Возможности для сохранения воды в организме

Земноводные. Особенности организма

Жданова Т. Д.

Земноводных считают вездесущими животными, поскольку этим практически голым созданиям дана возможность обитать и производить потомство в самых различных водных средах и, как ни удивительно, почти во всех частях света (кроме Антарктиды). Амфибиям «подвластны» невероятно сложные условия проживания, в том числе в соленых водоемах, в засуху и мороз. Их можно обнаружить в Гималаях на высоте 4500 м и под землей, в пустынях и за Полярным кругом. Конечно, больше всего видов земноводных обитает в тропических странах, где тепло, влажно и изобилует пища. В холодных и сухих районах на суше проживают представители совсем немногих видов. Но именно они с особой наглядностью демонстрируют, какими феноменальными возможностями наделены такие, казалось бы, совсем беззащитные животные, для успешной жизнедеятельности в широчайшем диапазоне природных условий. При этом амфибии именно не «выживают», как принято считать, в среде, сложной для большинства животных, а живут той полноценной жизнью, особенности которой записаны в их генетической программе. Пример врожденной способности сохранять жизнедеятельность после разного рода «критических» воздействий демонстрируют хвостатые амфибии. Можно заморозить в воде саламандру или тритона, но стоит только растопить лед, и животные преобразятся, проявляя полную готовность продолжать жизнь. Однако следует иметь в виду, что эти генетически обусловленные возможности отнюдь не безграничны. Они имеют свою специфику, заданные конкретные пределы, характерные для каждого вида и сообщества земноводных. Рассмотрим подробнее удивительные возможности организма этих «земно»-«водных» животных.

Специфичность организма амфибий

В строении организма и поведении любых живых существ учтены все особенности условий обитания в своей экологической «нише». Особи каждого вида необходимо и дано именно ее специфичное устройство организма. Это в полной мере относится и к земноводным, которые на стадии личинок или взрослых особей призваны жить в условиях и суши, и воды (или влажной среды). Причем, если возрастная смена водной среды на сушу связана с целенаправленной, зачастую глубочайшей перестройкой организма амфибий, то при периодической смене среды происходит автоматическое переключение с одних органов и систем жизнеобеспечения на другие, необходимые в данный момент. Например, весной, в период размножения, большинство сухопутных видов, используя водоемы для икрометания, переходит к образу жизни, свойственному водным амфибиям. Или же осенью зимующих на суше водные амфибии сближаются по поведению с сухопутными видами. Они покидают воду и, спрятавшись на зиму в защищенных местах суши, впадают в длительную спячку.

Как известно, характеристики воды и суши резко отличаются. Эти отличия касаются всех факторов среды. В водной среде условия влажности постоянны, а на суше они имеют резкие суточные и сезонные колебания. Причем, на большей части земной поверхности влажность сравнительно невелика. Эти условия очень существенны для амфибий, являющихся влаголюбивыми животными. Значительны и температурные колебания. Если в воде они не превышают 25-300, то на суше сезонные колебания могут быть свыше 1000 С. Очень большое значение для дыхания земноводных имеет разница в количестве кислорода среды их обитания. В воздухе оно примерно в 10 раз больше, чем в воде. В водной среде требуются небольшие усилия для поддержания тела, а с выходом на сушу эти усилия значительно возрастают. Изменяется и положение точки опоры. На суше – это земля, расположенная внизу. Плотная же среда воды, от которой можно оттолкнуться, окружает амфибию со всех сторон. В водной и воздушной средах различны и законы распространения звука и света.

Судя по приведенным показателям сред, быть обитателями двух стихий, то есть находиться то в одной среде, то в другой совсем не просто. Однако активная жизнедеятельность амфибий возможна благодаря специфичности анатомии, физиологии и всех четко координируемых сложнейших систем организма. Одним из многочисленных примеров может служить универсальная система «включения» и «выключения» нужных органов при дыхании лягушки в момент перемены среды. Пока амфибия находится в воде, она дышит кожей, но как только оказывается на суше – включается система дыхания легкими и слизистой оболочкой рта. Эта удивительная система действует так, что при каждом нырянии «включенные» органы лягушки автоматически отключаются.

Многообразие водных сред

Большинство земноводных использует в качестве водной среды обитания и размножения пресные водоемы. При этом особи различных видов пользуются именно теми водными ресурсами Земли, на которые «настроен» их организм. Одни из них занимают тихие заводи, непроточные озера, пруды и даже лужи и канавы. Другие способны жить только в бурных горных реках. Третьим дано занимать все ярусы тропического леса – от заболоченных низин до микроводоемчиков в пазухах древесной листвы, заполняемых водой в период тропических ливней. Четвертые – обитатели сухих прерий и пустынь, полностью обустроены для активной жизнедеятельности там в «сезон дождей».

Проживание земноводных вблизи водоемов в условиях относительно влажной атмосферы обеспечивает их кожное дыхание и сохранение влаги в организме. Удаленные от воды, они быстро худеют, но остаются жизнеспособными при потере до 50 % массы и даже больше. Такая лабильность в отношении содержания воды в организме – чудесный дар вездесущим амфибиям. Благодаря этому они способны выживать в условиях с резкими колебаниями влажности. А если к изнуренной от сухости коже земноводного приложить что-либо влажное, животное быстро «приходит в себя». Ведь амфибии «пьют» воду именно кожей. В одном из опытов древесная лягушка массой 95 г, после укутывания мокрой тряпкой увеличила массу до 152 г.

