Размножение лягушек и уход за ними. От икринки к лягушке. Биологическое шоу Когда появляются головастики лягушек
Сравнительная характеристика головастика и лягушки признаки головастик лягушка Среда обитания водная Водная + наземно- воздушная Способ передвижения Плавание при помощи хвоста Прыжки и плавание при помощи задних конечностей Отделы тела Голова, туловище, хвост Голова, туловище,.конечности наземного типа Органы дыхания жабры Лёгкие + кожа Количество кругов кровообращения 12 Количество камер в сердце 23 Боковая линия+_ Хорда+_
Из органов, перечисленных исключи те, которые имеются у земноводных, но отсутствуют у рыб. Язык, спинной мозг, клоака, желудок, мочеточник, слюнные железы, кишечник, лёгкие, почка, яичник, 12- пёрстная кишка, печень, желчный пузырь, поджелудочная железа, трёхкамерное сердце, глотка.
Из органов, перечисленных исключи те, которые имеются у земноводных, но отсутствуют у рыб. Язык, спинной мозг, клоака, желудок, мочеточник, слюнные железы, кишечник, лёгкие, почки, яичник, 12- пёрстная кишка, печень, желчный пузырь, поджелудочная железа, трёхкамерное сердце, глотка.
Признаки отличия жаб от лягушек 1. Грубая кожа, покрытая бугорками. 2. Задние конечности короче, чем у лягушек. В связи с этим жабы хуже прыгают. 3. Жабы ведут ночной образ жизни. 4. Икру они откладывают в воду не комками, а шнурами. 5.Лёгкие жабы развиты лучше, чем у лягушки
Сравнительная характеристика отрядов земноводных Название отряда Характерные признаки представители Бесхвостые Имеют прыгательные задние ноги, лишены хвоста во взрослом состоянии Серая жаба, краснобрюхая жерлянка, обыкновенная квакша Хвостатые Тело удлинённое, есть хвост и конечности примерно одинаковой длины. Гребенчатый тритон, исполинская саламандра Безногие Тело длинное, червеобразное, ноги и глаза редуцированы Африканская червяга, кольчатая червяга
Значение земноводных 1. Регуляторы численности беспозвоночных животных. 2. Обьект питания позвоночных. 3. Пища для человека (в некоторых странах). 4. Уничтожают вредителей сельского и лесного хозяйства и переносчиков возбудителей заболеваний человека и животных. 5. Объект для научных исследований. 6. Индикаторы чистоты окружающей среды.
Биологические задачи 1) Герой поэмы Н. В. Гоголя «Мёртвые души» Собакевич говорил: «Я гадостей не стану есть. Мне лягушку хоть сахаром облепи, не возьму её в рот». Едят ли лягушек? 2)А. Э. Брэм писал: «Жаба- настоящее благословение для места, где она поселилась». Почему?
После зимней спячки лягушки и жабы отправляются на хорошо прогреваемые солнцем мелкие пруды, канавы, лужи и разливы талых вод. Здесь самки выметывают икру, очень похожую на икру рыб, а самцы поливают ее семенной жидкостью.
Икры, как правило, откладывается много, с запасом, потому что от стадии оплодотворения до взрослой лягушки их потомство подстерегают бесчисленные опасности. Неоплодотворенные яйца становятся белыми или непрозрачными. Если же все прошло удачно, можно наблюдать деление желтка на два, затем на четыре, на восемь, и так далее, пока он не будет похож на ягоду малины внутри желе. Вскоре эмбрион начинает выглядеть все более и более похожим на головастика, понемногу двигаясь внутри яйца.
В среднем, стадия яйца продолжается около 6-21 дней, до той поры, когда личинка выклевывается наружу. Большинство яиц развиваются в спокойных или стоячих водах, чтобы предотвратить механические повреждения икры.
Головастик
Сразу после вылупления головастик питается остатками желтка, который находится в его кишечнике. На данный момент личинка амфибии имеет плохо развитые жабры, рот и хвост. Это довольно хрупкое создание. Головастик поначалу прикрепляется к каким-либо предметам в воде, используя маленькие липкие органы между его ртом и брюшной областью.
Затем, через 7-10 дней после того, как головастик уже вылупился, он начнет плавать и питаться водорослями.
По истечении 4-х недель, жабры начинают зарастать кожей, пока, в конце концов, не исчезнут.
Головастики получают крошечные зубы, которые помогают им соскабливать водоросли. Они уже давно имеют спиралевидный кишечник, дающий возможность извлекать из съеденного максимальное количество питательных веществ. В это время у головастика развита хорда, двухкамерное сердце и один круг кровообращения.
Интересно, что к четвертой неделе головастиков можно считать вполне социальными существами. Некоторые даже способны взаимодействовать между собой, как рыбы!
Головастик с ножками
Спустя примерно 6-9 недель, у головастика появляются крошечные ноги и начинают расти. Голова становится более выраженной и тело удлиняется. Теперь пищей головастику могут служить и крупные предметы, типа мертвых насекомых или растений.
Передние конечности появляются позже задних, причем локоть обнаруживается первым.
Через 9 недель головастик выглядит скорее как маленькая лягушка с очень длинным хвостом. Начинается процесс метаморфоза.
К исходу 12 недель хвост постепенно исчезает и головастик выглядит совсем как миниатюрная версия взрослой лягушки. Вскоре он выходит из воды, чтобы начать взрослую жизнь. А спустя 3 года молодая лягушка сможет участвовать в процессе воспроизводства.
Некоторые лягушки, живущие на больших высотах или в более холодных местах могут гораздо дольше проходить стадию головастика. Другие демонстрируют уникальные этапы развития, которые отличаются от традиционного «головастик-в-воде» типа жизненного цикла.
Различается ли жизненный цикл жабы и лягушки?
На самом деле, жабы — это те же лягушки. Жабы просто называются по-другому, выглядят немного иначе, но все они являются частью семейства лягушек. Многим интересно, в чем разница между жизненным циклом жаб и лягушек. Пожалуй, основным отличием будет то, что лягушачья икра похожа на сгустки, а жабья — на ленты или полосы.
