Органы пищеварения земноводных. Если выбрасывается язык
Лягушка (лат. rana) - представитель класса земноводных, относящихся к отряду бесхвостых, семейству настоящих лягушек.
Описание лягушки.
Все представители лягушек не имеют выраженной шеи, их голова словно срослась с широким и коротким туловищем. Отсутствие хвоста отражено в самом названии отряда, к которому относятся эти земноводные. По бокам большой и плоской головы располагаются выпуклые глаза. Как и все наземные позвоночные, лягушки имеют верхние и нижние веки. Под нижним веком можно обнаружить мигательную перепонку, так называемое третье веко.
Сзади каждого глаза лягушки находится место, затянутое тонкой кожицей (барабанная перепонка). Две ноздри, которые имеют специальные клапаны, расположены немного выше огромного рта с мелкими зубами. Передние лапы лягушки, снабженные характерными для всех земноводных четырьмя пальцами, довольно короткие. Задние лапки сильно развиты и имеют по пять пальцев. Пространство между ними затянуто кожистой перепонкой, пальцы конечностей не имеют когтей.
Единственным выводным отверстием, расположенным в задней части туловища, является клоачное отверстие. Тело лягушки покрыто голой кожей, густо смазанной слизью, которая выделяется специальными подкожными железами. Размеры лягушки колеблются от 8 мм до 32 см, причем раскраска может быть как одноцветной (бурой, желтой, зеленой), так и пестрой.
Виды лягушек.
Все многообразие данных земноводных представлено подсемействами:
- жабовидных лягушек;
- щиткопалых лягушек;
- африканских лесных лягушек;
- настоящих лягушек;
- карликовых лягушек;
- дископалых лягушек.
В целом в мире существует более 500 видов лягушек. На территории Российской Федерации наиболее распространенными являются прудовая и травяная лягушки. Самая большая в мире лягушка достигает длины 32 см – это лягушка-голиаф. Самая маленькая в мире лягушка – листовая лягушка, размером 2 см. А вообще все виды лягушек поражают своим разнообразием по размерам и цветам.
Где обитает лягушка?
Ареал распространения лягушек огромен. Из-за того, что представители этого вида являются холоднокровными, он не включает в себя районы с критическим климатом. Не встретишь лягушку в песчаных пустынях Африки, на ледяных полях Таймыра, Гренландии и Антарктиды. Некоторые острова Новой Зеландии когда-то не входили в области, где были распространены лягушки, но теперь на них существуют отдельные популяции этих животных. Распространение некоторых видов лягушек может быть ограничено как естественными причинами (горные хребты, реки, пустыни и т.д.), так и рукотворными (автострады, каналы). В условиях тропиков разнообразие видов намного больше, чем в районах с умеренным или холодным климатом. Существуют отдельные виды лягушек, которые вполне способны жить в соленой воде или даже за полярным кругом.
Всем известна способность лягушек ловить насекомых с помощью длинного липкого языка. Однако рогатые лягушки рода Ceratophrys охотятся на куда более габаритные объекты. Добычей амфибии могут стать не только насекомые, но и куда более крупные существа, например, крабы, ящерицы, а иногда даже змеи и мыши.
Перед рогатой лягушкой помещали прозрачную пластину, прикреплённую к силовому датчику (фото Thomas Kleinteich).
В природе лягушка наполовину зарывается в землю или лесную подстилку и ждёт, пока поблизости не появится подходящий объект. Когда обед обнаружен, охотница за считанные доли секунды выбрасывает широкий язык и отправляет пищу в свой огромный рот.
Доктор Томас Кляйнтайх (Thomas Kleinteich) и его коллеги из Кильского университета Христиана Альбрехта занимаются поиском новых решений в области клеящих веществ и, как это часто бывает, черпают вдохновение в природе. Учёные решили измерить силу атаки рогатой лягушки и подробнее исследовать свойства её языка.
Для того чтобы доставить амфибий в лабораторию, исследователям не пришлось ехать в Южную Америку. Рогатая лягушка является популярным домашним животным, и три экземпляра были приобретены в ближайшем зоомагазине.