Но не только пресная вода – колыбель вездесущих земноводных. Среди них есть представители некоторых видов, которые наделены способностью обитать в солоноватой и даже в соленой воде. Например, зеленые жабы, жабы-ага, травяные лягушки и некоторые виды саламандр могут успешно размножаться в слабосоленой воде. Выведение из организма излишков солей у этих амфибий происходит за счет специальных физиологических процессов. А наилучшим образом для жизни в соленой воде обустроена филиппинская лягушка. Она обитает в зоне прибоя и прячется в норах крабов. Ее головастики свободно плавают в воде, более соленой, чем в Черном море.

Возможности для сохранения воды в организме

Многие земноводные наделены прекрасными возможностями предохранения организма от потери влаги в засушливую пору. При этом для каждого вида существуют как свой специфический способ, так и индивидуальные устройства для сохранения воды в организме. Например, при высыхании родного водоема инстинкт самосохранения сирена – хвостатой амфибии одного из видов, включает сложный комплекс прекрасно координируемых поведенческих актов, различных органов и физиологических процессов. Во-первых, сирен с помощью своих органов движения глубоко зарывается в прибрежный грунт. Во-вторых, специальные устройства в его организме начинают вырабатывать и выделять на поверхность кожи особую слизь. В смеси с глиной она покрывает все тело хвостатой амфибии, «предусмотрительно» оставив свободной только ротовое отверстие. Образуемый защитный кокон, подсохнув, предохраняет животное от дальнейшего высыхания. В-третьих, в работу включаются процессы окисления жира, который запасен заранее у более упитанных, а потому достаточно жизнеспособных, особей. При окислении образуется углекислый газ, вода и высвобождается энергия. В-четвертых, эта вода целенаправленно направляется организмом в органы, которые наиболее страдают от ее недостатка. В-пятых, освобожденная энергия не исчезает, а тотчас включается в работу по поддержанию сердечной деятельности и работающих в экономном режиме процессов жизнедеятельности. Все эти меры и четко координируемые процессы, предназначенные для сохранения жизни амфибии в критической ситуации, позволяют ей провести в состоянии оцепенения больше года и дождаться спасительной влаги.

Подобная наследственная программа позволяет пережить периода засухи и барашковому лопатоногу – американскому родственнику наших чесночниц. На первом этапе амфибия зарывается в песчаную землю на глубину более 1 метра с помощью лопатообразных выростов задних ног. На следующем этапе организм окружает себя водонепроницаемым коконом, сбрасывая несколько слоев кожи, и впадает в спячку. Обмен веществ у него замедляется до сигнала, который принесут органам чувств долгожданные осадки. Тогда кокон по команде анализаторов лопнет, и спасенное животное выберется на поверхность для активной жизнедеятельности и продолжения рода.

Жабы в основном хорошо переносят засушливую пору благодаря двум чудесным устройствам их организма – защитной коже и достаточно мощным легким. Во-первых, кожа жабы сама по себе малопроницаема и препятствует испарению воды. А во-вторых, жабам даны хорошо функционирующие легкие, что позволяет, в отличие от других бесхвостых амфибий, меньше зависеть от кожного дыхания.

Одна из древесных лягушек тоже наделена влагонепроницаемой кожей, но, что удивительно, генетическая программа построения и функционирования ее организма «знает», когда от такой кожи следует избавиться. Сохраняющая влагу кожа служит лягушке только в сухую погоду, чтобы та без особого вреда для своего здоровья могла проводить несколько часов под жаркими солнечными лучами. При первых же ливнях амфибия начинает линять. На смену защитной коже организм производит обычную для данного вида проницаемую для воды легкую кожу. В нее и «одевается» лягушка до следующей засухи. Тогда «мудрый» организм снова изготовит ей защитную кожу.

Как пополнить влагу?

Когда потеря влаги все-таки переходит допустимые пределы, земноводные целенаправленно отправляются искать более влажный участок почвы. Прижавшись к нему брюшком, животные впитывают в себя влагу, подобно промокашке. Амфибии способны поглощать воду и всей кожей. Для этого представители некоторых видов наделены, например, превосходными устройствами – реберными бороздками. Те образуют тончайшие углубления в коже и работают как мощные капиллярные насосы, обеспечивая высокоэффективный способ извлечения воды. А когда земноводные находятся на суше, организм меняет специализацию этих устройств. Они переключаются на другую работу – транспортировку воды с брюшной стороны в другие части тела для его равномерного увлажнения

Специальным устройством для всасывания воды из чуть влажной почвы (водозаборником) у лягушек и особенно жаб является так называемое «тазовое пятно», пронизанное кровеносными сосудами. У юных норных лопатоногов, американских родственников наших чесночниц, такое тазовое пятно совсем маленькое и занимает всего 5 % всей поверхности тела. Однако его всасывающая способность в 18 раз выше, чем у остальной кожи. Благодаря такому «водозаборному устройству» молодые амфибии способны охотиться днем во время летней жары. Сидя на чуть влажной земле, они всасывают такое же количество воды, какое испаряет остальная часть их тела.

Как недостаток, так и излишки воды вредны для организма амфибий, особенно в юном возрасте. Оказывается, лягушатам прудовой, озерной и дальневосточной лягушек, а также молоди серой и зеленой жабы, чтобы не погибнуть от переизбытка влаги в организме, нельзя оставаться в водоеме, как только они расстанутся с хвостом и жабрами. Только для подросших земноводных вода становится безопасной. Это связано с тем, что у лягушек и жаб появляются те же средства, которые им будут необходимы для предохранения от испарения влаги в сухую погоду. Такими универсальными средствами являются защитная кожа и специальные выделения кожных желез, образующие тонкую поверхностную пленку.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: