Разработка урока годовой цикл и происхождение земноводных. Годовой цикл жизни амфибий: фенология, суточная и сезонная активность, зимовка

Лягушки, гаметогенез, оплодотворение и другие сезонные мероприятия зависят от многочисленных внешних факторов. Жизнь практически всех земноводных зависит от количества растений и насекомых в пруду, а также температуры воздуха и воды. Выделяют различные стадии развития лягушек, включая личиночную (яйцо - зародыш - головастик - лягушка). Метаморфоз головастика во взрослую особь является одним из самых ярких преображений в биологии, так как эти изменения готовят водный организм к наземному существованию.

Развитие лягушек: фото

У бесхвостых амфибий, таких как лягушки и жабы, метаморфические изменения выражены наиболее ярко, почти каждый орган подвергается модификации. Форма тела изменяется до неузнаваемости. После появления задних и передних конечностей постепенно отпадает хвост. Хрящевой череп головастика заменяется лицевым черепом молодого лягушонка. Роговые зубы, которые головастик использовал для поедания прудовых растений, исчезают, рот и челюсти принимают новую форму, сильнее развиваются мышцы языка, чтобы удобнее было ловить мух и других насекомых. Вытянутая толстая кишка, характерная для травоядных, укорачивается, чтобы приспособиться к плотоядной диете взрослой особи. На определенной стадии развития лягушек исчезают жабры, а легкие увеличиваются.

Что происходит сразу после оплодотворения?

Вскоре после начинает переходить из одной клеточной стадии в другую в процессе деления. Первое расщепление начинается от животного полюса и проходит вертикально вниз до вегетативного полюса, разделяя яйцо на два бластомера. Второе расщепление происходит под прямым углом к первому, разделяя яйцо на 4 бластомера. Третья борозда расположена под прямым углом к первым двум, будучи ближе к животному, чем к вегетативному полюсу. Она отделяет четыре верхних маленьких пигментированных участка от четырех нижних. На этом этапе эмбрион имеет уже 8 бластомеров.

Дальнейшие расколы становятся менее регулярными. В итоге одноклеточное яйцо постепенно превращается в одноклеточный эмбрион, который на этом этапе называется бластула, которая еще на стадии 8-16 клеток начинает приобретать заполненные жидкостью пространственные полости. После ряда изменений однослойная бластула превращается в двухслойный зародыш (гаструла). Этот сложный процесс называется гаструляцией. Промежуточные стадии развития лягушек на этом этапе подразумевают формирование трех защитных слоев: эктодермы, мезодермы и энтодермы, которые также известны как первичные Позже из этих трех слоев вылупливаются личинки.

Головастики (личиночная стадия)

Следующей после зародыша является личинка, которая покидает защитную оболочку уже через 2 недели после оплодотворения. После так называемого освобождения личинки лягушки называются головастиками, которые скорее похожи на маленьких рыбок около 5-7 мм длиной. Тело личинки включает в себя отчетливую голову, туловище и хвост. Роль дыхательных органов играют две пары небольших наружных жабр. Полностью сформированный головастик имеет органы, приспособленные для плавания и дыхания, легкие будущей лягушки развиваются из глотки.

Уникальные метаморфозы

Водный головастик претерпевает ряд изменений, которые со временем преобразуют его в лягушонка. Во время метаморфоза некоторые личиночные структуры редуцируются, а некоторые изменяются. Метаморфозы, инициированные функцией щитовидной железы, можно разделить на три категории.

1. Изменения во внешнем виде. Вырастают задние конечности, развиваются суставы, появляются пальцы. Передние конечности, все еще скрытые специальными защитными складками, выходят наружу. Хвост уменьшается, его структуры ломаются и постепенно на его месте ничего не остается. Глаза с боков переходят к верхней части головы и становятся выпученными, система боковой линии органов исчезает, старая кожа сбрасывается, а новая, с большим количеством кожных желез, развивается. Роговые челюсти отпадают вместе с личиночной кожей, они заменяются на истинные челюсти, сначала хрящевые, а затем костные. Разрыв рта значительно увеличивается, позволяя лягушке питаться крупными насекомыми.