Чтобы определить силу языка земноводного, перед животными установили прозрачную пластину с датчиком, позади которой помещали сверчков. Во время атаки язык прилипал к пластине и тянул её за собой, а датчик регистрировал затраченные усилия. При этом на поверхности стекла оставался след от слизи. Кляйнтайх собрал по двадцать пластин от каждого животного. Справедливости ради стоит отметить, что лягушки не остались голодными и после каждого измерения получали свою добычу.
Результаты исследования, опубликованные в издании Scientific Reports, показали, что язык развивал такую силу, что лягушки могли бы с его помощью поднять собственный вес. В одном случае молодая амфибия могла бы в ходе атаки подтащить к себе вес, в три раза превосходящий её собственный.
Следы языка на пластинах содержали разное количество слизи (фото Thomas Kleinteich).
Особое внимание исследователи уделили сопоставлению энергии тяговых усилий с характером слизистого следа, оставленного на пластине. Принято считать, что жидкость на языке лягушек действует по принципу суперклея, но в экспериментах оказалось, что наибольшее сцепление с поверхностью происходило в тех случаях, когда выделялось меньше всего слизи.
Анализ показал, что язык лягушки можно сравнить с липкой лентой, которая не содержит большого количества жидкости, но обладает высокими клейкими свойствами. Кляйнтайх считает, что основную роль здесь играет не столько слизь, сколько структура языка животного. Чтобы больше узнать о необычных свойствах амфибий, команда в дальнейшем исследует "охотничье оружие" лягушки под микроскопом.
Лягушки — очень обширная группа бесхвостых амфибий, зачастую этим словом обозначают вообще любое земноводное без хвоста. А вот с научной точки зрения этим словом правильно было бы называть только представителей семейства настоящих лягушек: амфибии из других семейств обычно носят другие названия (жабы, квакши, древолазы и т.д.). Настоящих лягушек в мире насчитывается 555 видов, а их ближайшими родственниками являются представители семейства веслоногих лягушек, которых насчитывается 230 видов.
Сардинская дискоязычная лягушка (Discoglossus sardus).
В общем лягушки имеют типичное для бесхвостых амфибий строение тела: крупную голову, широкий беззубый рот, выпуклые глаза, длинные задние конечности. Между пальцами передних и задних лап расположены плавательные перепонки, а хвост отсутствует. В целом эти животные выглядят более изящными и тонкотелыми по сравнению с жабами, у некоторых видов спинная сторона тела имеет характерный излом («горб»), по которому лягушек можно безошибочно отличить от жаб.
Леопардовая лягушка (Rana pipiens) имеет характерный излом спины.
В то же время разные виды лягушек сильно отличаются деталями строения. Например, веслоногие лягушки имеют сплющенное, как-будто раздавленное тело, а вот лягушки-поросята, наоборот, выглядят раздутыми.
Шоколадно-белый веслоног (Nyctixalus pictus).
У некоторых видов мордочка продолговатая, у других закруглена и выглядит тупой, а у ринодермы Дарвина вообще вытянута в заостренный хоботок.
Волосатая лягушка(Аstylosternus robustus).
Пальцы настоящих лягушек имеют небольшие цепкие коготки, у веслоногих лягушек пальцы имеют присоски. Такое строение лап сближает их с древолазами и квакшами, обитающими на деревьях. Весьма необычно выглядит волосатая лягушка, бедра которой покрыты… мехом. Конечно, этот мех не настоящая шерсть, а скопление тончайших выростов кожи, которые улучшают газообмен. Способность дышать кожей присуща не только волосатым, но и всем прочим лягушкам, правда, в несколько меньшей степени.
Как и у всех амфибий кожа у этих амфибий тонкая и постоянно влажная из-за выделяемой слизи. Состав слизи видоспецифичен и очень отличается по химическим свойствам у разных видов. У всех лягушек слизь выполняет защитную функцию, так как содержит бактерицидные вещества, убивающие болезнетворные микроорганизмы. У некоторых видов она может быть еще и условно-токсичной (неприятной на вкус для хищников), но смертельно ядовитыми настоящие лягушки не бывают (это свойственно другим амфибиям — древолазам). Кстати, современные исследования тропических видов лягушек показали, что их слизь можно использовать для производства антибиотиков.
Пятнистая лягушка-поросёнок (Hemisus guttatus).
Чаще всего лягушки имеют покровительственную окраску — бурую, серую, зеленую, с неяркими пятнами и штрихами, которые прекрасно маскируют их среди зелени, в толще ила или опавших листьев. Но есть среди них и очень яркие виды. Например, лягушка-помидор имеет ярко-оранжевую или красную окраску. Такая расцветка не случайна, ведь этот вид как раз и относится к условно-токсичным. Слизь лягушки-помидора действует раздражающе и очень клейкая, известны случаи когда у змеи, атаковавшей эту лягушку склеивались челюсти.
Лягушка-помидор, или томатный узкорот (Dyscophus antongilii).
Но слава лягушки-помидора меркнет по сравнению с еще более удивительными существами — стеклянными лягушками. Этот род лягушек насчитывает несколько видов, которых объединяет одно удивительное свойство — кожа их брюшка совершенно прозрачна!
Сквозь прозрачную кожу брюшка пунктирной гекконовой лягушки (Centrolene prosoblepon) видно внутренние органы и созревающую икру.
Размеры этих амфибий варьируют в широких пределах: большинство видов имеет длину тела 7-15 см, самая маленькая лягушка — это кубинский свистун, или кубинский карлик, который достигает всего 8,5-11,8 мм, а самый крупный вид — лягушка-голиаф длиной до 32 см. Средний вес лягушки-голиафа 3-3,5 кг, но известны экземпляры и до 6 кг!
Лягушка-голиаф (Conraua goliath) используется в пищу в Камеруне и Экваториальной Гвинее. Из-за повсеместного истребления она стала очень редкой.
Самцы всегда в 1,5-2 раза мельче самок, кроме того они могут быть ярче окрашены и имеют специальные резонаторные мешки для подачи звуковых сигналов.
Лягушек можно встретить на всех континентах, кроме Антарктиды: в Европе, например, их ареал доходит до Полярного круга, встречаются они и на удаленных океанических островах (Гавайских, Сейшельских и др.). Обитают они в самых разнообразных ландшафтах: на берегах пресных водоемов (рек, озер, прудов, болот), в лесах, горах, отчасти в тундре и пустынях. Причем лягушки, обитающие в тропических лесах, могут жить в подстилке или на ветвях деревьев и не привязаны к водоемам, так как обходятся влагой из грунта или той, что скопилась в листьях растений. Лягушки, живущие на берегах водоемов, часть времени проводят на суше (для охоты), а часть — в водоеме (для отдыха и защиты от врагов). Разные виды лягушек имеют разные пики суточной активности: некоторые виды активны преимущественно ночью, другие активны на протяжении суток примерно в равной степени.
Лягушки — одиночные животные, не имеющие социальных связей. В большинстве своем они живут оседло, но в период спаривания могут совершать короткие миграции к водоемам для икрометания. Виды, обитающие в умеренной полосе, на зиму залегают в спячку. Для этого амфибии прячутся в норы грызунов, кучи опалых листьев либо залегают на дно водоемов. В спячку лягушки залегают в зависимости от места обитания в сентябре-октябре, а просыпаются в марте-апреле (в тундре в мае).
Прудовая, или сьедобная лягушка (Rana esculenta) одновременно охотится и прячется. Застыв неподвижно в ожидании добычи она остается невидимой для хищников благодаря маскировочной зеленой окраске.
Обычно лягушки сидят неподвижно, высматривая добычу. Кстати, их мозг устроен таким образом, что улавливает сигналы только от движущихся объектов, поэтому эти животные много времени проводят в засаде в ожидании пролетающих насекомых. Завидев добычу, лягушка выбрасывает длинный липкий язык, а при необходимости совершает прыжок в сторону добычи. По сравнению с жабами лягушки гораздо более подвижны, они передвигаются быстрыми прыжками длиной до 3 м! Веслоногие лягушки, обитающие на деревьях, благодаря присоскам на лапках могут держаться на вертикальных поверхностях и… летать! Веслоногими их назвали не зря, ведь эти животные имеют особо широкие перепонки между пальцами, с помощью которых они планируют с дерева на дерево.
