развитие наружных жабр у головастика какой уровень биосистемы

Единицы живого

воскресенье, 4 марта 2012 г.

Развитие головастика

После вылупления из икринок головастики попадают в воду. Уже через несколько дней, (2-5—6) израсходовав питательный запас икринки, головастик сможет самостоятельно питаться и плавать. У него прорезается рот, снабженный роговыми челюстями. Головастик начинает питаться водорослями, простейшими и другими водными организмами.
К этому времени у него уже заметны голова, туловище, хвостик. Голова большая, конечности отсутствуют, хвостовой отдел туловища представляет собой плавник, также присутствует боковая линия, а снизу около рта расположена присоска (по ней можно определить вид головастика), через несколько дней щель рта по краям обрастает некоторым подобием клюва, который работает как кусачки, когда головастик питается. У головастиков имеются жаберные отверстия и жабры. Вначале они внешние, но со временем видоизменяются, прикрепляются к жаберным дугам, находящимся в районе глотки, и функционируют уже как настоящие внутренние жабры. У головастика один круг кровообращения и двухкамерное сердце.
По строению тела личинки земноводных близки к рыбам, а взрослые особи имеют сходство с пресмыкающимися.

Через 1-3 месяца у них отрастают сначала задние, а потом и передние лапки, а хвост укорачивается и отпадает. Развиваются легкие. Головастик начинает подниматься к поверхности воды и заглатывать воздух. Изменения и рост идут тем скорее, чем жарче погода. Головастики питаются сначала преимущественно растительной пищей, но постепенно более и более переходят к животной. Сформированный лягушонок или жабенок выбирается на сушу, если это сухопутный вид или дальше остается жить в воде, если вид водный. Вышедшие на сушу подростки зовутся «сеголетками». У амфибий, откладывающих икру на суше, иногда наблюдается переход к развитию без метаморфоза, т. е. прямое развитие. От момента откладывания икры до конца превращения головастика в лягушку проходит около 2-3 месяцев.

Рис. Метаморфоз лягушки: 1 — яйца (икра), 2 — головастик с наружными жабрами, 3 — без жабр, 4 — с задними ногами, 5 — со всеми ногами и с хвостом, 6 — лягушка.

Источник

Размножение и развитие земноводных

Разделы: Биология

Цель:
– раскрыть особенности размножения и развития амфибий;
– выявить признаки сходства и различия в стадиях развития головастика и лягушки.

1. Организационный момент.

2. Повторение ранее изученного материала.

3. Изучения нового материала.

А. Органы размножения.

Земноводные – раздельнополые животные. Органы размножения амфибий и рыб схожи по строению. Яичники самок и семенники самцов располагаются в полости тела. У лягушек оплодотворение наружное. Икра откладывается в воде, иногда прикрепляется к водным растениям. Форма кладок икры у разных видов различна. Скорость эмбрионального развития сильно зависит от температуры воды, поэтому до вылупления из икринки головастика проходит от 5 до 15–30 дней. Появившийся головастик сильно отличается от взрослой лягушки; у него преобладают рыбьи черты. По мере роста и развития у личинок происходят большие изменения: появляются парные конечности, жаберное дыхание заменяется легочным, сердце – трехкамерное, второй круг кровообращения. Происходит изменение и во внешнем облике. Исчезает хвост, изменяется форма головы, туловища, развиваются парные конечности.

Оплодотворенная яйцеклетка
(икринка)

Головастик
(наружные жабры, боковая линия, хвост)

Головастик
(внутренние жабры, боковая линия, хвост, дыхание кожное)

Головастик
(легкие, появление задних конечностей, кожное дыхание, появление передних конечностей, уменьшение хвоста, исчезновение боковой линии)

Лягушонок
(выход на сушу)

Продолжительность личиночного периода зависит от климата: в теплом климате – 35–40 дней, в холодном (север России) – 60–70 дней.

У тритонов личинки вылупляются более сформированными: у них сильнее развит хвост, большие наружные жабры. Уже на следующий день они начинают, активно охотится за мелкими беспозвоночными.

Способность личинок к половому размножению называется неотенией.

