, зародыши заканчивают здесь развитие и вылупляются сразу после откладывания яиц или даже ранее. Истинное живорождение свойственно некоторым ящерицам (например, сцинкам); в этом случае развивающиеся в яйцеводах яйца не имеют оболочки; зародыш кровеносными сосудами желточного мешка и аллантоиса соединяется с сосудами яйцевода (зачаточная плацента) и питается за счёт материнского организма. Некоторым видам ящериц свойствен партогенез, при котором размножение происходит без участия самцов. Как правило, современные пресмыкающиеся не проявляют заботы о потомстве.
Класс Пресмыкающиеся (рептилии) включает около 9000 ныне живущих видов, которых разделяют на четыре отряда: Чешуйчатые, Крокодилы, Черепахи, Клювоголовые. Последний представлен только одним реликтовым видом - гаттерией. К чешуйчатым относятся ящерицы (в том числе хамелеоны) и змеи.
Ящерица прыткая часто встречается в средней полосе РоссииОбщая характеристика рептилий
Пресмыкающиеся считаются первыми настоящими наземными животными, так как они не связаны в своем развитии с водной средой. Если и живут в воде (водные черепахи, крокодилы), то дышат легкими и для размножения выходят на сушу.
Рептилии расселены по суше намного больше, чем амфибии, занимают более разнообразные экологические ниши. Однако из-за холоднокровности они преобладают в теплом климате. При этом могут обитать в засушливых местах.
Пресмыкающиеся появились от стегоцефалов (вымершая группа земноводных) в конце каменноугольного периода палеозойской эры. Черепахи появились раньше, а змеи позже всех.
Расцвет пресмыкающихся пришелся на мезозойскую эру. В это время на Земле жили различные динозавры. Среди них были не только наземные и водные виды, но и летающие. Динозавры вымерли в конце мелового периода.
В отличие от земноводных у пресмыкающихся
улучшена подвижность головы за счет большего количества шейных позвонков и иного принципа их соединения с черепом;
кожа покрыта роговыми чешуями, которые защищают тело от высыхания;
дыхание только легочное; формируется грудная клетка, которая обеспечивает более совершенный механизм дыхания;
хотя сердце остается трехкамерным, венозный и артериальный кровотоки разделены лучше, чем у земноводных;
в качестве органов выделения появляются тазовые почки (а не туловищные как у амфибий); такие почки лучше сохраняют воду в организме;
мозжечок крупнее, чем у амфибий; увеличен объем переднего мозга; появляется зачаток коры больших полушарий;
внутреннее оплодотворение; пресмыкающиеся размножаются на суше преимущественно путем откладки яиц (некоторые живородящие или яйцеживородящие);
появляются зародышевые оболочки (амнион и аллантоис).
Кожа пресмыкающихся
Кожа пресмыкающихся состоит из многослойного эпидермиса и соединительно-тканной дермы. Верхние слои эпидермиса ороговевают, образуя чешуи и щитки. Основное назначение чешуй - защита тела от потери воды. В общей сложности кожа более толстая, чем у амфибий.
Чешуя пресмыкающихся не гомологична чешуе рыб. Роговые чешуи образуются эпидермисом, т. е. имеет эктодермальное происхождение. У рыб чешуя образуется дермой, т. е. имеет мезодермальное происхождение.
В отличие от земноводных в коже пресмыкающихся слизистых желез нет, поэтому их кожа сухая. Есть только малочисленные пахучие железы.
У черепах на поверхности тела (сверху и снизу) образуется костный панцирь.
На пальцах появляются когти.
Так как ороговевшая кожа сдерживает рост, то для пресмыкающихся характерна линька. При этом старые покровы отходят от тела.
Кожа рептилий плотно срастается с телом, не образуя лимфатических мешков, как у амфибий.
Скелет пресмыкающихся
По-сравнению с земноводными у пресмыкающихся в позвоночнике выделяют уже не четыре, а пять отделов, так как туловищный отдел подразделяют на грудной и поясничный.
У ящериц шейный отдел состоит из восьми позвонков (у различных видов их от 7 до 10). Первый шейный позвонок (атлант) похож на кольцо. В него заходит зубовидный отросток второго шейного позвонка (эпистрофея). В результате первый позвонок может относительно свободно вращаться вокруг отростка второго позвонка. Это дает большую подвижность головы. Кроме того, первый шейный позвонок соединен с черепом одним мышелком, а не двумя как у земноводных.
