В позднем палеозое мир животных развивался в морях, но произошла важная и большая перемена – животные появились и на суше. Многие группы рыб жили в девоне в пресноводных озерах. Во время засух, когда водоемы пересыхали, рыбы оказывались на берегу и обезвоживались. Выжить сумели только те из них, кто мог просуществовать без воды до нового дождя. Вскоре появились рыбы с легкими и парными мускулистыми плавниками, которые давали им возможность ползать по земле. Так возникли первые земноводные – животные, которые нуждаются в воде только для размножения и личиночного развития. Древнейшие земноводные – ихтиостеги – обитали в верхнем девоне около 300–320 миллионов лет назад. Эти примитивные амфибии сохраняли еще очень много исходных и даже общих черт (признаков) с кистеперыми рыбами. Поэтому происхождение земноводных от кистеперых рыб не подлежит никакому сомнению.

Скелет ихтиостеги

В дальнейшем история эволюции земноводных нашей планеты развивалась неравномерно. Изобилие и процветание этих животных было отмечено в карбоне, триасе и кайнозое, когда они были представлены множеством разнообразных форм. В то же время в юрском и меловом периодах произошло замедление их развития, уменьшились численность и видовое разнообразие. Однако начиная с верхнего карбона (в палеозое) и до конца триаса (в мезозое) амфибии были многообразны. Но в пермском периоде климат стал менее влажным, и водоемы, в том числе и большие озера, стали высыхать и исчезать, началась массовая гибель древних земноводных, и к началу триаса этот многочисленный класс значительно обеднел.

Окаменелая кистеперая рыба

Формы тел амфибий очень различны. Хвостатые земноводные больше похожи на рыб, они имеют сжатое с боков туловище и длинный весловидный хвост. У бесхвостых – туловище округлое или плоское, а хвост совсем отсутствует. А некоторые амфибии совершенно лишены конечностей и больше напоминают червей, чем позвоночных животных.

Строение скелета земноводных характеризуется чертами, свойственными скелету наземных позвоночных (а это первые наземные позвоночные), и отличается от скелета рыб.

Латимерия – кистеперая рыба, сохранившаяся до наших дней

Во-первых, задние и передние конечности четко разделены на три отдела, в строении скелета появляется грудина. Во-вторых, позвоночник разделен на четыре отдела, позвонки подвижно соединены друг с другом соединительными отростками. В-третьих, череп подвижно соединяется с позвоночником.

Мозг земноводных устроен довольно просто. Он имеет удлиненную форму и состоит из двух передних полушарий, среднего мозга и мозжечка, представляющего лишь поперечный мостик, и продолговатого мозга. Спинной мозг развит гораздо лучше, чем головной.

Скелет древней амфибии

Из органов чувств развиты зрение, слух и обоняние. Язык у большинства амфибий хорошо развит, а у лягушек отличается от языка других позвоночных тем, что прикреплен не задним, а передним концом и может выбрасываться изо рта.

Скелет лягушки

Зубы, как и у пресмыкающихся, могут лишь схватить и удержать добычу, но не способны ее пережевывать.

Внутреннее строение лягушки

Пищеварительный канал довольно короткий и просто устроен. Состоит из длинного пищевода, толстостенного желудка и задней кишки. Все амфибии имеют печень, желчный пузырь, поджелудочную железу, почки и мочевой пузырь.

Серые жабы

Органы кровообращения и дыхательные имеют огромное значение в жизни амфибий, и мы рассмотрим их далее в связи с историей развития.

Не зря раньше земноводных называли голыми гадами. Действительно, у них нет ни чешуи, как у рыб и пресмыкающихся, ни перьев, ни шерсти, как у млекопитающих; большинство земноводных покрыты снаружи лишь голой кожей, и только у очень немногих на коже есть следы или подобие роговых образований. Зато в коже земноводных имеются железы и другие образования, которых нет у других позвоночных. В соединительнотканном слое кожи у некоторых амфибий находятся небольшие капсюли, наполненные студенистым веществом; у других образуются довольно глубокие полости, приспособленные для развития зародышей. Наконец, у некоторых в коже появляются окостенения или твердые пластинки, похожие отчасти на рыбьи чешуйки. Верхний слой кожи амфибий очень тонок, и в нем часто заключаются различные красящие вещества.

Окраска некоторых земноводных может меняться, как у хамелеонов, и обусловливается в большинстве случаев взаимным расположением и состоянием особых пигментов клеток, заключенных в коже. Сжатие или расширение, изменение формы, приближение к наружной поверхности кожи или удаление от нее – все это придает ту или другую окраску коже и вызывается как изменением внешних условий, так и внутренним раздражением.

Как в верхнем слое кожи, так и во внутреннем у всех земноводных находится очень много желез различной величины и различного назначения. Наиболее интересны из них ядовитые железы. Они расположены в нижнем слое кожи, имеют шаровидную или овальную форму, выделяют слизистую жидкость, в которой находится ядовитое вещество. Амфибии, у которых развиты такие железы, могут произвольно увеличивать выделения секрета этих желез и употребляют его как средство защиты.

В настоящее время установлено, что яд некоторых земноводных очень силен, но для человека и крупных животных он не опасен потому, что содержится в слизи лишь в очень незначительном количестве. У некоторых жаб и у саламандр слизистые железы развиты очень сильно. Секрет этих желез выделяется на поверхность кожи столь обильно, что о саламандрах еще с древних времен пошло народное поверье, будто они не горят в огне.

Эластичная, очень тонкая и ничем не покрытая кожа земноводных имеет большое значение в их жизни. Амфибии не пьют воды, а всасывают ее исключительно через кожу. Вот почему для них необходима близость воды или влажность. Лягушки, удаленные от воды, быстро худеют, делаются вялыми, а могут и погибнуть. Если к так «обезвоженной», как бы «высушенной» лягушке приложить мокрую тряпку, то лягушка начинает прижиматься к ней своим телом и быстро приходит в себя. Через кожу также происходит газообмен. В закрытой жестяной коробке лягушка, окруженная влажной атмосферой, может прожить 20–40 дней даже в том случае, если доступ воздуха в легкие прекращен.

У большинства земноводных первоначальное развитие зародышей происходит так же, как и у рыб. Яйца откладываются обыкновенно в воду в виде икры, которая оплодотворяется позднее, уже в воде. Яйца бывают 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 – от поедания другими животными; действительно, очень немногие птицы в состоянии проглотить студенистый комок лягушачьей икры; также сама оболочка предохраняет яйца и от нападения рыб, моллюсков и водных насекомых.

Травяная лягушка

Рассмотрим развитие личинки на примере травяной лягушки.

Каждую весну, когда тает снег и бегут талые воды, начинает просыпаться природа. В тихие теплые вечера воздух наполняют настоящие концерты: стоны, гудение, звонкое квакание продолжается с самого захода солнца до утра. Это – концерты лягушек.

Стадии развития лягушки

Очнувшись от зимней спячки, они вылезают из ила и откладывают яйца в лужах и канавах. Часто вся поверхность пруда или другого водоема бывает покрыта студенистыми прозрачными массами, в которых находится множество черных точек внутри. Это и есть лягушачья икра. Яйцо лягушки маленькое, немного больше булавочной головки, и покрыто прозрачной оболочкой. Когда яйцо попадает в воду, эта оболочка сильно разбухает, становится более объемистой и совсем прозрачной. Она может приклеиваться к разным предметам. Прежде всего склеиваются между собой оболочки многих яиц, и получаются огромные массы икринок, которые плавают на поверхности воды или прилипают к водным растениям. Лягушки откладывают такое количество икры, что если бы из каждой икринки вылупился головастик, то ни в одном пруду не хватило бы места новому поколению. Но большинство икринок гибнет и не развивается.

Травяная лягушка начинает свой жизненный цикл в воде

Через несколько дней черные точки внутри студенистой оболочки начинают вытягиваться, становятся продолговатыми: из яйца получается зародыш. Он начинает шевелиться, движется, изгибается, а еще через несколько дней оболочка яйца лопается, личинка-головастик выходит наружу и присасывается к водным растениям при помощи присосок, расположенных на нижней стороне головы. У личинки нет ни ног, ни плавников, а передвигается в воде она с помощью хвоста. В этот период у головастика вырастают по бокам головы бахромки, пучки тонких разветвленных ниточек. Они напоминают жабры рыб. Только у последних жабры спрятаны под жаберной крышкой, а у головастика – торчат наружу. Это наружные жабры, они предназначены для дыхания и поглощения растворенного в воде кислорода. Через некоторое время они исчезают с поверхности тела, а им на смену развиваются внутренние жабры, как у рыбы, скрытые под складкой кожи. В это же время вокруг ротового отверстия вырастают роговой чехольчик и крепкие роговые зубы во рту. Ими головастик оскабливает поверхность водных растений, добывая себе пропитание. Он уже отклеился от своей опоры и свободно плавает в пруду.

В это время строение тела головастика претерпевает изменения, и он становится похож на инопланетного мутанта. В том месте, где начинается хвост, появляются два маленьких бугорка. Эти бугорки увеличиваются в размерах, и из них развиваются задние ноги, затем вырастают и передние ноги. Это чудовище плавает теперь при помощи не только хвоста, но и задних ног, пальцы на которых уже соединены перепонками. К этому времени исчезают роговой клюв, зубы и жабры. Вместо роговых вырастают настоящие зубы, а вместо жабр из глотки вырастают внутрь тела два мешка – легкие. Периодически головастик поднимается к поверхности воды и заглатывает воздух. Постепенно хвост личинки сморщивается и наконец исчезает вовсе. Из страшилища наш головастик превратился уже в нормального лягушонка и может выходить на сушу.