Лягушки – наиболее известные нам бесхвостые земноводные. Занимают промежуточное место между наземными и водными позвоночными животными.
Жизнь земноводных заслуживает внимания, прежде всего потому, что они занимают особое место в истории развития наземных позвоночных, будучи первыми и наиболее примитивными обитателями суши. Оценить значение земноводных в природе и хозяйственной деятельности человека возможно при дальнейшем изучении земноводных, биология которых разработана лишь крайне поверхностно. Использование этого животного для изучения вопросов биологии дало признание огромных заслуг лягушки в медицине.
Во-первых, озерная лягушка является истребителем вредных животных. Эта представительница отряда земноводные во взрослом состоянии питается исключительно животной пищей и, обитая в самых разнообразных местах, приносит пользу, поедая вредных насекомых. Значение земноводных возрастает ещё и потому, что они в большем количестве, чем птицы, поедают насекомых с неприятным запахом и вкусом, а также насекомых, обладающих покровительственной окраской. Особого внимания заслуживает и тот факт, что сухопутные виды земноводных охотятся ночью, когда подавляющее большинство насекомоядных птиц спит.
Во-вторых, земноводные лягушки являются кормовой базой для некоторых пушных зверей. Лягушки составляют более одной трети всех кормов норки - ценного пушного зверя, приуроченного к водоёмам. Охотно поедает земноводных и выдра. Сравнительно часто попадаются земноводные в желудках барсука и чёрного хоря. Наконец, многие промысловые рыбы в озёрах и реках в зимний период в больших количествах употребляют в пищу лягушек, оказывающихся вполне доступным массовым кормом.
Конечно же, есть и отрицательные моменты, когда лягушки в больших количествах истребляют рыбью молодь. Привлекаемые скоплениями мальков, многочисленные озёрные лягушки оказываются здесь их основными врагами.
В ряде случаев головастики лягушек могут конкурировать с рыбами из-за корма. За последнее время появились указания на отрицательное значение земноводных в природе как хранителей опасных инфекционных заболеваний, например туляремии.
В-третьих, земноводные оценены как лабораторные животные. Простота препарирования лягушки, подходящие размеры и живучесть сделали её издавна излюбленным подопытным. Большинство приборов экспериментальной медицины и биологии рассчитано на это животное. На лягушке постоянно вырабатывается техника физиологического эксперимента. Огромное количество опытов и наблюдений проводилось и проводится над этими “мучениками науки”. Лаборатории крупных учебных и научных учреждений расходуют десятки тысяч лягушек в год. Расход этот может быть настолько велик, что оказывается необходимым принимать меры, дабы не уничтожить всех животных. Так, в Англии лягушки находятся ныне под охраной закона, и ловля их запрещена.
Таким образом, встает вопрос об актуальности выращивания лягушек в искусственной среде.
Все это позволило определить тему научной работы.
Цель исследования: узнать, при каких разных, искусственно созданных условиях, личинка лягушки пройдет быстрее все стадии метаморфоза.
Задачи исследования:
1. Изучить научную литературу по биологии;
2. Выявить причины положительных и негативных влияний окружающей среды на развитие;
3. Провести исследовательскую работу.
Объект исследования: икра обычной лягушки.
Гипотеза: Различные внешние условия влияют на развитие лягушки от икры до особи в неестественной среде обитания. Если создать все необходимые условия, то можно добиться максимального процента выживаемости головастиков.
Достоверность результатов обеспечивается личным участием автора в процессе исследования.
Лягушка озерная
Описание
Озёрная лягушка - вид бесхвостых земноводных семейства настоящих лягушек. Озёрная лягушка - самый крупный вид земноводных фауны России: длина её тела может достигать до 150 мм.
Бесхвостые - крупнейший отряд земноводных, насчитывающий около 6000 современных и 84 ископаемых видов. Часто представителей отряда называют лягушками, однако использование этого термина осложнено тем, что лягушками в узком смысле называют лишь представителей семейства настоящих лягушек. Личинки бесхвостых земноводных - головастики.
Класс – Амфибии, отряд – Бесхвостые, семейство – Лягушки, Род – Лягушки.
Размер 6-10 см. Средний вес 22,7 гр. Морда тупая, тело приземистое. Глаза карие с черными горизонтальными зрачками. Внутреннее веко прозрачное, защищает глаза в воде. Около барабанной перепонки хорошо различим темно-коричневый треугольник. Кожа лягушки на ощупь склизкая и гладкая, ее эпидермис не ороговевает. На темном брюхе присутствует мрамороподобный рисунок. Пяточный внутренний бугор низкий.
У самцов в углах рта располагаются наружные резонаторы тёмно-серого цвета. На первом (внутреннем) пальце передних конечностей у самцов расположено кожное утолщение - мозоль, разрастающееся во время спаривания.
Классу земноводных для жизни требуется кислород. Получить его лягушка может на суше и частично под водой через кожу. Органами дыхания земноводных, к числу которых принадлежат лягушки, являются легкие, кожа и жабры. В отличие от головастиков, которые ведут водный образ жизни, у взрослых лягушек жабры отсутствуют. Растворенный в воде кислород поступает в кровь этих созданий через кожу. Такой способ дыхания может обеспечить организм необходимым газом только в том случае, если лягушка находится в состоянии зимней спячки.
Лягушка может длительное время находиться под водой, т.к. у нее очень большие легкие. Перед тем, как нырнуть, животное набирает полные легкие воздуха. Под водой кислород очень медленно впитывается через кровяные артерии, это и помогает лягушке длительное время находиться под водой. Как только запасы воздуха кончаются, животное быстро выныривает и некоторое время держит голову над поверхностью воды, чтобы вновь набрать полные легкие воздуха.
Лягушки никогда не пьют. Жидкость поступает в их организм через кожу.
Взрослая особь размножается в воде, но большую часть жизни предпочитает проводить на суше, выбирая для обитания очень сырые и затененные места.