Все позвонки грудного и поясничного отдела имеют ребра. У ящериц ребра первых пяти позвонков присоединяются хрящами к грудине. Образуется грудная клетка. Ребра задних грудных и поясничных позвонков не соединены с грудиной. Однако у змей грудины нет, и, следовательно, не образуется грудной клетки. Такое строение связано с особенностями их передвижения.
Крестцовый отдел позвоночника у пресмыкающихся состоит из двух позвонков (а не из одного как у амфибий). К ним прикрепляются подвздошные кости тазового пояса.
У черепах позвонки туловища срастаются со спинным щитом панциря.
Положение конечностей относительно тела - по бокам. У змей и безногих ящериц конечности редуцированы.
Пищеварительная система пресмыкающихся
Пищеварительная система пресмыкающихся сходна с таковой земноводных.
В ротовой полости находится подвижный мускулистый язык, у многих видов раздвоенный на конце. Пресмыкающиеся способны его далеко выбрасывать.
У растительноядный видов появляется слепая кишка. Однако большинство являются хищниками. Например, ящерицы питаются насекомыми.
Слюнные железы содержат ферменты.
Дыхательная система пресмыкающихся
Пресмыкающиеся дышат только легкими, так как из-за ороговения кожа в дыхании принимать участие не может.
Легкие совершенствуются, их стенки образуют многочисленные перегородки. Такое строение увеличивает внутреннюю поверхность легких. Трахея длинная, в конце делится на два бронха. У пресмыкающихся бронхи в легких не ветвятся.
У змей имеется только одно легкое (правое, а левое редуцировано).
Механизм осуществления вдоха и выдоха у пресмыкающихся кардинальным образом отличается от такового у земноводных. Вдох происходит при расширении грудной клетки за счет растягивания межреберных и брюшных мышц. При этом воздух всасывается в легкие. При выдохе мышцы сокращаются, и воздух выталкивается из легких.
Кровеносная система пресмыкающихся
Сердце подавляющего большинства пресмыкающихся остается трехкамерным (два предсердия, один желудочек), и артериальная и венозная кровь все еще частично смешиваются. Но по-сравнению с земноводными у пресмыкающихся венозный и артериальный кровотоки лучше разделены, и, следовательно, кровь смешивается меньше. В желудочке сердца имеется неполная перегородка.
Пресмыкающиеся (как земноводные и рыбы) остаются холоднокровными животными.
У крокодилов в желудочке сердца имеется полная перегородка, и таким образом образуется два желудочка (его сердце становится четырехкамерным). Однако кровь все еще может смешиваться через дуги аорты.
От желудочка сердца пресмыкающихся самостоятельно отходят три сосуда:
От правой (венозной) части желудочка отходит общий ствол легочных артерий , который далее разделяется на две легочные артерии, идущие к легким, где кровь обогащается кислородом и возвращается по легочным венам в левое предсердие.
От левой (артериальной) части желудочка отходят две дуги аорты. Одна дуга аорты начинается левее (однако называется правой дугой аорты , так как загибается направо) и несет почти чистую артериальную кровь. От правой дуги аорты берут начало сонные артерии, идущие к голове, а также сосуды, снабжающие кровью пояс передних конечностей. Таким образом, эти части тела снабжаются почти чистой артериальной кровью.
Вторая дуга аорты отходит не столько от левой части желудочка, сколько из его середины, где кровь смешанная. Эта дуга находится правее правой дуги аорты, но называется левой дугой аорты , так как по выходу загибается налево. Обе дуги аорты (правая и левая) на спинной стороне соединяются в единую спинную аорту, ответвления которой снабжают смешанной кровью органы тела. Оттекающая от органов тела венозная кровь попадает в правое предсердие.
Выделительная система пресмыкающихся
У пресмыкающихся в процессе эмбрионального развития туловищные почки заменяются тазовыми. Тазовые почки имеют длинные канальцы нефронов. Их клетки дифференцированы. В канальцах происходит обратное всасывание воды (до 95%).
Основной продукт выделения пресмыкающихся - мочевая кислота. Она почти не растворяется в воде, поэтому моча кашицеобразная.
От почек отходят мочеточники, впадающие в мочевой пузырь, который открывается в клоаку. У крокодилов и змей мочевой пузырь недоразвит.