В результате сложной рефлекторной цепи у некоторых животных, в первую очередь у бесхвостых земноводных и хамелеона, язык действует как прекрасное оружие. Было бы чрезвычайно интересно точно проследить за всем ходом событий, которые в конце концов привели к тому, что орган, предназначенный для чувственного восприятия, превратился в оружие. Предки бесхвостых земноводных, т. е. лягушек и жаб, схватывали добычу, наверняка, не языком, а ртом. Но поскольку при этом им был необходим и язык, особенно легко доставалась добыча тем особям, у которых он был клейким, потому что насекомые к нему прилипали. Потомки этих особей оказались более удачливыми в борьбе за существование, и в ходе многих миллионов лет с арены борьбы один за другим исчезли те их собратья, которые не смогли продемонстрировать такого прекрасного умения приспосабливаться к условиям окружающей среды.
Поведение лягушки во время охоты состоит из цепи унаследованных схем движения. Заметив добычу, лягушка немедленно поворачивается к ней. Линия взгляда двух глаз отмечает ту точку, которая одновременно является и предполагаемой точкой попадания. Если добыча, скажем муха, находится точно в этой точке, язык лягушки рефлекторно выбрасывается, словно под действием пружины, и муха прилипает к его поверхности. Затем вместе с находящейся на нем мухой лягушка с едва уловимой быстротой втягивает его в рот. Если же она промахнулась, муха, как правило, улетает, ну а если она лишь немного отползает, для нового "выстрела" следует начинать все с начала: вновь нужно повернуться к добыче и найти цель глазами. Следовательно, если добыча не сидит спокойно, а перебегает туда-сюда, а муха ведет себя именно так, она испытывает терпение лягушки. В такой ситуации лягушка или "дает очередь", состоящую из обдуманных отдельных выстрелов, или каждый раз опаздывает с выстрелом, потому что у нее остается время лишь для новых подготовительных движений.
Искуснее всех стреляет языком, несомненно, хамелеон обыкновенный. Этому животному обеспечен более верный успех, нежели лягушке, так как хамелеон лишь в очень редких случаях поворачивается к добыче, не желает и подкрадываться к ней и тем самым дает гораздо меньше поводов для животного, которого держит на прицеле, почувствовав неладное, улететь или передвинуться. Вместо этого хищник терпеливо ожидает в засаде, когда насекомое попадет в радиус действия его языка.
Язык у хамелеона, как оружие захвата добычи, развит намного лучше, чем у прочих пресмыкающихся и земноводных. Он узкий, почти шиловидный и настолько длинный, что хамелеон может достать им до середины своего тела. В спокойном состоянии язык отдыхает в глотке, в высовывании же его принимает участие специальный мускул. Передняя часть языка твердая, дубинковидно утолщенная и, как у многих пресмыкающихся, с выемкой на конце. В этот вырез открываются протоки желез, содержащих клейкий секрет. Края утолщения, подобно концу слоновьего хобота, действуют, как тиски. Тех животных, которых из-за большой массы тела клейкий секрет не может удержать на языке, хамелеон захватывает "тисками" и тащит в рот.
В то время как бесхвостые земноводные поворачиваются головой, а значит, и телом к цели, у хамелеона за добычей следуют только глаза, т. е. они независимо от тела следят за целью. Вообще все тело хамелеона приспособлено к захвату добычи. Лапами и хвостом он отлично цепляется даже за самые тонкие ветки, хотя, конечно, охотнее выбирает более толстые сучки или стволы деревьев и чрезвычайно долго ожидает в полной неподвижности. В это время его движения и дыхание настолько замедляются, что едва заметны глазу, и, напротив, он так быстро выбрасывает язык, что можно увидеть разве, как добыча, находившаяся перед ним, исчезла. Одни глаза двигаются с привычной скоростью. Уже было упомянуто, что хамелеон идеально вписывается своей окраской в окружающую среду. Однако иногда это может его и выдать: если животное испугается, оно за несколько секунд утрачивает свою окраску. Обесцвечивается хамелеон и в том случае, если добыча слишком долго находится в поле его зрения, но вне досягаемости "выстрела".