На суше лягушки охотятся, отлавливая насекомых, которые являются основным рационом. В огородах, расположенных в низинах поблизости водоемов, плодовые деревья, кустарники и овощные культуры практически никогда не поражают вредители, так как лягушки относятся к животным-чистильщикам. Всего несколько лягушат способны уничтожить полчища насекомых-вредителей.
Сезон размножения апрель - начало мая. Размножение происходит в лужах, водоемах, озерах, каналах, в любом неглубоком водоеме. Икрометание начинается через 3-5 дней после пробуждения. Самцы появляются на водоемах раньше, они поют брачные песни, зазывая самок. Выметав икру, травяная лягушка не задерживается в водоеме и расходится по летним местам обитания. Яйца светло-желтого цвета, окружены толстым слоем студенистого вещества. Эта оболочка имеет большое значение для зародыша, так как таким образом яйцо предохраняется от высыхания, от механических повреждений, а главное, она предохраняет их от поедания другими животными. Соединены в гроздья довольно значительной величины, а иногда и в шнуры; откладывается их очень много. Одна самка откладывает 670-1400 мелких икринок.
Использование в науке
“А сколько лягушек – бесчисленно много,
Их можно считать и считать без конца, –
Отдали науке лягушачьи ноги,
На пользу науке отдали сердца”.
Л. Гайнулина
Озёрные лягушки нередко отлавливаются в качестве лабораторных животных для научных, медицинских и образовательных учреждений.
Например, студенты Оренбургского государственного педагогического университета за один год обучения используют для проведения практикумов по физиологии и зоологии до 3000 особей лягушки озерной.
У лягушек обнаружено достаточно много биологически активных веществ, но изучены они значительно меньше, чем жабьи.
Давно известно, что если посадить лягушку в молоко, то оно очень долго не будет скисать. Современными исследованиями подтверждены антимикробные свойства слизи, покрывающей кожу лягушки. Это препятствует размножению кисломолочной палочки.
Из кожи разных видов лягушек удалось извлечь ряд веществ, обладающих биологической активностью.
Некоторые из этих веществ эффективно убивают бактерии, другие имеют сосудорасширяющие свойства. Из кожи белой австралийской квакши было выделено вещество, обладающее желчегонным действием, а также стимулирующее секрецию желудочного сока. Из этого вещества возможно изготовить препарат для лечения некоторых психических заболеваний.
В коже одного из видов лягушек обнаружены дерморфины, которые по обезболивающему действию в 11 раз превосходят морфин.
Нейротоксины лягушек одни из самых сильных. Батрахотоксин, выделенный из колумбийской лягушки, местными жителями называемой “кокои”, является самым сильнодействующим из небелковых ядов, сильнее, чем цианистый калий. Действие его сходно с действием кураре.
Вещества, выделенные из некоторых южноамериканских древесных лягушек, действуют на передачу нервных импульсов в скелетной мускулатуре. Некоторые блокируют рецепторы гладкой мускулатуры, а другие вызывают судороги скелетных и дыхательных мышц.
В настоящее время данные вещества в медицине не применяются, исследуется возможность включить их в клиническую практику.
Антимикробные и ранозаживляющие свойства икры лягушек получили научное подтверждение - из оболочки икринки выделено вещество ранидон, обладающее высокой бактерицидной активностью.
Как бы мы ни относились к лягушкам, это одно из самых обычных, часто используемых лабораторных животных, наряду с крысами и мышами. Например, шпорцевая лягушка была первым клонированным животным, а не овечка Долли, как мы привыкли думать. В 1960-ых годах английский эмбриолог Гёрдон клонировал головастиков и взрослых лягушек.
За заслуги в области медицины лягушке поставлены памятники в Париже, Токио и Бостоне, как дань уважения и признания поистине неоценимых заслуг этих животных в развитии науки. Так учёные отблагодарили своих невольных помощников во многих важных научных исследованиях и открытиях. Опыты итальянских физиков XVIII столетия Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта, проведенные на лягушках, привели к открытию гальванического тока. Огромное количество опытов на лягушках провёл учёный-физиолог Иван Сеченов. В частности, он использовал их при изучении нервной деятельности животных. А сердце лягушки оказалось интересным объектом для исследования сердечной деятельности. Французский физиолог Клод Бернар, которому лягушки также помогли сделать ряд открытий, высказал мысль об установке им памятника. И в конце XIX века в Сорбонне (Парижский университет) был открыт первый памятник лягушкам. А второй был воздвигнут студентами-медиками в Токио, в 60-е годы XX столетия, когда число лягушек, использованных ими для науки, достигло 100 тысяч.
Помимо научной ценности эти земноводные обладают ценностью практической. Так во многих странах мясо отдельных видов лягушек считается деликатесом. Существуют даже специальные фермы, на которых разводят лягушек на мясо.
Практическая работа
Итак, начало работы:
07.05.15 г. икра взята в водоеме, окруженная кустарниками и водными растениями.
Оболочка каждой икринки разбухшая, похожа на студенистый прозрачный слой, внутри которого видно яйцо. Верхняя половина его темная, а нижняя светлая.
В природе скорость развития икры зависит от температуры воды. Чем выше температура, тем быстрее идет развитие. В глубоких, затененных водоемах икра развивается примерно в четыре раза медленнее, чем в хорошо прогреваемых водоемах. Икра легко выдерживает низкую температуру.
Создаем оптимальные условия для развития икры: температура воды комнатная, теплая.
Уже через 8-10 дней из икринок вылупляются головастики, более похожи на малька рыбы. Пассивны, не питаются. Видимо хватает питательного запаса икринок. Имеются жаберные отверстия и жабры.
23.05.15 г. Заметен метаморфоз. Головастики начали самостоятельно питаться, активно передвигаться, тесно держаться друг с другом. Они снуют в разных направлениях, но не отплывают далеко, и вся стайка перемещается практически одновременно. Средний размер головастиков примерно 7-8 мм.
К этому времени уже заметны голова, туловище, хвостик. Голова большая, конечности отсутствуют, хвостовой отдел туловища представляет собой плавник, также присутствует боковая линия, а ротовая полость похожа на присоску. Жабры вначале внешние, прикрепляются к жаберным дугам, находящимся в районе глотки, и функционируют уже как настоящие внутренние жабры.
Присоска расположена снизу около рта (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 головастика один круг кровообращения и двухкамерное сердце.
По строению тела личинки земноводных близки к рыбам, а взрослые особи имеют сходство с пресмыкающимися.
В природе временами головастики образуют громадные скопления – до 10000 в одном кубическом метре воды. Недаром у древних египтян изображение головастика означало число 100 000, т. е. “очень много”. Но выживают далеко не все из них. Личинка лягушки служит пищей рыбам, птицам, жукам-плавунцам и прочим обитателям водоема.
Размещаем головастиков по разным емкостям:
Абсолютно прозрачный пластиковый контейнер (10 л) располагаем на хорошо освещенной территории, в теплом месте не в зоне прямого попадания солнечных лучей (балкон) – 25 шт.
Абсолютно прозрачный стеклянный контейнер (3 л) располагаем на хорошо освещенной территории, в теплом месте в зоне прямого попадания солнечных лучей (балкон) – 10 шт
Темный, непрозрачный контейнер (5 л) располагаем в теплом месте, немного затененном, но с достаточным количеством света. Нет прямого попадания солнечных лучей (комната) – 30 шт
Непрозрачный контейнер (2 л) располагаем в плохо освещенном, прохладном месте (гараж) – 10 шт
Все емкости заполнены водой, взятой в месте сбора икры, т.е. наиболее близкой к условиям размножения, а также водорослями и травой. В воде наблюдаются микроорганизмы.
В течение двух дней никаких отличий в поведении не наблюдаются. Все головастики подвижны, прячутся в тине и траве, активно реагируют на звук и движение. Питаются днем растительной пищей, как бы откусывая, а также соскабливают с поверхностей налет. Периодически поднимаются к поверхности воды и заглатывают воздух. Темпы роста в глаза не бросаются, как известно они составляют в среднем 0,6 мм в сутки.
25.05.15 г. В стеклянной емкости, расположенной в зоне прямого попадания солнечных лучей к вечеру все головастики погибли. При этом, не сохранив контуры тела, практически полностью разложившись и исчезнув. Внешне поверхность воды в емкости выглядела как вспузырившаяся, будто прокисшей.
Вывод : головастики, несмотря на утверждение, что полный метаморфоз происходит быстрее при более высоких температурах (21-26 C), а в среднем он длится 50-90 дней, не переносят прямых солнечных лучей.
Прикрываем абсолютно прозрачный пластиковый контейнер бумагой, защищая его от попадания солнца.
28.05.15 г. В пластиковом контейнере, даже несмотря на то, что он не находится под прямыми солнечными лучами, головастики пассивны, находятся практически без движения. Вода очень нагрета. Несколько штук погибли. Убираем в более затененное место.
В остальных емкостях головастики по-прежнему активны. Находятся практически в постоянном движении и процессе питания.
Рост головастиков уже более заметен. В среднем составляет примерно 10 мм.
Добавляем свежей воды и водорослей с водоема, но уже не с места кладки, во все емкости с головастиками.
01.06.15 г. В прозрачном, хорошо пропускающим дневной свет контейнере, убранном в тень, головастики прибавили в росте. Резко наметилась разница между более крупными и мелкими головастиками. Крупные составляют примерно 13-15 мм. Все время едят, присасываются к стенкам, хватают воздух. Хорошо просматриваются глаза, мраморный рисунок тела.
В непрозрачном контейнере, практически не пропускающем дневной свет, но находящемся в теплом месте, рост головастиков практически не заметен, как и в емкости, находящейся в прохладном, темном месте. Несколько штук погибло, несмотря на наличие еды и отсутствия прямых солнечных лучей.
Вывод : существует большая смертность в период развития, даже при отсутствии внешних хищников, питающихся головастиками.
В течение 3-х недель при постоянной подкормке и смене воды в емкостях, т.к. на дне скапливались продукты переработки пищи головастиками, наблюдалась гибель некоторых экземпляров и рост более сильных. Средний размер уже составляет примерно 20-25 мм.
Наибольшая смертность составила в прозрачной емкости, находящейся в теплом месте. Возможно от постоянного перепада температуры воды: от очень теплой, нагревающейся от солнца в дневное время, до сильно остывающей ночью.
27.06.15 г. У головастика, находящегося в гараже, произошли видимые метаморфозы: появились задние лапы.
03.07.15 г. В течение короткого промежутка времени головастик принимает формы маленькой лягушки. Отросли передние лапки, хвост укоротился. При этом молодой лягушонок внешне оказывается меньше размером, чем был головастик, из которого он только что образовался.
Таким образом, как и в природе, от момента откладывания икры до конца превращения головастика в лягушку проходит около 2-3 месяцев.
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.
Самые удачливые из головастиков доживают до стадии метаморфоза и превращаются в лягушонка-сеголетку. Сеголетки очень прожорливы. Объем их желудка в наполненном состоянии превышает одну пятую часть общего веса. Есть одна интересная деталь: если в водоеме не хватает животной пищи, растительноядный головастик так и зимует в личиночной стадии, отложив до весны превращение из вегетарианца в хищника. Они становятся полностью плотоядными, как только их задние ноги развиваются, питаются маленькими водными животными или даже другими головастиками, когда еды недостаточно.
05.07.15 г. Как известно в природе головастики питаются водорослями, растительными веществами, личинками мелких микроорганизмов. В неволе, возможно, из-за нехватки растительной пищи (несмотря на ее наличие в емкости), головастики съели только что сформировавшегося лягушонка, а не наоборот.
Вывод
Таким образом, делаем вывод, что головастики – очень хрупкие организмы. Наша гипотеза подтвердилась.
1. Смертность яиц и головастиков достигает 80,4 - 96,8%.
Из достаточно большого количества вылупившихся головастиков, выжили 11 шт. При этом 5 из 30 – в темном, непрозрачном контейнере (5 л), расположенном в комнате, немного затененной, без прямого попадания солнечных лучей.
3 из 10 – в светлом, непрозрачном контейнере (2 л), расположенном в плохо освещенном, прохладном месте, в гараже. При этом здесь же вперед всех сформировался лягушонок.
Лягушки могут размножаться, когда достигают четырехлетнего возраста. Просыпаясь после зимней спячки, амфибии половозрелого возраста сразу устремляются к нерестовым водоемам, где происходит поиск подходящего по размеру партнера. Самцу приходится выполнять перед самкой различные виды уловок, чтобы привлечь ее внимание, такие как песни и танцы, вовсю красоваться. После того как самка выберет себе ухажёра, который ей приглянулся, они начинают искать место для отложения яиц и их оплодотворения.
Брачные игры
Голос
Большинство самцов жаб и лягушек привлекают самок своего вида голосом, а именно кваканьем, которое у разных видов различное: у одного вида похожее на «трель» сверчка, а у другого - на привычное «ква-ква» . Голоса самцов вы можете без труда найти в интернете. Громкий голос на водоеме принадлежит самцам, а у самок голос очень тихий или отсутствует вовсе.
Ухаживание
- Внешний вид и окраска.
Самцы многих видов лягушек, например, древолазов тропических, в брачное время меняют свой цвет, становятся черными. У самцов, в отличие от самок, глаза крупнее, лучше развиты органы чувств и увеличен мозг соответственно, а передние лапы украшают мозоли так называемые брачные, которые необходимы для спаривания, чтобы избранница не смогла убежать.
- Танец
Внимание самок можно привлечь и различными движениями . Colostethus trinitatis просто на ветке ритмично подпрыгивают, а Colostethus palmatus становятся в изысканные позы, увидев на горизонте самку, а другие виды, обитающие у водопадов, умудряются помахивать самкам лапками.
Самцы Colostethus collaris выполняют в период ухаживания танец. Самец подползает к самке и квакает громче и быстрее, затем отползает, раскачивается и подпрыгивает, при этом замирая на задних лапах в вертикальном положении. Если самку представление не впечатлило, она поднимает голову, показывая свое яркое желтое горло, это отваживает самца. Если же самке танец самца понравился, то она наблюдает за красивым танцем, переползая в разные места, чтобы получше видеть игру самца.
Иногда может собираться большая аудитория: однажды ученые, наблюдая за Colostethus collaris, насчитали восемнадцать самок, которые уставились на одного самца и синхронно перемещались на другую позицию. Оттанцевав, самец неспешно уходит, при этом часто оборачивается, чтобы убедиться, что дама сердца следует за ним.
У древолазов золотых, наоборот, самки борются за самцов . Найдя самца, который квакает, самка хлопает задними лапами по его телу и кладет передние лапы на него, также может тереться своей головой о подбородок самца. Самец с меньшим пылом отвечает тем же, но не всегда. Было зафиксировано множество случаев, когда у этого вида амфибий возникали драки как между самками, так и самцами за понравившегося партнера.
Оплодотворение или как размножаются лягушки
Оплодотворение, происходящее внешне
Чаще всего у лягушек встречается этот вид оплодотворения. Более мелкий самец крепко обхватывает передними лапами самку и оплодотворяет выметающую самкой икру. Самец обхватывает самку позой амплексус, которая бывает трех вариантов .
- За передними лапами самки самец производит обхват (лягушки остромордые)
- Самец обхватывает самку перед задними конечностями (скафиопусы, чесночницы)
- Происходит обхват самки за шею (древолазы).
Оплодотворение, происходящее внутри
Немногие древолазы (к примеру, Dendrobates granuliferus, Dendrobates auratus), оплодотворяются иным способом: самка и самец отворачивают головы в противоположные стороны и соединяют клоаки. В этой же позиции оплодотворение происходит у амфибий вида Nectophrynoides, которые вынашивают вначале икру, а затем и головастиков внутриутробно до завершения процесса метаморфоза и рожают сформированных полностью лягушат
.
У хвостатых самцов лягушек рода Ascaphus truei, есть специфический орган для размножения.
В период размножения у самцов довольно часто на передних лапах образовываются специфические брачные шероховатые мозоли. С помощью этих мозолей самец держится на скользком теле самки. Интересный факт: например, у обыкновенной жабы (Bufo bufo), самец залазит на самку далеко от водоема и катается на ней несколько сотен метров. А некоторые самцы могут ездить на самке после завершения процесса спаривания, ожидая, пока самка сформирует гнездо и отложит в него икринки .
Если процесс спаривания протекает в воде, самец может удерживать выметанную икру самкой, поджимая задние лапы, чтобы успеть оплодотворить икринки (вид - Bufo boreas). Довольно часто самцы могут перепутать и залезть на самцов, которым явно это не нравится. «Жертва» воспроизводит специфический звук и вибрацию туловища, а именно задней части, и вынуждает слезть с себя. Также ведут себя и самки в окончании процесса оплодотворения, хотя иногда самец может сам отпустить самку, когда почувствует, что ее брюшко стало мягким и опустело. Довольно часто самки активно стряхивают с себя самцов, которые ленятся слазить, переворачиваясь набок и вытягивая задние конечности.
Соитие - амплексус
Виды амплексуса
Лягушки откладывают икринки , как рыбы, так как у икры (яиц) и у зародышей отсутствует приспособления для развития на суше (анамния). Различные виды амфибий откладывают икру в удивительные места:
За весь срок вынашивания головастиков, а он длится два месяца, лягушка ничего не ест, при этом сохраняет активность. В этот период она использует лишь внутренние запасы гликогена и жира, который хранится у нее в печени. После процесса вынашивания у лягушки печень в три раза уменьшается в размере и не остается жира на животе под кожей.
После откладки яиц большинство самок покидают свою кладку, а также нерестовые воды, и уходят на свои места обычного обитания.
Яйца обычно самки окружают большим слоем студенистого вещества . Оболочка для яиц играет большую роль, так как яйцо предохраняется от высыхания, от повреждений, а главное - она предохраняет его от поедания хищниками.