Нервная система и органы чувств пресмыкающихся
Совершенствуется головной мозг пресмыкающихся. В переднем мозге появляется кора больших полушарий из серого мозгового вещества.
У ряда видов промежуточный мозг образует теменной орган (третий глаз), который способен воспринимать свет.
Мозжечок у пресмыкающихся лучше развит, чем у амфибий. Это связано с более разнообразной двигательной активностью рептилий.
Условные рефлексы вырабатываются с трудом. Основа поведения - инстинкты (комплексы безусловных рефлексов).
Глаза снабжены веками. Есть третье веко - мигательная перепонка. У змей веки прозрачные и срастаются.
У ряда змей на переднем конце головы есть ямки, воспринимающие тепловое излучение. Они хорошо определяют разницу между температурами окружающих предметов.
Орган слуха образует внутреннее и среднее ухо.
Хорошо развито обоняние. В ротовой полости есть специальный орган, различающий запахи. Поэтому многие пресмыкающиеся высовывают раздвоенный на конце язык, беря пробы воздуха.
Размножение и развитие рептилий
Для всех пресмыкающихся характерно внутреннее оплодотворение.
Большинство откладывают яйца в грунт. Бывает так называемое яйцеживорождение, когда яйца задерживаются в половых путях самки, и при выходе из них сразу вылупляются детеныши. У морских змей наблюдается настоящее живорождение, при этом у зародышей формируется плацента, сходная с плацентой млекопитающих.
Развитие прямое, появляется молодое животное, сходное по строению со взрослым (но с недоразвитой половой системой). Это связано с наличием большого запаса питательных веществ в желтке яйцеклетки.
В яйце пресмыкающихся формируются две эмбриональные оболочки, которых нет в икринках земноводных. Это амнион и аллантоис . Эмбрион окружен амнионом, наполненным амниотической жидкостью. Аллантоис образуется как вырост заднего конца кишечника эмбриона и выполняет функции мочевого пузыря и органа дыхания. Наружная стенка алантоиса прилегает к оболочке яйца и содержит капилляры, через которые осуществляется газообмен.
Забота о потомстве у пресмыкающихся редка, заключается в основном в охране кладки.
703-01. Верны ли суждения о признаках пресмыкающихся?
1. Тело пресмыкающихся покрыто тонкой голой кожей, выделяющей слизь.
2. У змей и некоторых ящериц веки срослись и стали прозрачными.
А) верно только 1
Б) верно только 2
В) верны оба суждения
Г) оба суждения неверны
Ответ
703-02. Пресмыкающиеся, в отличие от земноводных, настоящие сухопутные животные, так как они
А) имеют две пары рычажных конечностей
Б) имеют развитую нервную систему
В) приспособлены к наземному размножению и развитию
Г) помимо кожного дыхания осуществляют лёгочное дыхание
Ответ
703-03. У рыб и пресмыкающихся сходное строение имеет
А) скелет
Б) кровеносная система
В) пищеварительная система
Г) дыхательная система
Ответ
703-04. Какая особенность обеспечивает способность пресмыкающихся размножаться на суше?
А) охрана потомства
Б) холоднокровность
В) строение яйца
Г) количество откладываемых яиц
Ответ
703-05. Переход животных к размножению на суше стал возможен с появлением
А) бесполого способа размножения
Б) наружного оплодотворения
В) полового способа размножения
Г) внутреннего оплодотворения
Ответ
703-06. Какие органы дыхания характерны для изображённого животного?
А) жабры
Б) лёгкие
В) воздушные мешки
Г) трахеи
Ответ
703-07. Древние пресмыкающиеся смогли окончательно перейти к наземно-воздушному образу жизни потому, что у них
А) появилась забота о потомстве
Б) клетки организма снабжались смешанной кровью
В) имелся внутренний костный скелет
Г) появилось внутреннее оплодотворение
Ответ
703-08. Какая система органов пресмыкающихся изображена на рисунке?
А) кровеносная
Б) дыхательная
В) пищеварительная
Г) нервная
Ответ
703-09. Верны ли следующие суждения о пресмыкающихся?
1. Самки пресмыкающихся откладывают оплодотворённые яйца с большим содержанием желтка.
2. Развитие пресмыкающихся происходит с превращением.
А) верно только 1
Б) верно только 2
В) верны оба суждения
Г) оба суждения неверны
Ответ
703-10. Особенность строения кожи у пресмыкающихся состоит в
А) полном отсутствии кожных желёз
Б) наличии костной чешуи
В) присутствии слизистых желёз
Г) наличии потовых и сальных желёз
Ответ
703-11. Живорождение у некоторых видов ящериц возникло как приспособление к жизни в
А) жарком климате
Б) дуплах деревьев
В) северных широтах
Г) водной среде
Ответ
703-12. Какой из возникших признаков у предков пресмыкающихся позволил рептилиям полностью перейти к сухопутному образу жизни?
А) пятипалая конечность
Б) трехкамерное сердце
В) скорлупа у яйца
Г) костный скелет
Ответ
703-13. Что характерно для изображенного на рисунке животного?
А) жаберное дыхание
Б) размножение в воде
В) двухкамерное сердце
Г) непостоянная температура тела
Ответ
703-14. В случае понижения температуры воздуха наземные пресмыкающиеся
А) начинают усиленно питаться
Б) мигрируют в более благоприятные области земли
В) не изменяют своего поведения
Г) временно впадают в спячку
Ответ
703-15. Верны ли суждения о размножении пресмыкающихся?
1. Оплодотворение у пресмыкающихся наружное.
2. Личинки змей и ящериц не похожи на взрослых животных.
А) верно только 1
Б) верно только 2
В) верны оба суждения
Г) оба суждения неверны
Ответ
703-16. Укажите, какие приспособления к размножению на суше возникли у пресмыкающихся в процессе эволюции.
А) наружное оплодотворение и небольшой запас питательных веществ в яйце
Б) внутреннее оплодотворение, большой запас питательных веществ и плотные оболочки в яйце
В) наружное оплодотворение, отсутствие плотной оболочки в яйце
Г) небольшой запас питательных веществ в яйце, внутреннее оплодотворение
Ответ
703-17. Верны ли суждения о процессах жизнедеятельности пресмыкающихся?
1. Дыхание пресмыкающихся осуществляется с помощью кожи и лёгких.
2. В органы пресмыкающихся поступает кровь более богатая кислородом, чем у земноводных.
А) верно только 1
Б) верно только 2
В) верны оба суждения
Г) оба суждения неверны
Каждый из нас, пусть даже хотя бы на картинках, видел лягушек и ящериц, крокодилов и жаб - эти животные относятся к классам Земноводные и Пресмыкающиеся. Пример, приведенный нами, далеко не единственный. Таких существ действительно много. Но вот как отличить, кто есть кто? Чем отличаются земноводные и пресмыкающиеся и насколько существенны эти различия?
Крокодил и жаба могут прекрасно уживаться в одном водоеме. Поэтому вполне вероятно, что может показаться, будто они родственники и имеют общих предков. Но это огромная ошибка. Эти животные относятся к разным систематическим классам. Между ними много принципиальных отличий. И заключаются они не только во внешнем виде и размерах. Крокодил и ящерица - это пресмыкающиеся, а лягушка и жаба - земноводные.
Но, конечно же, земноводные и пресмыкающиеся имеют и некоторые черты сходства. Они предпочитают районы с теплым климатом. Правда, земноводные выбирают влажные места, лучше вблизи водоемов. Но это продиктовано тем, что размножаются они только в воде. Пресмыкающиеся же с водоемами не связаны. Они, наоборот, предпочитают более сухие и жаркие регионы.
Давайте рассмотрим строение и физиологические особенности пресмыкающихся и земноводных, и сравним, чем они отличаются друг от друга.
Класс Пресмыкающиеся (рептилии)
Класс Пресмыкающиеся, или Рептилии - это наземные животные. Свое название они получили благодаря способу передвижения. Пресмыкающиеся не ходят по земле, они ползают. Именно рептилии впервые полностью перешли от водного к сухопутному образу жизни. Предки этих животных широко расселились по земле. Важной особенностью пресмыкающихся является внутреннее оплодотворение и способность откладывать яйца, богатые питательными элементами. Они защищены плотной оболочкой, в состав которой входит кальций. Именно умение делать кладки яиц способствовало развитию рептилий вне водоема на суше.
Строение рептилий
Тело пресмыкающихся имеет прочные образования - чешуи. Они плотно покрывают кожу рептилий. Это защищает их от потери влаги. Кожа рептилий всегда сухая. Испарение через нее не происходит. Поэтому змеи и ящерицы способны жить в пустынях, не испытывая при этом дискомфорта.
Дышат рептилии при помощи достаточно хорошо развитых легких. Немаловажно, что интенсивное дыхание у пресмыкающихся стало возможным благодаря появлению принципиально нового отдела скелета. Грудная клетка впервые возникает именно у рептилий. Она образована ребрами, отходящими от позвонков. С брюшной стороны они уже соединены с грудиной. Благодаря особой мускулатуре ребра подвижны. Это способствует расширению грудной клетки в момент вдоха.
Класс Рептилии претерпел изменения и со стороны кровеносной системы. Это связано с усложнением У подавляющего большинства пресмыкающихся у них, как и у земноводных, два круга кровообращения. Однако имеются и некоторые отличия. Например, в желудочке есть перегородка. При сокращении сердца она практически разделяет его на две половины (правая - венозная, левая - артериальная). Расположение главных кровеносных сосудов четче разграничивает артериальные и венозные потоки. Как результат - тело рептилий снабжается кровью, обогащенной кислородом, гораздо лучше. При этом у них более налажены процессы межклеточного обмена и вывода продуктов метаболизма и углекислого газа из организма. Есть и исключение в классе Пресмыкающиеся, пример - крокодил. Его сердце четырехкамерное.
Основные крупные артерии малого и большого кругов кровообращения принципиально одинаковы для всех групп наземных позвоночных. Конечно, без небольших отличий и тут не обошлось. У рептилий в исчезли кожные вены и артерии. Остались только легочные сосуды.
В настоящее время известно около 8 тыс. видов пресмыкающихся. Они обитают на всех континентах, помимо, конечно же, Антарктиды. Разделяют четыре отряда рептилий: крокодилы, чешуйчатые, черепахи и первоящеры.
Размножение пресмыкающихся
В отличие от рыб и земноводных, размножение у рептилий внутреннее. Они раздельнополые. Самец имеет специальный орган, с помощью которого он вводит в клоаку самки сперматозоиды. Они проникают в яйцеклетки, после чего происходит оплодотворение. Яйца развиваются в организме самки. Затем она откладывает их в заранее подготовленном месте, как правило, это вырытая ямка. Снаружи яйца рептилий покрыты плотной кальциевой оболочкой. В них находятся зародыш и запас питательных веществ. Из яйца выходит не личинка, как у рыб или земноводных, а способные к самостоятельной жизни особи. Таким образом, размножение пресмыкающихся принципиально выходит на новый уровень. Зародыш претерпевает все стадии развития в яйце. После вылупления он не зависит от водоема и вполне может выжить самостоятельно. Как правило, взрослые особи не проявляют заботу о своем потомстве.
Класс Земноводные
Земноводные, или амфибии - это и тритоны. Они, за редким исключением, всегда обитают около водоема. Но есть виды, которые живут в пустыне, например жаба-водонос. Во время дождя она набирает жидкость в подкожные мешки. Ее тело раздувается. Затем она зарывается в песок и, выделяя большое количество слизи, переживает длительную засуху. В настоящее время известно около 3400 видов земноводных. Они делятся на два отряда - хвостатые и бесхвостые. К первым относятся саламандры и тритоны, ко вторым - лягушки и жабы.
Земноводные сильно отличаются от класса Пресмыкающиеся, пример - строение тела и систем органов, а также способ размножения. Как и их далекие предки рыбы, они мечут икру в воду. Для этого земноводные нередко ищут лужи, отделенные от основного водоема. Здесь происходит и оплодотворение, и развитие личинок. Это значит, что в период размножения земноводным приходится возвращаться к воде. Это сильно мешает их расселению и ограничивает в передвижении. Лишь немногие виды смогли приспособиться к жизни вдали водоемов. Они рождают сформировавшееся потомство. Вот почему этих животных называют полуводными.
Земноводные - первые из хордовых, у которых развились конечности. Благодаря этому в далеком прошлом они смогли выйти на сушу. Это, естественно, вызвало у этих животных ряд изменений не только анатомических, но и физиологических. По сравнению с видами, оставшимися в водной среде, у амфибий более широкая грудь. Это способствовало развитию и усложнению легких. У земноводных совершенствовались органы слуха и зрения.