2. Изменения во внутренней анатомии. Жабры начинают терять свое значение и исчезать, легкие становятся все более и более функциональными. Соответствующие изменения происходят и в сосудистой системе. Теперь жабры постепенно перестают играть роль в кровообращении, больше крови начинает поступать в легкие. Сердце становится трехкамерным. Переход от преимущественно растительной пищи к чисто плотоядному рациону влияет на длину пищеварительного канала. Он сжимается и скручивается. Рот становится шире, челюсти развиваются, язык увеличивается, желудок и печень также становятся больше. Пронефрос сменяется мезосферными почками.

3. Изменения в образе жизни. Во время переходной от личинки до взрослой стадии развития лягушек с наступлением метаморфоза меняется образ жизни земноводного. Оно чаще поднимается на поверхность, чтобы глотнуть воздуха и надуть легкие.

Лягушонок - миниатюрная версия взрослой лягушки

В возрасте от 12 недель головастик имеет только маленький остаток хвоста и по виду напоминает уменьшенную версию взрослой особи, которая к 16 неделе, как правило, завершает полный цикл роста. Развитие и виды лягушек взаимосвязаны, некоторые лягушки, которые живут на больших высотах или в холодных местах, могут жить в стадии головастика всю зиму. Определенные виды могут иметь свои уникальные этапы развития, которые отличаются от традиционных.

Жизненный цикл лягушки

Большинство лягушек размножаются в сезон дождей, когда водоемы затапливаются водой. Головастики, питание которых отличается от еды взрослых особей, могут воспользоваться изобилием водорослей и растительности в воде. Яйца в особом защитном желе самка откладывает под водой или на растениях, расположенных неподалеку, и иногда даже не заботится о потомстве. Изначально эмбрионы поглощают свои запасы желтка. Как только эмбрион превратился в головастика, желе растворяется и головастик выходит из его защитной оболочки. Развитие лягушек из икры во взрослую особь сопровождается рядом сложных изменений (появление конечностей, редуцирование хвоста, внутренняя перестройка органов и так далее). В итоге, взрослая особь животного по своему строению, образу жизни и среде обитания значительно отличается от предыдущих стадий развития.

Ответ оставил Гость

1. Годовой цикл жизни земноводных
Годовые жизненные циклы у земноводных хорошо выражены в умеренных широтах с резкими сезонными изменениями условий жизни. При понижении среднесуточной температуры до +12,+8С земноводные перемещаются к местам зимовок, а при дальнейшем понижении температуры в сентябре – начале октября они скрываются в убежищах.
При этом отдельные особи могут перемещаться в поисках мест зимовки на многие сотни метров. Озёрная, прудовая и травяная лягушки зимуют в водоёмах, собираясь по нескольку десятков особей вместе, прячутся под камнями, среди водных растений, закапываются в ил. Они выбирают наиболее глубокие участки там, где водоёмы не промерзают до дна. Жабы, жерлянки, тритоны, саламандры зимуют на суше, забираются в ямы, норы грызунов, прячутся в трухе гниющих пней, под камнями и т. д.
В период зимовки амфибии находятся в оцепенении, у них резко снижается обмен веществ, в 2-3 раза уменьшение кислорода, число дыхательных движений и сокращений сердца.
2.Размножение лягушки
Ранней весной, с первыми лучами тёплого солнца, пробудившись от зимней спячки амфибии приступают к размножению. В этот период у самцов по бокам головы развиваются парные мешки – резонаторы, которые усиливают звуки. Чем громче и мелодичней звуки, издаваемые самцом, тем больше у них шансов завоевать себе подругу.
В момент размножения амфибии разбиваются на пары. Самка вымётывает в воду крупные яйцеклетки, которые называются икрой. Находящийся поблизости самец выпускает на них жидкость, содержащую сперматозоиды. Значит, у лягушки наблюдается наружное оплодотворение.
3.Развитие лягушки
Через некоторое время оболочка икринок набухает, превращаясь в студенистый, прозрачный слой. Под ним видно оплодотворённое яйцо. Его верхняя сторона тёмная, за счёт чего сильно нагревается от солнца. Очень часто комки и ленты икры всплывают на поверхность воды, где температура выше.
Развитие прудовой лягушки
Как и у большинства земноводных происходит с метаморфозом. Также, как и у рыб, развитие земноводных протекает в воде. Поэтом никаких зародышевых оболочек у них не образуется. Примерно через одну - две недели из икринок выходят личинки лягушки – головастики. Внешне они напоминают мальков рыб. У них имеется длинный, уплощённый хвост, а также боковая линия. Дышат головастики наружными кожными жабрами, которые со временем становятся внутренними.
В отличии от взрослых лягушек у них только один круг кровообращения, и в сердце всегда находится венозная кровь. Первые дни жизни головастики питаются за сечет желтка икринок, затем у них обособляется рот, и они начинают питаться самостоятельно. Пищей им служат разнообразные водоросли, простейшие, а также мелкие водные беспозвоночные