После откладки, спустя некоторое время, оболочка у икринок разбухает и формируется в прозрачный студенистый слой, внутри которого проглядывается яйцо. Верхняя половина яйца темная, а нижняя -наоборот, светлая. Темная часть сильнее нагревается, так как эффективней использует лучи солнца. У многих видов амфибий комки икры всплывают на поверхность водоема, где вода намного теплее.
Низкая температура воды задерживает развитие зародыша. Если теплая погода, яйцо делится многократно и формируется в многоклеточный зародыш. Спустя две недели из икринки выходит головастик - личинка лягушки.
Головастик и его развитие
После выхода из икры головастик попадает в воду
. Уже через 5 дней, израсходовав запас питательных веществ икринки, он сможет плавать и питаться самостоятельно. У него формируется рот, имеющий роговые челюсти. Головастик питаться простейшими водорослями и другими водными микроорганизмами.
К этому времени у головастиков уже видны туловище, голова, хвост.
Голова у головастика большая , отсутствуют конечности, хвостовое окончание туловища играет роль плавника, также наблюдается боковая линия, а возле рта находится присоска (по присоске можно идентифицировать род головастика). Спустя два дня щель по краям рта обрастает некоторым подобием птичьего клюва, который выполняет функцию кусачек, когда головастик производит кормление. У головастиков есть жабры с жаберными отверстиями. В начале развития они внешние, но в процессе развития видоизменяются и прикрепляются к жаберным дугам, которые находятся в области глотки, при этом функционируют уже как обычные внутренние жабры. У головастика двухкамерное сердце и один круг кровообращения.
По анатомии головастик на начале развития близок к рыбам, а повзрослев, он уже имеет сходство с видом пресмыкающихся.
Через два-три месяца у головастиков отрастают задние, а затем и передние лапы, а хвост сначала укорачивается, а потом отпадает. Развиваются при этом и легкие . Сформировавшись для дыхания на суше, головастик начинает свой подъем к поверхности водоема, чтобы заглотнуть воздух. Изменения и рост зависят во многом от жаркой погоды.
Головастики сначала питаются преимущественно пищей растительного происхождения, но потом понемногу переходят к пище животного вида. Сформировавшийся лягушонок может выбираться на берег, если это вид сухопутный, или дальше остается обитать в воде, если это водный вид. Выбравшиеся на сушу лягушата – это сеголетки. Амфибии, откладывающие на суше икру, иногда переходят к развитию без процесса метаморфоза, то есть через прямое развитие. Процесс развития занимает около двух – трех месяцев, от начала откладывания икринок до конца развития головастика в полноценную лягушку.
Амфибии-древолазы
проявляют интересное поведение. После того как головастики вылупятся из икринок, самка на своей спине, одного за другим переносит их на вершины деревьев в бутоны цветков, в которых после дождя скапливается вода. Такой своеобразный бассейн является хорошей детской комнатой, где детки продолжают свой рост. Едой для них служат неоплодотворенные икринки.
Способности к размножению у детенышей достигается примерно на третьем году жизни.
После процесса размножения зеленые лягушки остаются в воде или держатся на берегу поблизости водоема, тогда как бурые уходят на сушу из водоема. Поведение амфибий во многом определяется влажностью. В жаркую сухую погоду бурые лягушки в основном малозаметны, так как они прячутся от лучей солнца. Зато после заката наступает у них время охоты. Поскольку зеленый вид лягушки живет в воде или около нее, то они охотятся и в светлое время суток.
С наступлением холодного периода года бурые лягушки перемещаются к водоему. Когда температура воды станет выше температуры воздуха, бурые и зеленые лягушки погружаются на дно водоема на весь период зимних холодов.
Половые клетки, дающие начало новой особи, отделяются от родительского организма в половых железах - в семенниках И" в яичниках. Лягушки, как и большинство других животных, раздельнополы, то есть у них есть самцы и самки. Однако существуют и такие животные, у которых нет разделения на самцов и самок, а семенники и яичники находятся в теле одной и той же особи. Таких обоеполых животных называют гермафродитами (сюда относятся, например, наши улитки и дождевые, или земляные, черви).
Яйца и сперматозоиды. Мужские и женские половые клетки сильно разнятся между собой. Мужские клетки очень мелки и обдадают подвижностью, они называются живчиками или сперматозоидами. Женские клетки - яйца - гораздо крупнее мужских, так как в них отложено некоторое количество желтка -. питательного материала, за счет которого развивается будущий зародыш. Яйца имеют округлую форму и не способны к самостоятельному движению. Новая особь, как правило, развивается из яйца после того, как оно будет оплодотворено сперматозоидом, то есть после слияния мужской и женской клеток.
При помощи микроскопа легко можно наблюдать движение живых сперматозоидов. Для этого семенники от свежеубитого взрослого самца лягушки нужно положить в блюдечко с небольшим количеством воды, а затем разрезать и растрепать их, пока жидкость не станет молочно-мутной. Капельку этой жидкости переносят пипеткой на предметное стекло, накрывают покровным стеклышком и рассматривают при сильном увеличении.
Икрометание у лягушек. Весной у лягушек под влиянием физиологических изменений в их теле пробуждается стремление к размножению. Лягушки собираются большими скопищами в водоемах. Из канав и небольших прудков слышится ворчащий звук («о-о-о-о-о-о»), издаваемый бурыми травяными лягушками-самцами, а из более крупных прудов и озер доносится громкое кваканье самцов зеленых
Рис. 15. Передняя лапка самца лягушки.
лягушек. В это время начинается спаривание лягушек: самец своими передними лапами (рис. 15) схватывает самку сзади и сильно сдавливает ее бока. Такое сдавливание способствует продвижению созревших яиц по яйцеводам к отверстию клоаки. Те вздутые и несколько шероховатые бородавки, которые мы видели на лапках самцов, помогают самцу удерживать самку с ее гладкой и скользкой кожей.
В тот момент, когда яйцевая клетка выходит из клоаки самки, она бывает одета тонким слоем слизи, выделенной стенками яйцевода (такие япца, одетые только слизистой, или студенистой, оболочкой и не имеющие скорлупы, обыкновенно называют икрой). Самец в это время выпускает в воде прямо на икринки свои половые продукты - так называемую семенную жидкость, в которой плавает множество подвижных сперматозоидов. Сперматозоиды проникают через слизистую оболочку к самой яйцевой клетке, и один из них внедряется в нее. Здесь ядро сперматозоида сливается с ядром яйцевой
Рис. 16. Дробление яйца лягушки:
1-5 - начальные стадии (5 - в разрезе); 6 - стадия морулы («тутовой ягоды»).
клетки и из двух клеток получается одна - оплодотворенное яйцо: это уже
одноклеточный зародыш лягушки.
Слизистый слой, одевающий поверхность каждой икринки, в это время разбухает от воцк и образует прозрачную и очень скользкую студенистую массу, хорошо защищающую икру от поедания хищниками.
Дробление яйца. JB свежеотложенной лягушачьей икринке тот темный шарик, который виден внутри прозрачной студенистой оболочки, - это пока только одна клётка - оплодотворенное яйцо. Мы можем сказать, что на этой ступени развития лягушка имеет строение одноклеточного организма.
В яйце мы можем различить более темную и более светлую стороны. В темной половине находится ядро, а светлая нагружена крупинками тяжелого желтка и потому всегда бывает обращена вниз. Поэтому верхняя, темная сторона с ядром сильнее прогревается солнцем.
Спустя час после оплодотворения яйцо начинает дробиться (рис. 16). На его верхней стороне появляется борозда, которая постепенно углубляется и продолжается на нижнюю сторону. Внутри яйца в это время происходит деление ядра. В результате вместо одной клетки оказываются две, разделенные между собой тонкой перегородкой и имеющие каждая свое клеточное ядро.
Приблизительно через час после первого дробления на яйце появляется вторая борозда, также идущая от верхнего полюса к нпжнему, но уже под прямым углом к первой борозде. В результате яйцо оказывается разделенным на четыре одинаковые дольки - четыре отдельные клетки.
Еще через некоторое время намечается новая, третья борозда дробления, идущая уже в горизонтальной плоскости и блйже к верхнему полюсу. Теперь зародыш со^ стоит из восьми клеток, а из них четыре верхних отличаются от нижних меньшими размерами.
Деление клеток продолжается и далее сначала в вертикальном направлении, а затем в горизонтальном, так что часов через 6-8 после откладки икры каждый зародыш представляет собой уже целое скопление клеток, напомйнающее собой в уменьшенном виде сложный плод малины или ежевики.
Далее клетки зародыша делятся уже не все одновременно: одни быстрее, а дру-
Рис. 17. Образование гаструлы у амфибий:
А, Б. В - последовательные стадии; 1 - первичный рот (бластопор); 2 - эктодерма; а - энтодерма; 4 - желточные клетки; 5 - желточная дробна; 6 - начало образования мезодермы*
Alt="" />
Рис. 20. Метаморфоз лягушки:
1 - яички при икрометании: 2-яички (икринки) с разбухшей в воде оболочкой; 3 - зародыш незадолго до выхода из икринки: 4-11 - головастики: 4 - только что вышедшие из икринок, 5 и 6 - с наружными жабрами, 7 и 8 - с развитыми складками жаберных крышек, 9 и ю - с задними конечностями, 11 - в конце метаморфоза; 12 - лягушонок с остатками хвоста. 
нают самостоятельно плавать в воде. Теперь это уже не зародыши, а свободно- живущие личинки, пока еще не похожие на взрослых лягушек, а по своей форме и способу передвижения похожие на рыб (рис. 20). В просторечии их называют головастиками. Головастик сходен с рыбами не только внешне, но и по своему внутреннему строению. У него, как у низших рыб и у рыбьих мальков, основой скелета служит спинная струна, или хорда, только впоследствии в своей туловищной части обрастающая хрящевыми позвонками. Череп у головастика хрящевой, и к нему примыкают жаберные дуги (рис. 21). Дыхание у него жаберное, п кровеносная система построена по рыбьему типу. Если бы развитие головастика остановилось на этой стадии и не шло бы дальше, мы должны были бы без всяких сомнений отнести такое животное к классу рыб. Однако в дальнейшем строение тела головастика изменяется: появляются ноги, сначала задние, а затем и передние, изменяет свое строение рот, жаберные щели в стенках глотки зарастают, из небольшого выроста кишечника (выроста, подобного плавательному пузырю рыб) образуются легкие. Хвост постепенно уменьшается и наконец становится совершенно незаметным снаружи. Головастик превратился в лягушку.
Биогенетический закон. Еще до появления учения Дарвина превращение головастика в лягушку, совершающееся в течение нескольких недель и доступное непосредственному наблюдению в аквариуме, вызывало у вдумчивых натуралистов мысли, которые вставали в реакое противоречие с господствовавшими тогда представлениями о неизменности живой природы. Немецкий натуралист Кильмей- е р еще в конце XVIII века пришел к заключению, что ступени, которые проходит в своем развитии отдельное животное, и ступени развития всёго животного мира
являются выражением одного и того же закона. Строение головастика сходно со строением рыбы, и, следовательно, каждая лягушка, прежде чем стать настоящей лягушкой, сначала бывает рыбой.
Через тридцать лет после Кильмейера ту же мысль повторил и крупнейший французский зоолог Этьен Жоффруа Сент-Илер. «Каждый год, - писал он, - мы присутствуем при зрелище, доступном не только нашим умственным, но и нашим телесным очам, когда мы видим, как организм превращается, переходя из одного класса животных в другой: я говорю о превращении лягушки. Эти животные под именем головастиков сначала бывают рыбами, а потом становятся гадами»
Теперь мы знаем, что подобный же ряд превращений, начиная от одноклеточной стадии оплодотворенного яйца, проходят не только лягушки, но и все высшие позвоночные, включая сюда и самого человека, ио только у них весь этот процесс совершается не в открытой среде, а, так сказать, «за кулисами», либо под скорлупой яйца, как у пресмыкающихся и птиц, либо в утробе матери, как у млекопитающих.
Развитие особи есть сокращенное повторение развития вида - таково краткое выражение так называемого основного биогенетического закона, который в наиболее четком виде был сформулирован в 1866 году немецким зоологом Эрнстом Г екке- лем; В очень образной форме выразил то же положение один английский зоолог: «Всякое животное во время своего развития взбирается по собственному родословному древу».
Поэтому эмбриология - наука, изучающая зародышевое и личиночное развитие животных, - не только предъявляет убедительные доказательства самого факта эволюции организмов, но и дает в руки исследователей плодотворный метод изучения эволюционного процесса и установления родственных связей между отдельными группами животного мира. В этой области особенно значительны заслуги наших отечественных ученых И. И. Мечникова (1845-1916), работавшего по эмбриологии низших беспозвоночных; А. О. Ковалевского (1840-1901), установившего филогенетические связи позвоночных с другими группами животного мира, и А. Н. С е - верцова (1866 - 1936), который разрабатывав филогению низших позвоночных и внес существенные уточнения в понимание взаимоотношений между онтогенезом й филогенезом.
Биогенетический закон нельзя понимать в той вульгаризированной форме, «будто строение зародыша или личинки в точности воспроизводит строение предков данного вида, являясь как бы его «фамильной портретной галереей». В частности, повторение организации предков в процессе онтогенетического развития нарушается тем, что отдельные системы органов изменяют свое строение не все одно-? временно, а с различней скоростью и, например, в строении рыбообразного зародыша или личинки (головастика) уже обнаруживаются некоторые черты более высокой организации. Так, у рыбообразного головастика уже заранее образуется не свойственная рыбам перегородка, разделяющая предсердие на левую и правую половины, и намечается малый круг кровообращения, хотя зачатки легких в этр время еще не функционируют. Подобного рода факты, разрушая упрощенное представление о рекапитуляции (повторении) в развитии особи признаков ее далеких предков, свидетельствуют о том, что между онтогенезом и филогенезом существует взаимная связь: не только развитие особи зависит от истории вида, но и развитие вида определяется теми наследственными признаками, в которые возникают в онтогенезе еще в зародышевой и личиночной стадиях (А. Н. Северцов)^
Однако при всех поправках, которым подвергся биогенетический закон Мюллера - Г еккеля, только он способен дать объяснение тем перестройкам в организации зародыша и личинки, которые в общих чертах соответствуют последователь
ным этапам исторического развития животного мира. Вместе с тем применение эмбриологического метода при изучении самого процесса эволюции подтверждает данные систематики, сравнительной морфологии и палеонтологии, а при решении вопроса о наиболее древних формах организации и о переходе от низших типов строения к последующим ступеням этот метод остается почти единственным способом исследования.
Изучение головастика в школьном курсе зоологии. В нашей учебно-воспитательной работе развивающийся из икры лягушонок, который на наших глазах «карабкается по своему родословному древу», может быть использован как наиболее наглядная иллюстрация к основному биогенетическому закону. И тогда извечный вопрос о том, «кто мы и откуда мы появились в этом мире», вопрос, на который в прежние века человечество находило только фантастические ответы в различных религиоз^- ных учениях, получает разрешение в банке с развивающимися из икры головастиками: здесь перед нами проходят основные моменты родословной истории животных от одноклеточного организма до появления наземных позвоночных, в организации которых мы, вслед за тургеневским Базаровым, улавливаем основные черты строения и нашего собственного тела.
Клеточное строение как результат дробления яйца. Мы уже говорили о клеточном строении организмов. Теперь на примере зародыша лягушки мы видели, что все клетки и ткани тела образуются путем дробления из единственной клетки - яйца. В самом начале этого процесса, пока число клеток не превышает четырех, все они совершенно одинаковы между собой. По мере развития и роста зародыша вследствие повторных делений клеток число их непрерывно возрастает и вместе с тем увеличивается различие между их отдельными группами: у зародыша сначала начинают обособляться отдельйые слои клеток, а затем из них образуются различные ткани и органы. В результате покровные, скелетные, нервные клетки, кровяные тельца, мышечные волокна оказались приспособленными к совершенно различным функциям, получилп характерное для каждой ткани строение и потеряли внешнее сходство с клетками других тканей и с первоначальной яйцевой клеткой. «... Все многоклеточные организмы - как растения, так и животные, включая человека, - вырастают каждый из одной клетки по закону клеточного деления...»
Иногда ради картинности сравнения говорят, что «организм построен из клеточек подобно тому, как дом построен из кирпичей». Такое механистическое уподобление по существу совершенно неправильно. Кирпичи, из которых строится дом, привезены откуда-то со стороны, а не образуются в самих стенах дома, как образуются путем деления клетки в развивающемся организме. Ни первый положенный кирпич, ни выведенный фундамент, ни недостроенные стены еще не могут быть названы домом (это только части будущего здания), а яйцевая клетка или зародыш на любой стадии представляют собой не отдельный кусок будущего животного, а целый организм, постепенно изменяющийся по мере своего развития. Посторонняя сила - руки каменщиков - складывает отдельные кирпичи таким образом, что из них получается дом. Совершенно иначе строится тело животного или растения: не клетки, соединившись вместе, образуют многоклеточный организм, а, наоборот, организм по мере своего роста и развития образует новые и новые клетки.
В клеточном строении выражается единство всего органического мира - и растительного и животного. В существенных чертах растительные и животные клетки сходны между собой; разница заключается главным образом в том, что у растительных клеток бывает сильно развита клеточная оболочка (поэтому растительные клетки и были замечены гораздо раньше, чем клетки животных).
Как известно, наряду с многоклеточными организмами имеются и такие существа, развитие которых не идет дальше
образования одной-единственной клетки, так как при каждом клеточном делении вновь возникающие клетки совершенно обособляются друг от друга и начинают вести самостоятельное существование. Поэпгому, когда мы перейдем к систематическому ознакомлению с многообразием животного мира, мы также начнем его с изучения одноклеточных организмов, сохранивших тот первичный тип организации, который у остальных животных бывает только самой начальной ступенью при развитии каждой отдельной особи.