Чем защищены глаза у земноводных
Зрение земноводных: устройство глаз
Целесообразное устройство глаз для работы в различных средах
Амфибии обладают универсальным устройством глаз и автоматической системой для их целесообразного применения. Оптической частью глаз амфибий являются роговица, хрусталик и стекловидное тело. В задачу оптики входит фокусирование изображения на световоспринимающих элементах сетчатки. Глаза земноводных устроены с расчетом на работоспособность в двух стихиях. Световые лучи в воздухе преломл
яются в основном роговицей, а в водной среде – хрусталиком. При этом фокусировка изображения производится как в современных фотоаппаратах. Хрусталик передвигается вдоль оптической оси глаза, то приближаясь к сетчатке, то отодвигаясь от нее.
Для того, чтобы глаза амфибий не подсыхали на воздухе, они предусмотрительно снабжены веками (верхним, нижним и мигательной перепонкой). Сухопутные виды наделены, кроме того, слезными железами, смачивающими роговицу глаз. Прекрасно устроены для работы в обеих средах и фоторецепторы. У животных, проживающих на суше, светочувствительным элементом в фоторецепторах является пигмент родопсин, а у обитателей водоемов с пресной водой – порфиропсин. Последний предназначен для «работы» именно в стоячих желтоватых водах. Сюда плохо проникает коротковолновая часть света, поэтому порфиропсин дан для обеспечения чувствительности в его длинноволновой части. Замечательным свойс
твом глаз, например, у тритонов и саламандр является то, что при погружении животных в водоем для нереста, большая часть родопсина в фоторецепторах автоматически заменяется на порфиропсин. А летом при выходе на сушу родопсин также автоматически занимает свое место. Порфиропсин предназначен также и для головастиков. Но как только они подрастут, к моменту выхода на сушу, фоторецепторы перестроятся на пигмент родопсин.
Приведенные примеры наглядно демонстрируют универсальность устройства глаз земноводных, а также уникальность происходящих в них процессов. Во-первых, они обеспечены достаточно сложными технологиями производства пигментов на оба случая жизни, а, во-вторых, – автоматизированной системой включения производства того или иного светочувствительного элемента. Эта зрительная система, работающая под руководством генетической программы, обеспечивает подачу в рабочую зону необходимого в данное время пигмента и утилизацию уже ненужного. И она же решает всю совокупность проблем по организации и управлению производством.
Роль зрительной системы
в управлении движением
Зрительная система земноводных, так же как и многих других животных, играет важную роль в осуществлении целенаправленного движения особей. Например, она помогает виртуозно прыгать по деревьям квакшам-древолазам. Зрительный анализатор, подобно электронной машине, обеспечивает расчет траектории полета квакши и топографические характеристики места ее приземления. Определив перед прыжком форму листа или ветки, он готовит программу точного «приземления» амфибии и мгновенного прикрепления с помощью присосок.
Живые управляющие системы удивительно целесообразны и непостижимо сложны. Создавая веками «умные рукотворные» машины и механизмы, люди лишь недавно стали сознавать, что делают некое упрощенное, приблизительное подобие того, чем обладают животные. Примером такой технической системы, способной к целенаправленным действиям, может служить зенитное орудие, управляемое радаром. Можно проследить определенное сходство в действиях орудия и живой системы – лягушки. Когда цель оказывается в радиусе действия орудия, происходит наведение на нее и выпуск снаряда для поражения. Также и лягушка поворачивается или прыгает в сторону летящего насекомого, с большой точностью выбрасывает язык и настигает добычу. Обе эти системы специально предназначены для конкретной цели и поражают ее независимо от положения и скорости, которые могут варьировать в определенных пределах.
Вычислительное устройство, обрабатывающее информацию является центром этих управляющих систем. Работа устройства управления зенитным огнем вполне известна, а механизмы обработки информации в мозгу лягушки пока таят в себе много неясного. А ведь это пример только одного поведенческого акта из целого комплекса целенаправленных действий лягушки при пищевом поведении. Не менее точный расчет сопровождает молниеносный прыжок этого животного в сторону добычи. И если случается, что он оказался недостаточно точным, то система управления позволяет скорректировать полет. Лягушка успевает развернуться в нужном направлении, орудуя растянутыми перепонками на широко расставленных пальцах лап. И делает она это в последний момент, так как во время прыжка ее глаза закрыты и втянуты внутрь орбит во избежание возможных травм. Лишь вблизи добычи в рассчитанный момент лягушка выставляет вперед лапы, открывает глаза, с высокой точностью корректирует движение тела и только потом осуществляет выброс своего липкого языка.
Какими же удивительно сложными управляющими системами наделена «обыкновенная» лягушка. Как устройство для преследования цели могло стать результатом последовательного самосовершенствования амфибий? Могли ли постепенно возникнуть и сенсорный орган – глаз, и вычислительное устройство – мозговой отдел системы анализаторов, и эффекторный орган – подвижный липкий язык особой конструкции с целесообразным способом крепления во рту, чтобы образовать замкнутую цепь для осуществления серии целесообразных поведенческих актов? По аналогии, могли ли даже за миллиарды лет положенные рядом все необходимые части сенсорного органа зенитной установки (радара), вычислительного устройства и самого орудия со стволом и снарядом, способны постепенно самособраться и самоорганизоваться для целенаправленного поражения мишеней?