Некоторые ученые предполагают, что протеи амфиумы и сирены (все хвостатые амфибии) являются неотеническими личинками каких – то саламандр, у которых в ходе эволюции совсем исчезла взрослая форма.

Личинка хвостатой амфибии – амбистомы, называется аксолотлем. Она способна размножаться

Б. Забота о потомстве.

Для целого ряда земноводных характерна забота о потомстве, которая может проявляться самым различным образом:

а) Строительство гнезд (или использование других убежищ для икры).

Гнездо филломедузы. Южно американские лягушки филломедузы устраивают гнезда из листьев растений, свисающих над водой. Личинки некоторое время живут в гнезде, а затем вываливаются в воду.

Самка цейлонского рыбозмея устраивает гнездо из собственного тела, обвивая икринки, отложенные в норе. Выделениями кожных желез самка предохраняет икринки от высыхания.

б) Вынашивание икры на теле или в специальных образованиях внутри.

У жабы – повитухи самец наматывает жгуты икры на задние лапки и носит их до вылупления головастиков.

Самец лягушки ринодермы вынашивает икринки в голосовом мешке. Вылупившиеся головастики срастаются со стенками мешка: происходит контакт с кровеносной системой взрослой особи – это обеспечивает поступление в кровь головастика питательных веществ и кислорода, а продукты распада уносятся кровью самца.

У пипы суринаской яйца (икринки) развиваются в кожистых ячейках на спине. Из яиц выходят завершившие метаморфоз маленькие лягушата.

Подобная забота о потомстве вызвана, прежде всего недостатком кислорода в воде, а также – большим количеством хищников в тропических водоемах.

Известна для хвостатых (альпийская саламандра), некоторых безногих и бесхвостых (некоторые пустынные жабы).

4. Закрепление изученного материала.

Сравнительная характеристика лягушки и головастика.

Источник

Развитие наружных жабр у головастика какой уровень биосистемы

Изучите данные приведённой ниже таблицы и ответьте на вопросы.

Развитие головастиков некоторых земноводных по стадиям (в днях)

земноводныхСтадииИсчезновение

хвостаЗелёная жаба520353839Серая жаба832384243Травяная

лягушка826455051Остромордая

лягушка1026505658Прудовая

лягушка630626971Озёрная

лягушка732748284Чесночница734849294

1) У какого вида земноводных, представленных в таблице, передние конечности появляются позже всех?

2) К какому виду относится земноводное, у которого раньше всех заканчивается метаморфоз?

3) К какому подтипу относятся все представленные в таблице виды животных?

Источник

Дыхание крошки-головастика

«Так Головастик, плавая свободно, Хвостом колеблет быстро, с рыбой сходно; Но, легкими и лапками снабжен, Вторично он родиться принужден: Сухой вдыхая воздух, водный житель Найдет на суше новую обитель».

Эразм Дарвин,
«Храм природы, или Происхождение общества», 1803 г.
(перевод Н. А. Холодковского, 1954 г.)

На фото — головастик изменчивой квакши (Hyla versicolor), запечатленный в очень важный для него момент: кроха делает глоток атмосферного воздуха.

Казалось бы, что в этом такого? Ведь, несмотря на то что у головастиков развито жаберное и кожное дыхание, уже давно не секрет, что они могут успешно дышать воздухом и что легкие развиваются у них гораздо раньше, чем происходит метаморфоз. Более того, именно воздушное дыхание имеет первостепенное значение для выживания головастиков в сильно зарастающих водоемах, где содержание кислорода в воде может быть крайне низким, зато возможностей спрятаться от хищников намного больше по сравнению с богатыми кислородом открытыми водоемами. Считается также, что дыхание атмосферным воздухом необходимо головастикам для нормального развития легких.

Однако на пути водных животных, желающих сделать такой вдох, есть довольно существенное препятствие — поверхностное натяжение, делающее верхний слой воды похожим на эластичную пленку. И если крупные головастики с силой прорывают поверхностную пленку воды, высовывают голову и свободно делают вдох, то крошечные личинки, едва покинувшие икринку, слишком малы и слабы для этого. Наш головастик вышел из икринки три–четыре дня назад, длина его тела — всего-навсего 3 мм. До недавнего времени было совершенно непонятно, как именно таким крохам удается сделать «глоток воздуха», обходя сопротивление силы поверхностного натяжения воды.

