Как сделать цвет кожи у амфибий

Обновлено: 26.04.2024

Ряд особенностей в строении кожи амфибий показывает их родство с рыбами. Покровы амфибии влажны и мягки и не имеют еще таких специальных особенностей приспособительного характера, как перо или волос. Мягкость и влажность кожи амфибий стоят в связи с недостаточно совершенным аппаратом для дыхания, ибо кожа служит дополнительным органом последнего. Этот признак должен был развиться уже у далеких предков современных амфибий. Это мы и видим на самом деле; узко у стегоцефал утрачивается костный кожный панцырь, унаследованный ими от предков рыб, дольше сохраняясь на брюхе, где он служит защитой при ползанье.
Покровы состоят из эпидермиса и кожи (cutis). В эпидермисе еще сохраняются черты, свойственные рыбам: ресничный покров у личинок, сохраняющийся у личинок Auura до наступления метаморфоза,; ресничный эпителий в органах боковой линии у Urodela, всю жизнь проводящих в воде; наличие одноклеточных слизистых желез у личинок и тех же водных Urocleia. Кожа собственно (cutis) состоит как у рыб из трех взаимно перпендикулярных систем волокон. У лягушек в коже имеются большие лимфатические полости, благодаря чему кожа не связана у них с подлежащей мускулатурой. В коже амфибий, в особенности у тех, которые ведут более наземный образ жизни (например, жабы), развивается ороговение, предохраняющее нижележащие слои кожи как от механических повреждений, так и от высыхания, что связано с переходом к наземному образу жизни. Ороговение кожи должно, конечно, затруднять кожное дыхание, а потому большее ороговение кожи связано с большим развитием легких (например, у Bufo в сравнении с Rana).
У амфибий наблюдается линька, т. е. периодическое сбрасывание кожи. Кожа сбрасывается как один кусок. В том или ином месте кожа лопается, и животное выползает из нее и сбрасывает, а некоторые лягушки и саламандры съедают ее. Линька необходима амфибиям, ибо оyи растут до конца своей жизни, и кожа стесняла бы рост .
На концах пальцев ороговение эпидермиса происходит наиболее сильно. У некоторых стегоцефал существовали настоящие когти.
Из современных амфибий они имеются у Xenopus, Hymenochirus и Onychodactylus. У жабы-чесночницы (Pelobates) па задних ногах развивается как приспособление для рытья лопатообразный вырост.
Боковые органы чувств, характерные для рыб, имелись у стегоцефал, о чем свидетельствуют каналы на черепных костях. Сохраняются они и у современных амфибий, а именно лучше всего у личинок, у которых они развиты типичным образом на голове и тремя продольными рядами идут вдоль тела. С метаморфозом органы эти или исчезают (у Salamandrinae, у всех Anura, кроме шпорцевой лягушки Xenopus из Pipidae), или погружаются вглубь, где находятся под защитой ороговевающих опорных клеток. При возвращении Urodela в воду для размножения органы боковой линии восстанавливаются.
Кожа амфибий очень богата железами. Одноклеточные железы, характерные для рыб, еще сохраняются у личинок Apoda и Urodela и у живущих в воде взрослых Urodela. С другой стороны, здесь появляются настоящие многоклеточные железы, развившиеся филогенетически, видимо, из скоплений одноклеточных желез, которые наблюдаются уже у рыб.

Железы амфибий двоякого рода; меньшего размера слизистые железы и более крупные серозные, или белковые. Первые относятся к группе желез мезокрипных, клетки которых не разрушаются в процессе секреции, вторые — голокрипные, клетки которых целиком идут на образование секрета. Белковые железы образуют бородавчатые возвышения на спинной стороне, спинные валики лягушек, ушные железы (паротиды) у жаб и саламандр. И те и другие железы (рис. 230) одеты снаружи слоем гладких мышечных волокон. Секрет желез часто бывает ядовит, особенно желез белковых.
Окраска кожи амфибий обусловливается, как и у рыб, присутствием в коже пигмента и рефлектирующих иридоцитов. Пигмент бывает или диффузный или зернистый, располагающийся в особых клетках — хроматофорах. Диффузный пигмент, распределенный в роговом слое эпидермиса, обычно желтый; зернистый бывает черного, бурого и красного цвета. Кроме него, встречаются белые зерна гуанина. Зеленый и голубой цвет окраски некоторых амфибий является субъективной окраской, обусловленной смещением тонов в глазу наблюдателя.
Изучая при небольших увеличениях кожу древесной лягушки, квакши (Hyla arborea), мы видим, что при рассматривании кожи снизу она кажется черной вследствие наличия в ней анастомозирующих и разветвленных черных пигментных клеток, меланофоров. Сам эпидермис бесцветен, по там, где свет проходит сквозь кожу при сократившихся меланофорах, она кажется желтой. Лейкофори, или интерферирующие клетки, содержат кристаллы гуанина. Ксантофоры содержат золотистожелтый липохром. Способность меланофоров изменять свой вид, то свертываясь в шар, то вытягивая отростки, и обусловливает главным образом возможность изменения цвета. Точно так же подвижен желтый пигмент в ксантофорах. Лейкофоры или интерферирующие клетки дают серо-голубой, красно-желтый или серебристый блеск. Совместная игра всех этих элементов создаст все виды окраски амфибии. Постоянные черные пятна обусловливаются наличием черного пигмента. Меланофоры усиливают его действие. Белый цвет вызывается лейкофорами при отсутствии меланофоров. При свертывании меланофоров и при распространении липохрома создастся желтая окраска. Зеленый цвет получается путем взаимодействия черных и желтых хроматофоров.
Изменения окраски находятся в зависимости от нервной системы.
Кожа амфибий богато снабжена сосудами, служа для дыхания. У волосатой лягушки (Astyloslernus), имеющей сильно редуцированные легкие, тело покрыто волосовидными выростами кожи, обильно снабженными сосудами. Кожа амфибий служит также для восприятия воды и для выделения. В сухом воздухе кожа лягушек и саламандр столь обильно испаряет, что они погибают. Имеющие более развитой роговой слой жабы выживают в тех же условиях значительно дольше.