Места обитания земноводных
Как и рептилии, земноводные предпочитают жить в теплых регионах. Обычно лягушки встречаются во влажных местах вблизи водоемов. Но увидеть их можно и на лугах, и в лесах, особенно после сильного дождя. Некоторые виды прекрасно себя чувствуют даже в пустынях. Например, австралийская жаба. Она очень хорошо приспособилась переживать длительную засуху. В таких условиях другие виды жаб непременно бы быстро погибли. Но она научилась скапливать жизненно необходимую влагу в подкожных карманах во время сезона дождей. Кроме того, в этот период она размножается, откладывая икру в лужи. Головастикам для полного превращения достаточно одного месяца. Австралийская жаба в экстремальных для своего вида условиях не только нашла способ воспроизводить потомство, но и успешно отыскивать для себя пишу.
Отличия пресмыкающихся от земноводных
Хотя на первый взгляд кажется, что амфибии мало чем отличаются от рептилий, это далеко не так. В действительности сходства не так уж и много. Земноводные имеют менее совершенные и развитые органы, чем класс Пресмыкающиеся, пример - личинки земноводных имеют жабры, в то время как потомство рептилий уже рождается со сформировавшимися легкими. Справедливости ради нужно заметить, что и тритоны, и лягушки, и черепахи, и даже змеи вполне могут сосуществовать на территории одного водоема. Поэтому некоторые не видят существенных отличий в этих отрядах, часто путаясь, кто есть кто. Но принципиальные отличия не позволяют объединить эти виды в один класс. Амфибии всегда зависят от места своего обитания, то есть водоема, в большинстве случаев они не могут его покинуть. С рептилиями все обстоит иначе. В случае засухи они вполне могут совершить небольшое путешествие и найти более благоприятное место.
Это возможно во многом благодаря тому, что кожа пресмыкающихся покрыта роговыми чешуями, которые не позволяют влаге испаряться. Кожа рептилий лишена желез, выделяющих слизь, поэтому она всегда сухая. Их тело защищено от пересыхания, что дает им явные преимущества в сухом климате. Для рептилий характерна линька. Например, тело змеи растет всю жизнь. Ее кожные покровы «изнашиваются». Они сдерживают рост, поэтому раз в год она «сбрасывает» их. У земноводных кожа голая. Она богата железами, выделяющими слизь. Но при сильной жаре амфибия может получить тепловой удар.
Предки рептилий и земноводных
7. У амфибий четыре отдела позвоночника, а у рептилий пять. В этом есть черты сходства млекопитающих и пресмыкающихся.
Самыми огромными пресмыкающимися, когда-либо существовавшими на земле, являются динозавры. Они исчезли около 65 млн лет назад. Они населяли и море, и землю. Некоторые виды были способны летать. В настоящее время самой являются черепахи. Им более 300 млн лет. Они существовали в эпоху динозавров. Немного позже появились крокодилы и первая ящерица (фото их можно посмотреть в этой статье). Змеям же «всего» 20 млн лет. Это сравнительно молодой вид. Хотя именно их происхождение в настоящее время является одной из больших загадок биологии.
Вопрос 1. Кто является предками рептилий? Когда и от кого произошли пресмыкающиеся?
Появившиеся в конце каменноугольного периода – 290–280 млн лет назад, древнейшие пресмыкающиеся по внешнему облику и внутренней организации были ещё очень близки к древним амфибиям. Огромную роль в развитии класса сыграли изменившиеся климатические условия следующего, пермского периода. Резкое сокращение площади заболоченных пространств с пышной растительностью вызвало необходимость перемещения на большие расстояния в поисках воды, что вскоре отразилось на строении представителей новой группы позвоночных – пресмыкающихся.
Рептилии произошли от древних земноводных - стегоцефалов, о чем свидетельствуют многочисленные черты сходства в их строении, в частности наличие у рептилий теменного, третьего глаза, типичного также для древних кистеперых рыб и амфибий
Вопрос 2. Каковы особенности внешнего вида пресмыкающихся? Как произошло название класса?
Пресмыкающиеся - первые настоящие наземные позвоночные.
Общие для пресмыкающихся особенности внешнего вида можно отметить следующие:
Тело разделено на голову, шею, туловище (грудь и брюхо) и хвост;
Две пары конечностей расставлены по бокам тела так, что бедра и плечи располагаются параллельно поверхности земли, в результате чего тело оказывается очень мало приподнято над землей, и животное передвигается, характерно извивая туловище и почти волоча брюхо по земле, т. е. пресмыкается;
На концах пальцев имеются роговые когти;
Кожа сухая, лишена желез, покрыта роговыми щитками (защита от высыхания); для многих представителей, например змей, характерна линька - периодическое сбрасывание рогового покрова.