Ученые из Коннектикутского университета (США), используя высокоскоростную макровидеосъемку, визуализировали процесс дыхания атмосферным воздухом у головастиков пяти видов амфибий — крикливой лягушки, лесной лягушки, изменчивой квакши, свистящей квакши и гладкой шпорцевой лягушки — на протяжении всего личиночного периода их развития. Предположения о том, что поверхностное натяжение воды — действительно серьезная проблема для едва вылупившихся личинок амфибий, подтвердились: на видео заметно, что, когда такие крохи быстро подплывали поверхности воды, утыкаясь в нее головой, поверхностная пленка буквально отбрасывала их назад. Если упорные головастики продолжали плыть вверх, пленка некоторое время растягивалась, но рано или поздно всё равно отбрасывала личинок назад, как эластичная мембрана, прорвать которую у трехмиллиметровых крох не хватало сил и скорости.

Тем не менее ученые поняли, как именно амфибиям удается «обхитрить» законы физики и сделать-таки желанный вдох, — этот механизм дыхания они назвали «засасыванием пузырьков» (bubble-sucking). Лучше всего это удалось пронаблюдать у «прозрачных» головастиков-альбиносов гладкой шпорцевой лягушки (Xenopus laevis). На полученных кадрах хорошо видно, как крошечные головастики медленно подплывают снизу к поверхности воды, широко открывают рот и буквально «присасываются» к поверхностной пленке. У головастиков настоящих лягушек (Ranidae) и квакш (Hylidae) вокруг рта имеется сильно развитый ротовой диск с бахромчатыми краями, который, видимо, облегчает «присасывание» и делает его более длительным и прочным. У головастиков шпорцевой лягушки (семейство пиповые) такого диска нет, поэтому их контакт с поверхностной пленкой более краток и времени на вдох меньше.

Прикрепление к поверхностной пленке воды и засасывание пузырька воздуха выглядит по-разному у головастиков разных видов амфибий из-за различий в строении и форме рта (желтым обведены контуры рта). A — у головастика шпорцевой лягушки нет ротового диска, он может прикрепляться ртом к поверхности воды на короткое время; B — головастик крикливой лягушки «присасывается» к поверхности воды маленьким чашеобразным ротовым диском; C — головастик изменчивой квакши прикрепляется к поверхности воды большим чашеобразным ротовым диском. Фото из статьи J. R. Phillips, A. E. Hewes, K. Schwenk, 2020. The mechanics of air breathing in gray tree frog tadpoles, Hyla versicolor (Anura: Hylidae)

После прикрепления к поверхностной пленке головастики быстро расширяют ротовую полость за счет опускания ее дна и дна глотки. В результате поверхность воды буквально втягивается внутрь ротовой полости, образуя воздушный карман. При этом головастик не сразу закрывает рот, и втянутый воздух сохраняет форму пузырька, соединенного с поверхностью воды тонким стебельком. В этот момент, одновременно с «засасыванием» воздуха с поверхности, головастик выталкивает воздух из легких, оставшийся от предыдущего дыхательного цикла.

Таким образом, в ротовой полости головастика «сталкиваются» два воздушных пузыря: пузырь с атмосферным воздухом, богатым кислородом, и пузырь из легких с продуктами газообмена. За счет того, что в полости остается небольшое количество воды, пузырьки могут быть некоторое время изолированы друг от друга, однако в подавляющем большинстве случаев пузырьки сливаются, и только после этого рот закрывается. В итоге в ротовой полости образуется один пузырек смешанного воздуха, которым головастики и дышат. Но поскольку размер ротовой полости личинок амфибий гораздо больше, чем объем их легких, пузырек со свежим воздухом по размерам значительно превосходит пузырек из легких, и в итоговом объеме вдыхаемого воздуха богатый кислородом воздух преобладает. Кроме того, наблюдения за головастиками изменчивой квакши показывают, что они могут всасывать за один дыхательный цикл последовательно два пузырька воздуха с поверхности, что значительно увеличивает долю кислорода в конечном объеме воздуха, проходящего в легкие.