Одной из необходимых защитных особенностей кожи земноводных является создание покровительственной окраски. К тому же и успех охоты часто зависит от умения спрятаться. Обычно окраска повторяет какой-то определенный рисунок объекта окружающей среды. Так, окраска с разводами у многих квакш прекрасно сливается с фоном – стволом покрытого лишайником дерева. Причем квакша способна еще и менять свой цвет в зависимости от общей освещенности, яркости и цвета фона, от климатических параметров. Ее окраска становится темной при отсутствии освещения или на холоде и светлеет – на ярком свету. Представительниц стройных квакш легко принять за поблекший лист, а чернопятнистых – за кусочек коры дерева, на котором она сидит. Практически все тропические амфибии имеют покровительственную окраску, часто чрезвычайно яркую. Только яркая окраска способна сделать животное невидимым среди разноцветья и буйной зелени тропиков.

Но как земноводные смогли разработать и постепенно одеться в покровительственную окраску, не имея знаний по цветоведению и оптике? Ведь наиболее часто у них встречается такая окраска, когда расцветка создает иллюзию разорванности сплошной поверхности тела. В то же время при состыковке частей рисунка, находящихся на туловище и лапках (при их прижимании друг к другу) образуется кажущаяся непрерывность составного узора. Сочетание характера окраски и рисунка часто создает удивительный камуфляж. К примеру, большая жаба наделена способностью создавать обманчивый, маскирующий узор с определенным оптическим эффектом. Верхняя часть ее тела напоминает лежащий тонкий лист, а нижняя – подобна глубокой тени, отбрасываемой этим листом. Иллюзия оказывается полной, когда жаба притаится на земле, усыпанной настоящими листьями. Могли ли все предыдущие пусть даже многочисленные поколения постепенно создать рисунок и цвет тела (с пониманием законов цветоведения и оптики) для точного подражания природному аналогу – побуревшему листу с четко очерченной тенью под его краем? Для этого жабы из века в век должны были настойчиво вести свою окраску к нужной цели, чтобы получить верх – бурым с темным рисунком, а бока – с резким изменением этого цвета на каштаново-коричневый.

Как кожа создает окраску?

Коже земноводных предоставлены в распоряжение чудесные по своим возможностям клетки – хроматофоры. Они похожи на одноклеточный организм с густо ветвящимися отростками. Внутри этих клеток находятся гранулы пигмента. В зависимости от конкретного диапазона цветов в окраске амфибий каждого вида существуют хроматофоры с черным, красным, желтым и синевато-зеленым пигментом, а также светоотражающие пластинки. Когда гранулы пигмента собраны в шарик, они не влияют на окраску кожи амфибии. Если же пигментные частицы по определенной команде равномерно распределятся по всем отросткам хроматофора, то кожа приобретет заданный цвет. В коже животного могут находиться хроматофоры, содержащие различные пигменты. При этом каждый вид хроматофора занимает в коже свой слой. Различные цвета окраски амфибии образуются при одновременном действии нескольких видов хроматофоров. Дополнительный эффект создают светоотражающие пластинки. Они придают окрашенной коже переливчатый перламутровый блеск. Важную роль в управлении работой хроматофоров наряду с нервной системой играют гормоны. Пигментоконцентрирующие гормоны отвечают за сбор пигментных частиц в компактные шарики, а пигментостимулирующие – за их равномерное распределение по многочисленным отросткам хроматофора.

А как осуществляется собственное производство по изготовлению пигментов? Дело в том, что все сложнейшие макромолекулы и другие вещества организм чудесным способом, создает для себя сам. Он быстро и уверенно как бы «ткет» из воздуха, света и из вовремя поставляемых ему необходимых элементов – свое собственное тело. Эти элементы всасываются через пищеварительную систему, поступают при вдыхании, диффундируют через кожу. На это «ткацкое производство» в координационном центре каждой клеточки и в системе управления всем организмом существует всеобъемлющая генетическая «документация». Она включает огромный банк данных и программу действий каждой молекулы, молекулярных комплексов, систем, органоидов, клеток, органов и т.п. – вплоть до целостного организма. И вот в этой гигантской по информационному объему документации есть место для программы собственного производства пигментов. Они синтезируются хроматофорами и используются весьма экономно. Когда каким-либо пигментным частицам пришла пора участвовать в окраске и распределяться по всем, даже самым дальним участкам распластанной клетки, в хроматофоре организуется активная работа по синтезу пигментного красителя. А когда потребность в данном пигменте отпадет (при изменении, например, цвета фона на новом месте нахождения амфибии), краситель собирается в комочек, и синтез прекращается. Экономное производство включает в себя и систему утилизации отходов. При периодических линьках (например, у озерных лягушек 4 раза в году) частицы кожи лягушки съедают. И это позволяет их хроматофорам синтезировать новые пигменты, освобождая организм от дополнительного сбора необходимых «сырьевых материалов».