Влияние сезонных изменений в природе на жизнь земноводных. Годовой жизненный цикл хорошо выражен у земноводных, обитающих в умеренных широтах с резкими сезонными изменениями условий жизни.

В начале осени, при понижении среднесуточных температур до +12 ... +8 °С, земноводные перемещаются к местам зимовок, и при дальнейшем понижении температуры в сентябре - начале октября они скрываются в убежищах. В поисках мест зимовок отдельные особи перемещаются на многие сотни метров.

Озерная, прудовая и травяная лягушки зимуют в водоемах, собираясь по нескольку десятков особей вместе, прячутся под камнями, среди водных растений, закапываются в ил. Они выбирают глубокие участки там, где водоемы не промерзают до дна.

Жабы, жерлянки, тритоны, саламандры зимуют на суше: забираются в ямы, норы грызунов, прячутся в трухе гниющих пней, под камнями. В малоснежные зимы, когда земля промерзает на большую глубину, зимующих в ней амфибий гибнет больше, чем в водоемах, так как температура тела ниже -1 °С для них смертельна. При небольших положительных температурах зимующие амфибии находятся в оцепенении: у них резко снижается обмен веществ, уменьшается число дыхательных движений и сокращений сердца, в два-три раза сокращается поглощение кислорода.

Весной, с наступлением тепла, в конце марта и в апреле, амфибии переходят к активному образу жизни, покидают места зимовок и направляются к местам размножения. Эти весенние перемещения проходят довольно дружно, животные преодолевают сотни метров, добираясь до мелких, хорошо прогреваемых солнцем водоемов.

После размножения бурые лягушки, жабы, квакши переходят на свои обычные летние места обитания на лугах, в полях, огородах, садах и т. д. Тритоны и жерлянки проводят в водоемах еще 2-3 месяца, а затем переходят на сушу.

Размножение земноводных. Размножаются земноводные в мелких, хорошо прогреваемых участках водоемов. В теплые весенние вечера, в конце апреля и в мае, с прудов и речек разносятся громкие квакающие звуки. Эти «концерты» устраивают самцы лягушек для привлечения самок.

Органами размножения у самцов земноводных, как и у рыб, служат семенники, у самок - яичники. Расположены они в полости тела, ко времени размножения многократно увеличиваются. Созревшие в яичниках яйцеклетки попадают в яйцеводы. Во время движения по яйцеводу икринки покрываются прозрачной слизистой оболочкой и через клоаку выводятся наружу. У самцов семенники, имеющие овальную форму, выделяют множество подвижных сперматозоидов. Семенная жидкость, богатая сперматозоидами, по семяпроводам попадает в клоаку и выделяется наружу. Оплодотворение у земноводных наружное. Гроздья оплодотворенной икры прикрепляются к водным растениям или отдельными комками плавают у поверхности воды. Ленты оплодотворенной икры жаб, как и отдельные икринки тритонов, приклеиваются к листьям водных растений.

Развитие земноводных. Развитие зародыша лягушки (рис. 137) в икринке продолжается около полутора недель. Затем зародыш разрывает оболочку икринки, и наружу выходит личинка - головастик. По внешнему виду и образу жизни головастик похож на рыбу. У него есть жабры, двухкамерное сердце и один круг кровообращения, органы боковой линии.

Рис. 137. Развитие лягушки: 1 - икра; 2 - выход головастика из икринки; 3,4 - головастик с развитыми наружными жабрами; 5 - головастик с внутренними жабрами; 6 - появление задних конечностей; 7 - появление передних конечностей; 8 - рассасывание хвоста; 9 - выход на сушу

В процессе развития в головастике происходят важные изменения. Развиваются сначала задние, а потом и передние конечности. Появляются легкие, и головастик все чаще и чаще поднимается к поверхности воды для дыхания. В связи с развитием легких образуется второй круг кровообращения, сердце становится трехкамерным. Хвост постепенно уменьшается. Головастик становится похожим на взрослую лягушку. Лягушонок от растительного питания переходит к потреблению животной пищи (становится плотоядным) и покидает водоем. От времени откладывания икры до превращения головастика в лягушонка проходит 2-3 месяца.

У взрослых лягушек нет хвоста. Они начинают размножаться в возрасте 3-4 лет.

Происхождение земноводных. Размножение земноводных происходит так же, как у костных рыб. Головастики больше похожи на рыб, чем на своих взрослых родителей. У них есть все те же органы, которые необходимы рыбам для жизни в воде. Все это свидетельствует о том, что земноводные произошли от каких-то древних костных рыб.

Известно, что некоторые древние костные рыбы использовали конечности (парные плавники) для переползания из одного водоема в другой. У них появились примитивные легочные мешки, которыми рыбы пользовались для дыхания при недостатке кислорода в воде и при пересыхании водоемов. Наибольшее сходство существует между древними амфибиями, появившимися около 350 млн лет назад (рис. 138), и древними пресноводными кистеперыми рыбами - рипидистиями. Об их стении можно судить по сохранившейся до настоящего времени морской кистеперой рыбе латимерии (см. рис. 126).

Рис. 138. Древнее земноводное

Важно, что скелет парных плавников кистеперых рыб похож на скелет пятипалой конечности земноводных (рис. 139).

Рис. 139. Скелеты передней парной конечности кистеперой рыбы (1) и древнего земноводного (2)

Видимо, именно от древних рипидистий возникли первые земноводные (ихгиостегиды), по внешнему строению напоминавшие современных хвостатых амфибий. Они имели конечности, характерные для наземных позвоночных, и хорошо развитые пояса конечностей. Широкая сплюснутая голова, широко расходящиеся концы челюстей позволили предположить, что воздух они затягивали в легкие за счет опускания дна ротовой полости. У ихтиостегид сохранились типичные рыбьи черты: череп с типично рыбьими костями; остатками (рудиментами) жаберной крышки; длинный хвост и органы боковой линии.

Предполагают, что примитивные древние земноводные вели водный образ жизни, питались и размножались в воде. Однако они могли выходить на сушу и дышать воздухом при недостатке кислорода в воде, пересыхании водоемов. Все это позволило назвать их четвероногими рыбами. Древние земноводные дали начало современным тритонам, саламандрам, лягушкам, жабам.

Земноводные - раздельнополые животные, размножающиеся в воде. Оплодотворение наружное. Самки выметывают икру, самцы выделяют семенную жидкость. Развитие с превращением: из икринок выходят похожие на рыб головастики, которые в ходе развития превращаются во взрослое земноводное. Образ жизни земноводных меняется в зависимости от сезонных изменений условий обитания. Земноводные произошли около 350 млн лет назад от древних кистеперых рыб рипидистий. Первые примитивные земноводные сохраняли многие типично рыбьи черты. От них произошли современные амфибии.

Упражнения по пройденному материалу

1. Охарактеризуйте годовой жизненный цикл лягушки в умеренных широтах.
2. Назовите черты сходства в размножении земноводных и рыб.
3. В чем сходство головастика с рыбами? Что это подтверждает?
4. Какие изменения во внешнем и внутреннем строении происходят у головастика в процессе развития?
5. Рассмотрите основные этапы происхождения современных амфибий.

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Cлайд 6

Cлайд 7

Cлайд 8

Cлайд 9

Cлайд 10

Cлайд 11

Cлайд 12

Cлайд 13

Cлайд 14

Cлайд 15

Cлайд 16

Cлайд 17

Cлайд 18

Cлайд 19