Биологические задачи

Большая жаба

Выполнила команда МКОУ орехологовская СОШ, руководитель волкова О.Г.

Земноводные значительно уступают по своим максимальным размерам как рыбам, так и пресмыкающимся, причем такая ситуация характерна и для ископаемых форм.

• Земноводные  (А мфибии ) - первые появившиеся в процессе эволюции наземные позвоночные. При этом они все еще сохраняют тесную связь с водной средой, обычно живя в ней на личиночной стадии.
• Земноводные — это немногочисленная группа животных, насчитывающая около 4000 видов. Их объединяют в три отряда:  Хвостатые, Бесхвостые, Безногие . 

Размеры современных амфибий сравнительно невелики

• бесхвостые имеют длину 3-25 см, хвостатые 10-30 см и лишь немногие крупнее (исполинская саламандра - до 1,6 м);  безногие (червяги) достигают длины 30-120 см.
• Самая маленькая лягушка в мире — Ноблела. Взрослая особь вырастает всего до 10−13 миллиметров в длину.
• Самая большая амфибия в мире: Китайская гигантская саламандра достигает длины 180 см.

Самая большая в мире лягушка голиаф достигает размера в 91 сантиметр.  Весят крупные экземпляры больше 3 килограмм.

Из истории появления амфибий:

• земноводные произошли от древних пресноводных кистёперых рыб отряда рипидистий 370-350 млн лет назад.
• В каменноугольный период земноводные достигли своего расцвета. Некоторые их представители достигали в длину 5 метров и в пищевой цепочке занимали место современных крокодилов. Ученые считают, что питались они рыбой, а на сушу выбирались только для того, чтобы погреться на солнышке или перебраться из одного водоёма в другой.
• Ихтиостегиды  — первые амфибии. Они были настоящими переходными формами между кистепёрыми рыбами и земноводными.

• Ихтиостеги дышали легкими и имели конечности, позволявшие им передвигаться по суше.
• Подлинными земноводными были эогиринусы, они были очень похожи на змееподобных головастиков, но достигали в длину 4,5 метра и весили 500 кг.

ископаемые земноводные (стегоцефалы), считаются предками современных амфибий, По внешнему виду они напоминали крокодилов и иногда достигали нескольких метров в длину.

Какие анатомические, физиологические и экологические причины ограничивают увеличение размера земноводных?

• Анатомические причины
• Большое содержание хрящевой ткани в скелете не позволяет иметь большую массу тела при жизни на суше.
• Плечевой пояс в большей части остается хрящевым, настоящих ребер нет, ключицы отсутствуют. Крестцовый отдел состоит из одного позвонка.
• Это не позволяет земноводным развивать большую скорость при движении.

Анатомические причины

У земноводных возникли конечности, разделенные на подвижно соединенные отделы. Но слабое причленение поясов конечностей к позвоночнику не даёт прочной опоры на конечности.

Череп амфибий плоский, широкий, и никогда полностью не окостеневает. настоящих зубов нет у большинства земноводных, глазные впадины очень велики. Зубы приспособлены лишь к схватыванию и удерживанию добычи, но не могут использоваться для ее разжевывания .

Анатомические причины

• Легкие амфибий имеют относительно низкий внутренний объем, и не способны обрабатывать столько воздуха, как легкие рептилий и млекопитающих.
• Легкие земноводных представляют собой полые мешки с более или менее выраженным ячеистым строением. Дыхательные пути развиты слабо. Но амфибии могут поглощать небольшое количество кислорода через проницаемую кожу, что позволяет им поддерживать метаболические потребности.
• Механизм дыхания — примитивного нагнетательного типа, так как грудная клетка отсутствует. Кроме легких, дополнительный газообмен осуществляется в ротовой полости, стенка которой пронизана сетью капилляров.

Легкие амфибий

Механизм дыхания

Анатомические причины

• Эритроциты крови земноводных имеют овальную форму, двояковыпуклые, крупные и сохраняют ядро в течение всей жизни. Из-за их присутствия содержание гемоглобина небольшое и до органов доходит меньшее количество кислорода.