Способность к свето- и цветоощущению

Окраска у земноводных некоторых видов может меняться, как у хамелеонов, хотя и более медленно. Так, разные особи травяных лягушек в зависимости от разных факторов могут приобретать различные преобладающие цвета – от красно-коричневого до почти черного. Окраска земноводных зависит от освещенности, температуры и влажности воздуха, и даже от эмоционального состояния животного. И все же главной причиной изменения цвета кожи, зачастую локального, рисунчатого, является «подстраивание» его под цвет фона или окружающего пространства. Для этого в работу включаются сложнейшие системы свето– и цветоощущения, а также координации структурными перестройками цветообразующих элементов. Амфибиям дана замечательная способность сравнивать количество падающего света с количеством света, отраженного от фона, на котором они находятся. Чем это соотношение меньше, тем животное будет светлее. При попадании на черный фон, разница в количестве падающего и отраженного света будет велика, и свет его кожи становится темнее. Информация об общей освещенности фиксируется в верхней части сетчатки глаз земноводного, а об освещенности фона – в ее нижнем отделе. Благодаря системе зрительных анализаторов происходит сравнение полученной информации о том, соответствует ли окраска данной особи характеру фона, и принимается решение, в каком направлении ее следует изменять. В экспериментах с лягушками это легко доказывалось, введением их светоощущения в заблуждение. Если им закрашивали роговицу и перекрывали попадание света в нижнюю часть зрачка, то у животного создавалась иллюзия, что они находятся на черном фоне, и лягушки становились темнее. Для того, чтобы поменять цветовую гамму окраски своей кожи, амфибиям нужно не только сравнивать интенсивности освещения. Они должны также оценивать длину волны отраженного света, т.е. определять цвет фона. О том, как это происходит, ученые знают очень мало.

Интересным является факт, что у земноводных не только зрительные анализаторы могут контролировать изменение окраски кожи. Особи, полностью лишенные зрения, сохраняют свою способность менять окраску тела, «подстраиваясь» под цвет фона. Это связано с тем, что хроматофоры сами обладают светочувствительностью и реагируют на освещение путем рассредоточения пигмента по своим отросткам. Только обычно мозг руководствуется информацией от глаз, и подавляет эту деятельность кожных пигментных клеток. Но для критических ситуаций у организма существует целая система подстраховок, чтобы не оставить животное беззащитным. Вот и в этом случае маленькая, слепая и беззащитная квакша одного из видов, снятая с дерева, постепенно приобретает цвет ярко-зеленого живого листа, на который она посажена. Как считают биологи, к очень интересным открытиям может привести исследование механизмов переработки информации, ответственной за хроматофорные реакции.

Защита кожного покрова

Благодаря универсальности своей кожи, земноводные способны успешно защищаться от различных микро - и других малых организмов, желающих поселиться во влажной среде покрова. Кожные железы земноводных специально вырабатывают бактериостатические и бактерицидные вещества, которые прекращают размножение или убивают организмы нежелательные для жизнедеятельности животных. Поэтому становится понятным отсутствие наружных паразитов на коже амфибий. Эту особенность амфибий люди приметили и используют издавна. В деревнях лягушек сажали в глиняные сосуды с молоком, чтобы оно не скисало. Выделяемые бактерицидные вещества прекращали размножение молочнокислых бактерий.

Не менее надежно защищена от повреждений со стороны простерших, паразитирующих на водных обитателях и икра амфибий. Толстая студенистая оболочка икры, как бы «икорная кожа», предназначена не только для защиты зародыша от высыхания и механических повреждений, но и от поядения будущего малыша различными животными. Лишь немногие из птиц, рыб и моллюсков способны проглотить скользкий желеобразный комок. Но у постоянно влажной икры есть и такие враги, как болезнетворные микроорганизмы. От этих любителей желеобразной среды земноводные некоторых надежно защищены ядовитыми веществами, которые содержатся в оболочке икры. Так, в оболочке икринок остромордых лягушек найдено сильно ядовитое вещество – ранидин, спасающий икру от их нападения. Этот яд способен убивать микроорганизмы быстрее, чем средства разработанные медиками – сушеная лягушачья икра является прекрасным средством для лечения воспалительных процессов на коже людей.

Кожа защищает от хищников

Кожные выделения многих земноводных, например, жерлянок, саламандр, жаб, являются самым действенным оружием против различных врагов. Причем это могут быть и яды и неприятные, но безопасные для жизни хищников вещества. Например, кожа квакш некоторых видов выделяет жидкость, которая обжигает подобно крапиве. Кожа квакш других видов образует едкую и густую смазку, и, коснувшись ее языком, даже самые неприхотливые животные выплевывают схваченную добычу. Кожные выделения жерлянок, обитающих в России, издают неприятный запах и вызывают слезотечение, а при попадании на кожу животного – жжение и боль. Хотя бы один раз отведав жерлянку, хищник хорошо запоминает данный ему урок и больше не решается трогать представительниц этого вида амфибий. Среди многих людей распространено убеждение, что на коже человека, взявшего в руки жабу или лягушку, появляются бородавки. Это предрассудки, не имеющие никакого основания, но необходимо иметь в виду, что если выделения кожных желез лягушек попадут на слизистые оболочки рта, носа и глаз человека, то вызовут их раздражение.