Цикл развития травяной лягушки от икринки до взрослой особи

Развитие мозга и органов чувств головастика происходит так же, как у рыб. Сердце образуется у личинок очень рано и тотчас же начинает действовать. Первоначально оно представляет простой мешок, который впоследствии разделяется на отдельные части. Аорта проходит в жаберные дуги и разветвляется сначала в наружных жабрах, а позднее и во внутренних. Обратно кровь течет по вене, идущей вдоль хвоста, которая затем разветвляется на поверхности желточного пузыря, и через желточные вены возвращается обратно в предсердие. Позднее постепенно образуются воротные системы печени и почек. В конце личиночной стадии жаберное дыхание мало-помалу заменяется легочным; передние жаберные дуги превращаются в головные артерии, а средние образуют аорту.

Как мы уже видели, из яйца лягушки вылупляется не лягушонок, а личинка-головастик. Такое развитие называется развитием с превращением. Все превращение совершается довольно быстро, месяца за четыре. Но после этого лягушка растет очень медленно и лишь на пятом году жизни достигает своего настоящего размера.

Земноводные обитают по всему земному шару, за исключением полярных стран. Вода, еще больше чем тепло, является необходимым условием их существования, так как почти все земноводные проходят личиночные стадии в воде. Живут они исключительно в пресных водах, избегая морской или вообще соленой воды. Почти половина амфибий проводит всю свою жизнь в воде, другие же во взрослом состоянии поселяются на суше, хотя и держатся всегда вблизи воды или во влажных местах; в местностях совершенно сухих земноводных нет. Засушливое время года в тропических странах земноводные проводят в спячке, глубоко зарывшись в ил. В умеренном поясе точно так же они проводят зимнее время года.

Гребенчатый тритон и личинки

Тропические страны, обильные лесами и водой, являются наиболее благоприятными для жизни земноводных. Таковы центральные части Южной Америки, Мадагаскар, острова Малайского архипелага, где в изобилии произрастают девственные влажные леса; наоборот, Средняя Азия, Австралия и большая часть внутренней Африки очень бедны земноводными. Все земноводные прекрасно плавают в воде не только в личиночном состоянии, но и во взрослом, на суше хвостатые земноводные ползают, как пресмыкающиеся, а бесхвостые передвигаются короткими тяжелыми прыжками; многие из них даже могут лазать по деревьям.

Древолазы

Амфибии почти все голосисты; многие из них даже могут быть названы певунами, хотя голос их далеко не так приятен, как у птиц. Кричать и петь могут только взрослые самцы, но не самки.

Большинство амфибий ведут ночной образ жизни, начиная с заката солнца и до утра. Днем многие из них заползают в укрытия и сидят неподвижно, другие пользуются солнечным теплом и проводят день в полудреме. Питаются амфибии в зависимости от возраста неодинаково. Личинки поедают растения и мелких животных: инфузорий, коловраток, микроскопических ракообразных и мелкие водоросли. Взрослые амфибии – уже настоящие хищники и преследуют всех животных, которых могут заглотить, начиная с насекомых и заканчивая мелкими позвоночными.

Жаба обыкновенная и ее голосовой аппарат

Лягушки хватают только движущиеся предметы – они могут схватить и движущуюся тряпочку, и лепесток цветка, летящий по ветру. В желудке у лягушек находили и не такое. Поэтому неподвижных насекомых они не трогают, хватают только летящих или бегущих. Большинство видов лягушек отличается прожорливостью, которая возрастает с повышением температуры окружающей среды; так, весной лягушки едят меньше, чем летом, хотя пробуждаются после зимней спячки сильно похудевшими; точно так же тропические виды прожорливее жителей умеренных стран.

Квакша изменчивая

Земноводные обладают уникальной особенностью восстанавливать утраченные части тела (это явление называется регенерацией): отломленный хвост, отрезанный палец и даже целая нога вырастают вновь. Если у головастика отрезать хвост, он вырастет вновь. Если же отрезать ногу у лягушки, то она останется навсегда трехногой, хотя рана и залечится.

Живучесть некоторых амфибий поразительна, в особенности отличаются этим качеством хвостатые. Саламандру или тритона можно заморозить в воде; в таком состоянии они становятся ломкими и не проявляют решительно никаких признаков жизни; но лишь лед растает – животные эти пробуждаются и, как ни в чем не бывало, продолжают жить. Тритон, вынутый из воды и помещенный в сухое место, съеживается и представляет совершенно безжизненную массу. Но стоит только этот мертвый комок бросить в воду, как снова получается живой тритон, который благополучно от вас уплывает.

Гребенчатый тритон в зимней спячке

По внешнему виду и по степени организации земноводных разделяют на три отряда: бесхвостых, хвостатых и безногих.