Чему может научить людей обычная лягушка?
Исследование зрительных органов лягушки позволило выяснить, что она обладает интересной особенностью – практически видит только движущиеся предметы. То есть глаз лягушки преимущественно отсеивает информацию о неподвижных предметах и настраивается на движущиеся объекты. И таким образом она концентрирует свое внимание на добыче или приближающемся хищнике, сопернике и т.д. Это свойство очень помогает лягушке быстро и адекватно реагировать на возникшую ситуацию. Изучение биониками таких особенностей глаза лягушки позволило построить электронную модель ее зрительного анализатора, которая может узнавать движущиеся предметы и классифицировать их на полезные, вредные и безразличные объекты. В результате был создан прибор ретинатрон, который не реагирует на неподвижные предметы, находящиеся в поле зрения, и обеспечивает наблюдение за движущимися, например самолетами. Рукотворная модель человека по сравнению с миниатюрной системой глаза лягушки представляет собой сравнительно громоздкое сооружение. Модель создана для непрерывного анализа обстановки над аэродромом и фиксирования появление самолетов, идущих на посадку, чтобы избежать их столкновения.
Почему у амфибий глаза защищены веками?
Моргают ли амфибии? Если внимательно понаблюдать за той же лягушкой, то может показаться, что ее глаза постоянно открыты. Но на самом деле у всех земноводных, включая и нашу героиню, есть верхняя и нижняя мигательные перепонки, которые управляют веками, защищающими глаза амфибии от пересыхания. В этом плане земноводные ничем не отличаются от животных. Кроме того, у некоторых их представителей кроме век имеются и слезные железы, которые увлажняют роговицу глаза, не позволяя ей пересыхать. Мы же с вами, в силу особого строения глаз амфибии, можем не замечать их мигательных движений, но это вовсе не означает, что у них нет век.
Амфибии прекрасно видят как в воде, так и в воздушной среде. Вместе с тем строение их глаз несколько отличается от того, которое имеется у рыб. Глаза амфибий лишены серповидного отростка, и отражающих свет оболочек. Чтобы исключить пересыхания роговицы, они снабжены гардеровой железой, которая выделяет увлажняющий секрет. Внутри глазного яблока находится двояковыпуклый хрусталик, размеры которого меняются в зависимости от интенсивности освещения.
Земноводные могут различать цвета. Вместе с тем, близко расположенные объекты они видят плохо, из –за дальнозоркости. Однако в воде этот недостаток исчезает.
Но вернемся к векам земноводного. Их два — верхнее кожистое и прозрачное нижнее. Их основное предназначение сводится к защите глаз от механических повреждений, попадания грязи, пересыхания. Мигательная же перепонка располагается в уголках глаз амфибии. Ученые называют ее третьим веком, которое защищает глаза от находящихся в воде примесей.
Почему мы не видим, как моргают амфибии?
Все дело в том, что делают они это очень редко, лишь в случае крайней необходимости. Чтобы моргнуть, земноводное должно задействовать в работу мышцы, которые используются для глотательных движений. На это уходит много сил и энергии, а поэтому без надобности они моргать не будут. К тому же амфибии сами по себе малоподвижны.
Понаблюдайте за той же лягушкой. Если ее не беспокоить, то она может часами сидеть без движений. К тому же, в воде пересыхание глаз ей не грозит, а значит, и надобности в моргании нет. А вот на воздухе без этого не обойтись. Моргать приходится, хоть и крайне редко. Если этого не делать, то роговица глаза не будет увлажняться, и пересохнет. Этого допустить земноводное не может.
Класс Земноводные или Амфибии (Amphibia)
теория по биологии 🌿 зоология
Земноводные — один из классов в составе типа Хордовые, первые позвоночные животные, приспособленные к жизни на суше. Устроены наиболее примитивно по сравнению с другими наземными позвоночными. В класс входит всего более 7 700 видов. Для размножения амфибиям всё ещё необходима вода, поэтому они занимают промежуточное положение между истинными сухопутными и водными позвоночными животными.
Появление амфибий дало начало заселению суши. Предполагается, что первые амфибии произошли от кистепёрых рыб или их предков.
Тело и покровы
Строение тела характерно для наземных позвоночных: четыре пятипалые конечности, тело с подвижной головой, хвост. У лягушек и жаб хвоста нет, а шейный отдел позвоночника короткий, поэтому голова не очень подвижна.
Покровы тела представлены мягкой голой кожей, которая очень хорошо проницаема для газов и воды. Такая кожа быстро высыхает на суше, зато через неё может происходить транспорт газов.
Опорно-двигательная система
Скелет земноводных сильно отличается от скелета рыб, происходит ряд преобразований, связанных с наземным образом жизни. Появляются пояса конечностей (лопатки и таз), дифференцируются отделы позвоночника.