Исследования ядов различных животных показали, что пальма первенства в создании наиболее сильных ядов принадлежит не змеям. Например, кожные железы тропических лягушек вырабатывают настолько сильный яд, что он представляет опасность для жизни даже крупных животных. От яда бразильской жабы-аги погибает собака, схватившая ее зубами. А ядовитым секретом кожных желез южноамериканского листолаза двуцветного индейские охотники смазывали наконечники стрел. Кожные выделения листолаза-кокои содержат яд батрахотоксин – самый сильный из всех известных небелковых ядов. Его действие в 50 раз сильнее, чем яда кобры (нейротоксина), в несколько раз, чем эффект кураре. Этот яд в 500 раз сильнее яда голотурии морского огурца, и он в тысячи раз более токсичен, чем цианистый натрий.

Казалось бы, зачем земноводные обеспечены способностью вырабатывать такой эффективный яд? Но в живых организмах все устроено целесообразно. Ведь его впрыскивание происходит без специальных устройств (зубов, гарпунов, колючек и т.п.), которыми обеспечены другие ядовитые животные, чтобы отравляющее вещество попадало в кровь врага. А яд земноводных выделяется из кожи в основном при сдавливании амфибии в зубах хищника. Он всасывается преимущественно через слизистую оболочку рта напавшего на нее животного.

Отпугивающая окраска

Яркая окраска амфибий обычно указывает на то, что их кожа может выделять ядовитые вещества. Интересно, что у некоторых видов саламандр ядовитыми и наиболее окрашенными являются представители определенных рас. У аппалачских лесных саламандр кожа особей выделяет ядовитые вещества, а у других родственных саламандр кожные выделения яда не содержат. При этом, именно ядовитые амфибии наделены яркой окраской щек, а особо опасные – и красными лапками. Птицы, которые питаются саламандрами, знают об этой их особенности. Поэтому амфибий с красными щеками они трогают редко, а с окрашенными лапками – вообще избегают.

С краснобрюхими американскими тритонами, которые ярко окрашены и совсем несъедобны, связан интересный факт. Живущие рядом с ними горные ложные и неядовитые красные тритоны, называемые «безвредными обманщиками», обеспечены той же яркой краской (мимикрия). Однако ложные красные тритоны обычно значительно обгоняют в росте своих ядовитых собратьев и становятся меньше на них похожими. Может быть, по этой причине яркая расцветка специально дана им только на первые 2-3 года. После этого срока у подросших «обманщиков» начинается синтез пигментов для видотипичной темной, коричнево-бурой окраски, и они становятся осторожнее.

Проведены эксперименты с цыплятами, которые наглядно продемонстрировали явное действие на них предупреждающей окраски. Цыплятам предложили в качестве пищи ярко окрашенных краснобрюхих, ложных красных и ложных горных тритонов. А также неярких безлегочных саламандр. Цыплята съели только «скромно одетых» саламандр. Поскольку цыплята опыта встречи с амфибиями до этого не имели, то из этих однозначных результатов опытов должен быть только один вывод: «знание» об опасной окраске врожденное. Но может быть родители цыплят, получив неприятный урок при встрече с ярко окрашенной ядовитой добычей, передали эти знания по наследству своему потомству? Учеными установлено, что развития, совершенствования инстинктивных механизмов поведения не происходит. Имеются лишь последовательные возрастные стадии его реализации, которые в заданный момент сменяют друг друга. Поэтому в сложный комплекс защитных инстинктивных поведенческих реакций эта боязнь ярких существ, несущих в себе потенциальную опасность, была заложена изначально

Практически во всех уголках нашей планеты живут лягушки — земноводные создания с выпученными глазами, лишенные хвоста. На сегодняшний день ученым известно о существовании около 2500 разновидностей лягушек, которые отличаются друг от друга размерами, образом жизни и цветом кожи. В природе довольно много лягушек желтого, красного и даже синего цвета, но большинство из них окрашены в зеленый оттенок. Но чем именно обуславливается цвет этих созданий? Поиском ответа на этот вопрос ученые занимаются уже много лет и в целом он уже найден. Однако, в ходе каждой научной работы им становится известно еще больше интересных фактов. Так что, эти квакающие создания только кажутся ничем не примечательными — на самом деле, внутри их организмов происходит много сложных процессов.

Прозрачная лягушка вида Hyalinobatrachium yaku была открыта сравнительно недавно, в 2017 году

Цвета животных

Как правило, наружный покров земноводных, насекомых и многих других существ играет важную роль в их жизнях. Некоторые животные при помощи своей окраски умело маскируются в природе и прячутся от хищников. Также есть ярко окрашенные существа, которые всем своим видом предупреждают нападающих о своей опасности — чаще всего, они ядовиты. Лягушки не ходят в список исключений и тоже используют свой кожный покров в двух целях:

для отпугивания хищников (предупреждающий окрас);
и для маскировки от хищников (защитный окрас).

За окраску кожи лягушек отвечают специальные клетки, именуемые как хроматофоры. Они также имеются у многих рыб, ракообразных и головоногих. Подробнее о работе этих клеток я рассказывал в материале о том, как хамелеоны меняют цвет своей кожи — эти клетки играют в этом процессе ключевую роль. Если говорить коротко, то хроматофоры содержат в себе окрашивающие вещества. Деятельность этих клеток зависит от многих факторов вроде условий окружающей среды и эмоционального состояния хладнокровных животных. Но, в рамках этой статьи, нам нужно знать только то, что именно они отвечают за цвет кожи лягушек.