• Трехкамерное сердце, образованное двумя предсердиями и одним желудочком (желудочек не имеет перегородки и практически не разграничивает венозный и артериальный потоки крови) снабжает тело смешанной кровью, поэтому обмен веществ сильно зависит от условий окружающей среды.

Анатомические причины

• Мозг земноводных устроен просто. Он имеет удлиненную форму и состоит из двух передних полушарий, среднего мозга и мозжечка, представляющего собой лишь поперечный мостик, а также продолговатого мозга. Слабое развитие мозжечка связано с однообразием двигательных реакций земноводных.

• Оплодотворение у большинства земноводных наружное и их икринки не имеют амниотической жидкости. Крупные размеры животных затруднили бы процессы оплодотворения икры.

Физиологические причины

• Пойкилотермность и невысокая скорость процессов метаболизма.
• Окислительные процессы в тканях идут медленно, мало выделяется энергии из-за особенностей строения кровеносной и дыхательной систем.
• Ограничения по снабжению организмов кислородом. Амфибиям кислорода не достаточно и в воде, и на суше (кожным дыханием сильно много кислорода не получишь, все же поверхность кожи мала по сравнению с жаберной или легочной, на суше легкие земноводных тоже малоэффективны).

Экологические причины

• Максимальный размер тела животных в условиях Земли ограничивает сила земного притяжения (сила гравитации). Ученые-палеонтологи предполагают, что в древности сила гравитации Земли была меньше, по сравнению с современной. Поэтому опорно-двигательный аппарат животных той исторической эпохи испытывал меньшие нагрузки даже при большой массе тела.
• Гравитация действует на все существа, при этом есть пределы прочности костей и тканей, при слишком большом весе существо просто само себя раздавит. Для организмов, живущих в воде эти ограничения ниже, чем для сухопутных. Земноводные существа обитают в двух средах, поэтому такими большими как киты они стать не могут, так как потеряют подвижность на земле и станут легкой добычей хищников, а если они хищники, то просто не смогут охотится.

Экологические причины

• При увеличении линейных размеров животных в арифметической прогрессии, объём потребляемой ими пищи увеличивается в геометрической прогрессии. Таким образом, для слишком большого существа, просто не хватит пищи, особенно для малоподвижных неповоротливых хищников – это пищевое ограничение.

• На размерах животных также сказываются факторы эволюции: естественный отбор и борьба за существование. Ученые заметили тенденцию, что размер лягушек голиафов год от года мельчает. Это объясняется тем, что крупных экземпляров проще и быстрее поймать, нежели мелких.

В каком из трех отрядов земноводных с наибольшей вероятностью мог бы появиться вид, сопоставимый по размерам с крупнейшими рыбами или рептилиями?

• Если бы могло появиться существо, по размерам сопоставимое с крупнейшими рыбами или рептилиями, то скорей всего, это животное:
• относилось бы к отряду хвостатых земноводных и было бы похоже на современных крокодилов или ископаемых стегоцефалов, что позволило бы им передвигаться, используя все четыре конечности (прыгать, как лягушки гиганты бы не смогли).

Предложите модель такого гипотетического гигантского земноводного

это животное:

• вело бы преимущественно водный образ жизни, так как большинство современных гигантов (акулы, киты, водные черепахи) – это водные животные;
• Обитало бы это животное в условиях теплого влажного климата в пресных достаточно глубоких водоёмах, где было бы достаточно влаги для кожного дыхания и развития икринок, а высокая температура среды обеспечивала необходимый уровень метаболизма. Обеспеченность пищей также выше в экосистемах с жарким влажным климатом.
• Для увеличения размеров тела гипотетическому земноводному необходимо совершенствование систем дыхания, кровообращения, опорно-двигательного аппарата и переход либо к водному, либо к наземному образу жизни.

• Если такие изменения произойдут в строении земноводных, то они поднимутся на более высокую ступеньку эволюции и превратятся в пресмыкающихся.
• В современных условиях такие изменения невозможны.

Спасибо за внимание!

• https:// biology.su/zoology/amphibian
• https:// foxford.ru/wiki/biologiya/klass-zemnovodnye
• https:// naturae.ru/zhivotnyi-mir/amfibii
• https:// animalreader.ru/stegotsefalyi