Конечности образованы удлинёнными костями, действуют по принципу рычагов. Особенно хорошо это заметно на мощных задних конечностях лягушек, которые приспособлены для прыжков. У бесхвостых земноводных кости предплечья и голени срослись в одну.
Мускулатура утрачивает сегментированное строение. Мышцы разнообразны и разбросаны по телу, что позволяет совершать довольно сложные движения.
Дыхательная система
Земноводные с влажной кожей большую часть кислорода (до 80%) получают с помощью кожного дыхания.
Лёгкие и дыхательные пути лучше развиты у видов, ведущих наземный образ жизни. Так, у тритонов, которые большую часть жизни проводят в воде, лёгкие представлены мешками с гладкими стенками. У жаб, которые проводят на суше почти всю жизнь, кожа сухая, а стенка лёгочного мешка сильно бугристая, что увеличивает площадь поверхности газообмена в несколько раз.
Дно ротовой полости земноводных подвижное, с его помощью воздух нагнетается в лёгкие. Такой механизм слабо эффективен, он не обеспечивает полного обновления воздуха. 
Кровеносная система
С возникновением лёгких появился и лёгочный круг кровообращения. Таким образом, земноводные – первые животные с двумя кругами кровообращения, большим и малым. Кожа обильно кровоснабжается, так как в ней тоже происходит поглощение кислорода.
Сердце трёхкамерное. Богатая кислородом
Так как амфибии – хладнокровные животные, активность метаболических процессов у них зависит от температуры
Метаболизм — обмен веществ и энергии.
Пищеварительная система
Пищеварительная система стандартная, состоит из рта, глотки, пищевода, желудка и кишечника. Кишечник заканчивается клоакой, куда также выходят протоки выделительной и половой систем. Есть две пищеварительные железы: печень и поджелудочная.
Язык может быть очень длинным и эластичным, он «выстреливает» из ротовой полости, служит для захвата пищи.
Нервная система
Мозг земноводных по объёму сопоставим с мозгом рыб. Отличается он развитием отделов. Мозжечок, в связи с малой подвижностью и однообразием движений, развит слабо. Передний мозг – достаточно хорошо, что свидетельствует об усложнении поведения амфибий. Также увеличивается общее количество нервных клеток.
Глаза земноводных приспособлены к тому, чтобы видеть и в воздухе, и под водой. Появляется выпуклая
Глаза лягушки расположены по бокам от тела, что обеспечивает очень большой угол зрения. Земноводные способны двигать глазами асинхронно.
Ещё одно важное приспособление к жизни на суше – появление
Обоняние осуществляется с помощью чувствительных клеток в обонятельных ямках. С наружной средой они соединены ноздрями, а с ротоголоточной полостью хоанами, внутренними носовыми отверстиями. Химический состав воздуха анализируется постоянно во время дыхания.
Выделительная система
Представлена туловищными почками, которые выводят избыток воды и продуктов обмена. Выделяется мочевина, моча по мочеточникам попадает в клоаку, может накапливаться в мочевом пузыре.
Половая система и размножение
У самца есть парные
Оплодотворение — слияние половых клеток.
Развитие с метаморфозом. У головастиков, личинок земноводных, строение органов такое же, как у рыб. Имеются жабры, поверхностная
Многообразие и роль в природе
В классе земноводных выделяют три отряда: бесхвостые, хвостатые и безногие.
К отряду бесхвостых относят лягушек, жаб, квакш. Всего в нём начитывается более 6 000 видов. У них короткое туловище, мощные задние конечности. Размеры от 1 до 30 см. У взрослых особей отсутствует хвост. В тропиках есть много древовидных видов. У некоторых лягушек имеются ядовитые железы, с помощью которых они охотятся и защищаются от врагов. Бесхвостые обладают развитым голосом, благодаря которому самцы привлекают самок.
В отряд хвостатых земноводных входит около 700 видов, во внешнем и внутреннем строении они сохранили наибольшее сходство с рыбами. Обитают в основном в северном полушарии. Туловище удлинённое, обычно до 30 см, конечности развиты слабо. Оплодотворение у большинства видов внутреннее, встречаются живородящие животные. Многие виды заботятся о потомстве. Тритоны способны переносить отрицательную температуру в течении долгого времени. Обыкновенные тритоны также хорошо регенерируют, они могут восстанавливать не только отрезанные конечности, но и глаза.
Безногие лишены конечностей, тело удлинённое червеобразное. Всего в отряде около 200 видов. Характерный представитель – червяга, обитает в тропиках и большую часть жизни проводит под землёй.
Амфибий можно встретить во всех частях света за исключением Антарктиды. Больше всего видов обитает в тропических странах, где тепло, влажно и изобилие пищи.
Мясо некоторых земноводных употребляют в пищу. Лягушки и жабы питаются насекомыми-вредителями и слизнями, чем приносят пользу сельскому хозяйству. Сами земноводные служат пищей для многих птиц и млекопитающих.
Задание EB10412 Установите соответствие между видом животного и особенностью строения его сердца.