Красная лягушка-помидор (Dyscophus antongilii)

Самая ядовитая лягушка

Самой ядовитой лягушкой в мире считается ужасный листолаз (Phyllobates terribilis). Выше я уже упоминал, что многие ядовитые существа предупреждают о своей опасности своим ярким видом. Ужасный листолаз тоже заботится о своих врагах и сообщает о своей ядовитости при помощи кожи желтого цвета. Наружный покров этой лягушки покрыт ядовитым веществом, известным как батрахотоксин. В одной лягушке содержится достаточное количество яда, чтобы убить 10 взрослых и совершенно здоровых мужчин. Так, по крайней мере, говорится в разных научных источниках.

Лягушка ужасный листолаз (Phyllobates terribilis)

Батрахотоксин действует на человеческий организм следующим образом:

нарушает работу сердца;
вмешивается в работу легких;
парализует мышцы тела;
мешает клеткам передавать нервные импульсы.

Опасность ужасных листолазов повышается тем фактом, что ученых до сих пор не знают, как останавливать разрушающее действие батрахотоксина на организм человека. Зато они уже знают, что при смешивании с ядом скорпионов, батрахотоксин становится опаснее в 12 раз. Да уж, лучше бы им удалось найти метод ослабления яда.

Прозрачные лягушки

С разноцветными лягушками и их зелеными сородичами, которые в огромном количестве обитают на территории России, все понятно. Первые используют яркую окраску тела для предупреждения врагов, а вторые — для защиты. Кожный покров вполне справляется с наложенными на нее задачами. Ядовитые лягушки хорошо видны издалека, а зеленые практически незаметны. По крайней мере, на поверхности грязной земли вблизи различных водоемов.

Еще одна опасная лягушка — Древолаз Циммермана (Ranitomeya variabilis)

Но знаете ли вы, что в мире существуют лягушки с прозрачной кожей? так называемые стеклянные лягушки (Centrolenidae) получили свое название потому, что через их кожу можно рассмотреть внутренние органы. Но как же они предупреждают о своей ядовитости и маскируются на фоне природы? Ведь насквозь видные мозг и пищеварительная система не делают ничего полезного — они не отпугивают животных и не дают толком замаскироваться.

У стеклянных лягушек видны все внутренности. По крайней мере, снизу

К счастью, эволюция отлично позаботилась даже о крошечных лягушках. Дело в том, спинки прозрачных лягушек могут окрашиваться в зеленый цвет. Ученые долго не могли понять, как это происходит, но недавно ответ наконец-то был найден и опубликован в научном журнале PNAS. Как оказалось, некоторые лягушки хоть и имеют прозрачную кожу, но могут окрашиваться внутри. И в этом им помогает вещество, именуемое как биливердин.

Лягушки обретают зеленый цвет благодаря взаимодействию двух химических веществ

Это ядовитое вещество губительно практически для всех живых организмов и, если думать логически, должно убить лягушек. Но нет — внутри их организмов также содержится химическое соединение со сложным названием биливердин-связывающий серпин. Он нейтрализует ядовитый эффект красящего вещества и при этом делает светло-зеленый оттенок биливердина более темным. В результате, прозрачные лягушки безо всяких проблем могут маскироваться, прямо как их ближайшие родственники.

О «зеленых пятнышках» на спинах прозрачных лягушек я уже писал в материале про животных с бесцветной кожей. рекомендую почитать, потому что там затрагивается тема прозрачности не только земноводных существ, но и рыб. Приятного чтения!