Вопрос 3. Какие отделы головного мозга пресмыкающихся наиболее развиты?
Полушария головного мозга крупнее, чем у амфибий; они имеют очень тонкую, без извилин кору из серого мозгового вещества. Мозжечок сильно развит. Продолговатый мозг образует в вертикальной плоскости выраженный изгиб, что характерно для всех высших позвоночных. От головного мозга отходят 12 пар черепно-мозговых нервов.
Вопрос 4. Какой тип оплодотворения у рептилий? Как вы думаете, что позволило пресмыкающимся размножаться на суше?
Половые органы рептилий – семенники и яичники. Оплодотворение внутреннее, т. е. сперма вводится в клоаку самки, именно оно и позволило пресмыкающимся размножаться на суше. После оплодотворения самки откладывают яйца, богатые питательными веществами. Большинство рептилий закапывают яйца в хорошо обогреваемые места, кучи гниющего мусора или песок.
У некоторых видов наблюдается живорождение, как, например, у гадюки обыкновенной.
Вопрос 5. Какую роль играют современные рептилии в природе? Подумайте, изменялось ли значение пресмыкающихся на разных этапах развития Земли.
Рептилии занимают важное место в цепях питания многих биогеоценозов. Мелкие пресмыкающиеся питаются преимущественно беспозвоночными, главным образом насекомыми. Более крупные нападают на позвоночных животных. Есть и немногочисленные виды растительноядных пресмыкающихся, поедающих траву и плоды (например, сухопутные черепахи).
Несмотря на крупные прогрессивные преобразования, рептилии тем не менее остаются наиболее просто устроенными представителями наземных позвоночных. В ходе дальнейшей эволюции пресмыкающиеся дали начало многочисленным формам, среди которых две ветви привели к появлению более высокоорганизованных классов – птиц и млекопитающих.
Сейчас насчитывают не более 6 тыс. видов рептилий, представляющих лишь незначительные остатки мощного класса пресмыкающихся, процветавшего в мезозойскую эру. Древние рептилии были представлены огромным числом форм. Некоторые из них обитали на суше, среди них были гигантские травоядные бронтозавры и крупные хищные тарбозавры. Другие, например ихтиозавры, обитали в водной среде, третьи летали подобно птицам (птерозавры).
Современные пресмыкающиеся образуют отряды: Чешуйчатые (змеи, ящерицы и хамелеоны), Крокодилы (крокодилы и аллигаторы), Черепахи и Клювоголовые (единственный сохранившийся до наших дней вид – гаттерия).
Вопрос 6. Составьте таблицу «Сравнительная характеристика амфибий и рептилий» (работа в малых группах).
Вопрос 7. Обобщите, какие особенности внешнего вида и строения рептилий связаны с жизнью на суше.
Появление пресмыкающихся характеризуется целым рядом ароморфозов, имеющих значение и для всей последующей эволюции позвоночных:
1) прогрессивное развитие нервной системы – появление зачатка коры больших полушарий, предопределившее возникновение приспособительного поведения благодаря выработке условных рефлексов;
2) образование вторичной (тазовой) почки, обеспечивающей, в отличие от первичной, удаление продуктов обмена веществ только из крови и более эффективное сохранение воды в организме за счёт обратного всасывания воды в почечных канальцах, а также большую концентрацию в моче продуктов обмена;
3) появление ячеистых лёгких, поверхность которых значительно превышает внутреннюю поверхность мешковидных лёгких предков – амфибий;
4) образование соединительнотканной диафрагмы, разделяющей брюшную и грудную полость и обеспечивающей вместе с грудной клеткой всасывающий тип дыхания в отличие от амфибий, заглатывающих воздух;
5) прогрессивные преобразования скелета: подвижное сочленение черепа и позвоночного столба, формирование грудной клетки, удлинение конечностей, позволяющих быстро перемещаться по суше и совершать точные манёвры;
6) развитие неполной перегородки в желудочке сердца, позволившее обеспечить снабжение мозга и пояса передних конечностей чисто артериальной кровью;
7) возникновение зародышевых оболочек, защищающих зародыш от высыхания, механических повреждений и таким образом обеспечивающих развитие эмбриона в наземных условиях.