Кожа амфибий большей частью окрашена, иногда очень ярко. У жерлянки (Bombina) кожа брюха окрашена в яркие желтый и синий или в синий и красный цвета. У огнебрюхого тритона (Triturus pyrrhogaster) брюхо окрашено в интенсивно карминно-красный цвет. Рогатая лягушка (Ceratophrys cornuta) является окрашенной в оранжево-красные, краснобурые и изумрудно-зеленые тона и т. д. Окраска обусловливается теми жe элементами, что и у рыб: пигментом и рефлектирующими иридоцитами. Пигмент или диффузно распространен в теле или зернистый. Диффузный пигмент, большей частью желтый, распределен в роговом слое эпидермиса; зернистый помещается в особых клетках — хроматофорах, способных выпускать амебоидные отростки. Хроматофоры помещаются в cutis, большей частью в верхнем ее слое. Сокращение хроматофоров ведет к исчезновению пигмента на поверхности, вытягивание отростков ведет к его более или менее равномерному распределению. Пигмент обычно бывает черного, бурого, желтого и красного цветов. Кроме того, встречаются белые зерна гуанина и особые красящие вещества с металлическим блеском. Зеленого и голубого пигментов нет, а окраска в эти тона является «субъективной», обусловленной смешением тонов в глазу наблюдателя.
Большинство амфибий, особенно обнаруживающие большую приспособляемость окраски, способны менять свой цвет. Во многих случаях лягушки, одни быстрее, другие медленнее, могут менять свой цвет приспособительно к грунту, древесные лягушки — к цвету листвы. Огненная саламандра, содержимая па желтом грунте, приобретает преобладание желтого цвета; будучи жe содержима на черном грунте, становится почти черной.
Механизм изменения окраски у амфибий в целом тот же, что у рыб.
Изменение окраски происходит через посредство нервной системы под влиянием внешних или внутренних факторов. Высокая температура, высыхание, повышение интенсивности освещения вызывают сокращение хроматофоров и посветление животного; низкая температура, увеличение влажности и затемнение вызывают его потемнение. Если животное ослепить, оно не реагирует на освещение; тот же результат получается при разрушении двухолмия и зрительных бугров. Если раздражать нерв, например, бедренный, то происходят изменения в окраске бедер. У Rana pipiens на световую стимуляцию отвечает кожа и непосредственно, без участия глаз. У квакш (Hylidae) рефлекс изменения окраски получается и путем осязательных раздражений со стороны пальцевых подушек и кожи брюха. На шероховатых листьях квакша становится темнее, на гладких — зеленой. Темнеет квакша и па коре деревьев, на листьях становится зеленой даже в совершенной темноте. Тот же рефлекс имеет место и у ослепленных животных.
Личинки саламандр становятся темными на темном фоне.
Изменения окраски вызываются также физиологическим состоянием. Так, изменение окраски вызывается расстройством дыхания, остановкой циркуляции крови, изменением некоторых желез внутренней секреции: питуитарной железы и надпочечников.
Очень интересен вопрос о том, в какой мере окраска амфибий является приспособительным признаком. Что во многих случаях она адаптивна — несомненно. Ho чаще всего в окраске не отражаются ни характер местообитания, ни биотические взаимоотношения. Приспособительный характер имеет окраска Hyla arborea на листьях и на коре. Покровительственный характер имеет зеленая окраска наших лягушек. Ho нередко лягушки совсем различной окраски живут бок о бок. Показателем отсутствия в некоторых случаях защитного значения окраски является Atelopus varius, лягушка центральной Америки и Колумбии, отличающаяся чрезвычайным разнообразием и яркостью окраски верхней стороны тела, причем пи одна окраска не соответствует обстановке. Яркая окраска ядовитых видов считается «предупреждающей» окраской. Предупреждающей окраской считается черная с оранжевыми пятнами окраска огненной саламандры (Salamandra salamandra), окраска жерлянки (Bombina bombina), которая, будучи потревожена, резко изгибает голову и ноги па спину и поворачивает ярко окрашенную нижнюю поверхность лап кверху. Эти амфибии выделяют ядовитые вещества. Ho играет ли здесь окраска приписываемую ей роль, сомнительно. Это следует проверить наблюдением над экологией видов.

Пресмыкающиеся, или рептилии - класс наземных позвоночных животных типа хордовые, размножение и развитие которых более не зависят (как у земноводных) от водоема. Относятся к амниотам. Рептилии достигли наибольшего расцвета в мезозое.

На настоящий момент класс насчитывает около 10 тысяч видов.

Рептилии произошли от древних панцирноголовых земноводных - стегоцефалов, которые приспособились к защите тела от высыхания и смогли освоить отдаленные от водоемов пространства.

Независимость от водоема досталась пресмыкающимся с трудом, для этого их организм приобрел ряд прогрессивных черт - ароморфозов:

Как сказано выше, пресмыкающиеся относятся к амниотам. Это значит, что развитие их зародышей происходит в особом зародышевом пузыре с амниотической жидкостью - амнионе. Поразительно! Им более не нужен водоем, этот водоем всегда с собой, прямо в организме самки вокруг зародыша.

К зародышевым оболочкам относится наружная, серозная оболочка (сероза), внутренняя амниотическая оболочка и аллантоис. Аллантоис - зародышевый орган, с помощью которого осуществляется дыхание. Эти оболочки позволили пресмыкающимся расселиться от водоемов вглубь материков, занять огромные территории.

У рыб и земноводных оплодотворение было наружным, малоэффективным, с небольшой вероятностью встречи половых клеток. При внутреннем оплодотворении, которое появляется у рептилий, семенная жидкость самца со сперматозоидами вводится непосредственно в половые пути самки, что значительно увеличивает вероятность встречи мужских и женских гамет.

Кожа пресмыкающихся сухая, практически лишена желез (которых так много у земноводных). Верхние слои эпителия ороговевают, на поверхности кожи формируются роговые чешуйки. Эта защита необходима от пересыхания, помогает эффективнее удерживать воду в организме.

У пресмыкающихся происходит усложнение строения дыхательной системы: появляются ячеистые легкие, обеспечивающие более эффективный газообмен. Кожное дыхание (доминировавшее у амфибий) у пресмыкающихся сведено к минимуму или отсутствует вовсе.

Дыхательные пути у рептилий дифференцируются на гортань, трахею и бронхи. Дыхание реберного типа - в нем участвуют появившиеся вместе с ребрами межреберные мышцы. Ребра образуют новую структуру скелета - грудную клетку.

В сердце у пресмыкающихся развивается неполная межжелудочковая перегородка, способствующая более эффективному разделению артериальной и венозной крови. Это, в свою очередь, повышает эффективность обмена веществ (син. - метаболизм).

Тем не менее, над перегородкой кровь смешанная, так что пресмыкающиеся, как и земноводные, относятся к пойкилотермным (холоднокровным) животным.

У пресмыкающихся впервые возникают зачатки новой коры головного мозга, совершенствуется воспринимающая и интегрирующая функции головного мозга. Становится возможным более сложное поведение.

Возникает тазовая (вторичная) почка - метанефрос, выделительный каналец которой гораздо длиннее: становится возможным обратное всасывание веществ. Засушливый климат, в котором живут рептилии, располагает к экономии воды, их моча становится более концентрированной.

Отряды пресмыкающихся

В составе класса можно выделить 4 отряда, каждый из которых мы вкратце обсудим. Рептилии традиционно изучаются на примере типичного представителя - прыткой ящерицы, входящей в состав отряда чешуйчатые. С него мы и начнем знакомство с рептилиями.

Отряд чешуйчатые - прыткая ящерица

Тело ящерицы покрыто сухой кожей, практически лишенной желез, с роговыми чешуями и щитками. Такое строение покровов тела предотвращает высыхание организма, защищает от потери воды. Испарение через кожу сохраняется, но в минимальном объеме.

Тело подразделяется на голову, туловище, хвост и две пары конечностей. Конечности расположены по бокам туловища, поэтому поднять голову высоко над землей пресмыкающиеся не могут. Конечности пятипалого типа, перепонки между пальцами отсутствуют.

Предполагаю, вам с детства известно о том, что ящерицы могут отбрасывать свои хвосты. Это действительно так, для ящериц характерна автотомия (от греч. autos - сам и греч. tome - отсечение) - способность животного самопроизвольно отбрасывать части своего тела.

В случае нападения хищника автотомия может спасти жизнь ящерицы, так как отброшенный хвост приковывает к себе внимание и хищник перестает преследовать ящерицу.

Скелет почти полностью окостеневший, более прочный, чем у земноводных. Позвоночник состоит из 5 отделов: шейный (8 позвонков), грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. Ребра, сочлененные одним концом с грудными позвонками, а другим - с грудиной, образуют замкнутую костную структуру - грудную клетку.

К ребрам крепятся впервые возникшие у пресмыкающихся межреберные мышцы, участвующие в дыхании.

За счет наличия 8 шейных позвонков значительно увеличивается подвижность головы, что имеет крайне важное значения для добывания пищи и ориентировке в окружающем мире. Полость тела рептилий - целом.

Скелеты поясов конечностей служат опорой для самих конечностей. Передний (плечевой) пояс состоит из парных ключиц, лопаток, вороньих костей (коракоидов) и надгрудинника (надключицы), а также хрящей. Задний (тазовый) пояс конечностей образован тремя костями: седалищной, лобковой и подвздошной, также включает в себя хрящевые прослойки между ними.

Скелеты передних и задних свободных конечностей аналогичны по строению конечностям амфибий. Однако стоит заметить, что голень и предплечье не состоят из одной единой кости: они подразделяются на лучевую и локтевую (составляют предплечье), малоберцовую и большеберцовую (составляют голень).

Строение пищеварительной системы рептилий более дифференцировано по сравнению с таковым у земноводных.

Конические зубы прочно срастаются с челюстями. Хорошо развиты слюнные железы, которые участвуют не только в смачивании пищи (как у амфибий), но и ферментативно обрабатывают пищевой комок за счет фермента - амилазы, расщепляющей углеводы.

Ротовая полость переходит в короткую глотку, которая продолжается в пищевод. Пищевод расширяется и переходит в желудок, от которого начинается тонкий, а затем толстый отдел кишечника. В тонкую кишку открываются протоки печени, поджелудочной железы и желчного пузыря.

Граница между тонкой и толстой кишкой особенно хорошо выражена: на ее месте располагается зачаток слепой кишки. Оканчивается пищеварительная система клоакой.

Кожа не участвует в дыхании, эту функцию берут на себя возникшие у рептилий ячеистые легкие. По сравнению с легочными мешками амфибий, ячеистые легкие имеют бо́льшую дыхательную поверхность.

Воздух присасывается в легкие благодаря движениям грудной клетки, которые происходят за счет сокращения межреберных мышц. Через воздухоносные пути: хоаны, глотку, гортань, трахею и бронхи - воздух достигает пузырьков, альвеол, стенка которых густо оплетена капиллярами, в которых и происходит газообмен.

Поскольку рептилии холоднокровные животные, то интенсивность их обмена веществ напрямую зависит от температуры окружающей среды. Частота дыхательных движений также коррелирует с метаболизмом, поэтому чем выше температура окружающей среды, тем чаще дышит животное.

Кровеносная система замкнутая. Сердце трехкамерное: два предсердия и один желудочек с неполной перегородкой. Разделение крови в желудочке эффективнее, чем у земноводных, но над перегородкой кровь смешанная, поэтому рептилии - холоднокровные.

От сердца отходят 3 сосуда: легочная артерия, по которой венозная кровь поступает в легкие, где насыщается кислородом, и две дуги аорты - правая и левая. От правой дуги аорты отходят сонные артерии, направляющиеся к головному мозгу.

Правая дуга аорты начинается от левой части желудка - вследствие чего у рептилий анатомически обусловлено поступление более насыщенной кислородом - артериальной крови - к головному мозгу, остальные органы получают смешанную кровь из левой дуги аорты.

По сравнению с земноводными выделительная система у рептилий более прогрессивного строения, представлена тазовыми (вторичными) почками, называемыми также - метанефрос, позволяющими гораздо эффективнее удерживать воду в организме, препятствуя ее избыточному удалению.

Выделительные канальцы становятся длиннее, за счет чего реабсорбция происходит лучше: из их просвета большее количество воды успевает обратно всосаться в кровеносное русло. Это нужно для того, чтобы удержать воду в организме, ведь рептилии обитают в засушливых местах. Конечный продукт обмена веществ у пресмыкающихся - мочевая кислота.

Сравнивая головной мозг земноводных и пресмыкающихся, становятся заметны несколько существенных отличий.

Мозжечок развит лучше, чем у земноводных. У рептилий появляются зачатки новой коры переднего мозга, он значительно увеличивается в объеме и перестает быть исключительно обонятельным центром, вбирая в себя новые функции.

Для рептилий характерно более сложное (чем для амфибий) поведение, помимо заложенных генетически безусловных рефлексов, они способны вырабатывать адаптивные, условные рефлексы.

Органы чувств также претерпевают изменения. Аккомодация, настройка глаза на наилучшее видение объекта, теперь достигается не только перемещением хрусталика вперед-назад (так было у амфибий), но и изменением кривизны хрусталика. Это называется - двойная аккомодация, настройка глаза на резкость, так что видят рептилии лучше амфибий.

Веки и мигательная перепонка служат для увлажнения поверхности глаза и предохраняют от высыхания.

Орган слуха также совершенствуется: появляется круглое окно во внутреннем ухе, улучшается передача звуковых колебаний, благодаря чему слух рептилий становится острее. Среднее ухо по-прежнему представлено стремечком и барабанной перепонкой.

Имеются слаборазвитые органы вкуса, локализующиеся в глотке, и органы тепловой чувствительности, особенно хорошо развитые у змей, расположенные между глазом и носом на лице. Органы обоняния находятся в хоанах. Хоаны - внутренние носовые отверстия, с помощью которых полость носа сообщается с глоткой.

Мужская половая система представлена семенниками и отходящими от них семяпроводами, впадающими в мочеточники. Мочеточники открываются в клоаку. У самцов имеются особые совокупительные органы, предназначенные для введения семенной жидкости в половые пути самки. Оплодотворение у рептилий внутреннее.

У самок половая система состоит из яичников, от которых отходят яйцеводы, впадающие в клоаку. Сперматозоиды оплодотворяют яйцеклетки в верхней части яйцевода.

По мере продвижения яйца вниз по яйцеводу оно покрывается сначала белковой оболочкой, а затем скорлуповой. Эти оболочки - приспособление к жизни на суше, обеспечивающие всестороннюю защиту зародыша.

Напомню, что пресмыкающиеся (также, как птицы и млекопитающие) относятся к группе амниот, зародыш у которых окружен зародышевыми оболочками: наружной - серозой, внутренней - амниотической. Имеется особый зародышевый орган дыхания - аллантоис.

Змеи также принадлежат к отряду чешуйчатые. Это безногие животные, адаптировавшиеся к перемещениям в густом лесном покрове, кронах деревьев. У змей взгляд немигающий: отсутствуют подвижные веки. Однако их отсутствие не означает, что поверхность глаз не нуждается в увлажнении: у них имеется мигательная перепонка, смачивающая поверхность глаза.

Змеи подразделяются на ядовитых и неядовитых. Ядовитыми являются гадюка обыкновенная, песчаная эфа, черная мамба, кобра, гюрза, гремучие и морские змеи. К неядовитым относятся полозы, ужи, удавы.

Черепахи

Имеют уплощенное тело, покрытое панцирем из двух щитков: брюшного и спинного. Примечательно, что на задних конечностях имеются межпальцевые перепонки для плавания. Морские черепахи продвинулись еще дальше: их задние и передние конечности видоизменены в ласты, которые служат приспособлением к водному образу жизни.

Есть растительноядные и хищные формы. Настоящих зубов у черепах нет, их челюсти снабжены режущим роговым краем - клювом.

Крокодилы

Крокодилы - еще один отряд класса рептилий. Крокодилы населяют реки и озера тропических стран. Это крупные животные, тело которых покрывают роговые чешуи. На задних конечностях крокодилы имеют межпальцевые перепонки. Зубы остроконечные, крупные, располагаются в альвеолах челюсти, как и у млекопитающих.

Легкие имеют более прогрессивное строение - губчатое. Кровеносная система включает в себя четырех (!) камерное сердце, кровь в сердце не смешивается, так как желудочек полностью разделяется межжелудочковой перегородкой на две камеры.

Однако, крокодилы все равно остаются холоднокровными животными: кровь смешивается в спинной аорте, образованной в результате слияния левой и правой дуги аорты.

Вероятно, с детства многим известна история про птицу - крокодилова сторожа, которая питается остатками пищи из пасти крокодила. Спешу сообщить, что это скорее миф, чем правда. Крокодилы вовсе не нуждаются в подобной "чистке", а птицы предпочитают питаться насекомыми, в том числе мухами, которые слетаются на остатки мяса в пасти крокодила.

Клювоголовые

Мы добрались до самого древнего отряда рептилий. На сегодняшний день остался единственный его представитель - гаттерия, обитающая на нескольких островах Новой Зеландии. По внешнему виду напоминает игуану, ведет ночной образ жизни, питается насекомыми, моллюсками, червями. Гаттерия является вымирающим видом.

Значение пресмыкающихся

Как и все живые организмы, пресмыкающиеся являются звеном в цепи питания (консументами). Регулируют численность насекомых, питаясь ими. Среди рептилий встречаются как хищники, так и растительноядные формы.

Рептилии имеют пищевое значение. В Африке и Азии употребляют в пищу около сотни различных блюд из мяса змей; яйца, жир и мясо морской черепахи также употребляются в пищу. Из кожи крокодилов изготавливают различные изделия.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: