ВВЕДЕНИЕ
Появление в девонском периоде палеозойской эры класса земноводных(амфибий) — крупный шаг на пути эволюции позвоночных, так как его представители — стегоцефалыпервыми из позвоночных вышли на сушу. Это сыграл большую роль в усложнениистроения всех систем органе
Впервые скелет стал выполнять опорно-двигательную функций безкакой-либо поддержки извне, что привело к формированию длинных трубчатыхкостей, из которых состоят конечности земных животных. С появлением трубчатыхкостей возник дополнительный кроветворный орган — красный костный мозг. Клетки крови образуются уже не только в селезенке, почках, печени,кровяном русле, но и в красном костном мозге. В процессе последующего развитияпозвоночных красный костный мозг станет главным кроветворным органом. В связи сназемным существованием у земноводных усложняется система кровообращения:появляется второй круг — легочный. Это, в свою очередь, приводит к усложнениюстроения сердца, которое становится трехкамерным. Но кровь, смешиваясь вжелудочке, доставляет к клеткам тела мало кислорода, этому кислородный этапдыхания (III этап диссимиляции) Д"1 небольшой эффект: энергиивыделяется немного, ее хват лишь на процессы жизнедеятельности. Тепловая жеэнергия настолько мала, что температура крови и тела зависит от температурыокружающей среды. Поэтому земноводные активны только в теплое время года, вхолодный же период они впадают в оцепенение.
Глава 1.
ЛЯГУШКА — ОБИТАТЕЛЬ ВОДЫ И СУШИ
Образ жизни лягушки. Лягушки (!) живутпочти по всей территории нашей страны, кроме Крайнего Севера Сибири ивысокогорных районов. Живут они в сырых местах: в болотах, влажных лесах, налугах, по берегам пресноводных водоемов или в воде. Поведение лягушек во многомопределяется влажностью. В сухую погоду бурые наземные лягушки прячутся отсолнца, зато после его захода или в мокрую, дождливую погоду наступает время ихохоты. Зеленые лягушки живут в воде или у самой воды, поэтому они охотятся иднем. Питаются лягушки различными насекомыми, главным образом жуками идвукрылыми, но поедают также пауков, наземных и водных брюхоногих моллюсков, аиногда и мальков рыб. Свою добычу лягушки подстерегают, неподвижно сидя вукромном месте.
При охоте главную роль играет зрение. Заметив какое-либо насекомое илидругое мелкое животное, лягушка выбрасывает изо рта широкий липкий язык, ккоторому и прилипает жертва. Лягушки хватают только подвижную добычу.
Активны лягушки только в теплое время года. С наступлением осени ониуходят на зимовку. Зиму проводят на дне водоемов или же прячутся в ямах, норахгрызунов, под кучами камней.
Внешнее строение. Тело лягушкиуплощено, большая плоская голова без резких границ переходит в туловище. Вотличие от рыб голова земноводных подвижно сочленена с туловищем. Хотя улягушки и нет шеи, она все же может поворачивать голову в стороны и наклонятьее.
На голове заметны два больших выпученных глаза, защищенные веками: кожистым — верхним и прозрачным подвижным — нижним. Лягушка часто моргает,при этом влажная кожа век смачивает поверхность глаз, предохраняя их отвысыхания. Эта особенность развилась у лягушки в связи с ее наземным образомжизни. Рыбы, глаза которых постоянно находятся в воде, век не имеют. Впередиглаз на голове заметна пара ноздрей. Это не только отверстия органов обоняния.Лягушка дышит атмосферным воздухом, который попадает в ее организм черезноздри. Глаза и ноздри расположены на верхней стороне головы. Когда лягушка прячетсяв воду, она выставляет их наружу.
/>
При этом она может дышать атмосферным воздухом и видеть то, что происходитвне воды. Позади каждого глаза на голове лягушки заметен небольшой кружок,затянутый кожей. Это наружная часть органа слуха — барабаннаяперепонка. Внутреннее ухо лягушки, так же как и урыб, помещается в костях черепной коробки.
У лягушки хорошо развиты парные конечности — передние и задние ноги. И те и другие состоят из трех главных отделов, но называются онипо-разному. В передней ноге различают плечо, предплечье и кисть. У лягушки кистьзаканчивается четырьмя пальцами (пятый палец у нее недоразвит). В заднейконечности эти отделы называют бедром, голенью и стопой. Стопазаканчивается пятью пальцами, которые у лягушки соединены плавательнойперепонкой. Отделы конечностей подвижно сочлененымежду собой при помощи суставов. Задние ноги значительно длиннее и сильнее передних, они играют главнуюроль при движении. Сидящая лягушка опирается на слегка согнутые передниеконечности, задние при этом сложены и находятся по бокам тела. Быстро распрямляяих, лягушка совершает прыжок. Передние ноги при этом предохраняют животное отудара о землю. Плавает лягушка, подтягивая и выпрямляя задние конечности, апередние при этом прижимает к телу.
Кожа у всех современных земноводных голая. У лягушки она всегда влажнаяблагодаря жидким слизистым выделениям кожных желез.
Вода из окружающей среды (из водоемов, дождевая или роса)попадает в организм лягушки через кожу и с пищей. Лягушка никогда не пьет.
Скелет и мускулатура лягушки. Скелет лягушки состоит из тех же основных отделов, что и скелет окуня,однако в связи с полуназемным образом жизни и развитием ног детали скелеталягушки отличаются рядом особенностей.
Позвоночник лягушки короткий. В отличие от рыб улягушки имеется шейный позвонок, лишенный боковых отростков. Он подвижносочленен с черепом. За ним следуют 7 туловищных позвонков с боковыми отростками(ребра у лягушки не развиты). Шейный и туловищный позвонки имеют верхние дуги,защищающие спинной мозг. На конце позвоночника у лягушки и у всех другихбесхвостых земноводных помещается длинная хвостовая кость, которая образуетсяиз нескольких сросшихся хвостовых позвонков. У тритонов и других хвостатыхземноводных этот отдел позвоночника состоит из большого числа подвижносочлененных между собой позвонков.
В черепе лягушки меньшее число костей, чем в череперыб. В связи с легочным дыханием и отсутствием жабр у лягушек нет ни жаберныхкостей, ни костей жаберных крышек.
Скелет конечностей соответствует их расчленению на триотдела (см. рис. 91, 92) и связан с позвоночником посредством костей поясовконечностей. Пояс передних конечностей (грудина, двевороньи кости, две ключицы и две лопатки) охватывает туловище, полукольцом снизу, с боков иотчасти сверху. Пояс задних конечностей образован сросшимися тазовыми костями иприкрепляется к позвоночнику еще плотнее. Он служит опорой задним конечностям.
/>
Мускулатура. Строениемышечной системы лягушки много сложнее, чем у рыбы. Ведь лягушка не толькоплавает, но и передвигается по суше. Благодаря сокращениям отдельных мышц илигрупп мышц лягушка может совершать сложные движения. Особенно хорошо у нееразвиты мышцы конечностей. В отличие от рыб лягушка может слегка опускать иподнимать голову.
Внутреннее строение лягушки Пищеварительнаясистема земноводных имеет почтитакое же строение, как у рыб. В отличие от рыб задняя кишка открывается непрямо наружу, а в особое ее расширение, называемое клоакой. В клоаку открываютсятакже мочеточники и выводные протоки органов размножения.
Дыхательная система. Лягушкадышит атмосферным воздухом. Для дыхания служат легкие и кожа. Легкие имеют видмешков.
/>
/>
Их стенки содержат большое количество кровеносных сосудов, в которыхсовершается газообмен. Горло лягушки несколько раз в секунду оттягивается вниз,благодаря чему в ротовой полости создается разреженное пространство. Тогдавоздух проникает через ноздри в ротовую полость, а оттуда в легкие. Обратно онвыталкивается под действием мускулатуры стенок тела. Легкие лягушки развитыслабо, и кожное дыхание для нее также важно, как и легочное. Газообменвозможен только при влажной коже. Если лягушку поместить в сухой сосуд, товскоре кожа ее высыхает и животное может погибнуть. Погруженная в воду, лягушкацеликом переходит на кожное дыхание.
Кровеноснаясистема. Сердце лягушки помещается в передней частитела, под грудиной. Оно состоит из трех камер: желудочка и двух предсердий.Сокращаются поочередно то оба предсердия, то желудочек.
В сердце лягушки правое предсердие содержит только венозную кровь, левое —только артериальную, а в желудочке кровь до известной степени смешанная.
Особое расположение сосудов, берущих начало от желудочка, приводит к тому,что только головной мозг лягушки снабжается чистой артериальной кровью, а всетело получает смешанную кровь.
У лягушки кровь из желудочка сердца протекает по артериям во все органы иткани, а из них по венам оттекает в правое предсердие — это большой кругкровообращения. Кроме того, из желудочка кровь поступает в легкие и в кожу, аиз легких обратно в сердце, — в левое предсердие,— это малый кругкровообращения. У всех позвоночных животных, кроме рыб, два кругакровообращения.
Обмен веществу земноводных протекает медленно. Поэтому, как и урыб, температура тела лягушки несколько отличается от температуры окружающей средыи меняется вместе с ней.
/>
Центральнаянервная система земноводных состоит из тех жеотделов, что и у рыб. Передний мозг развит сильнее, чем у.рыб, и в нем можноразличить два вздутия — большие полушария. Тело земноводных прижато к земле, иим не приходится поддерживать равновесие. В связи с этим мозжечок, управляющийкоординацией движений, развит у них слабее, чем у рыб.
Размножение,развитие и происхождение земноводных
Органы размноженияземноводных очень сходны по строению с органамиразмножения рыб. Все, земноводные раздельнополы.
Икрометание. Проведя зиму в состоянии оцепенения, земноводные с первыми лучамивесеннего солнца «просыпаются» и вскоре приступают к размножению. Самцы некоторыхвидов лягушек громко квакают. Усилению звуков способствуют особые мешки —резонаторы, которые при кваканье раздуваются по бокам головы самца. Приразмножении животные разбиваются попарно. Половые клетки по трубчатым протокампопадают в клоаку, а оттуда выбрасываются наружу.
Самки земноводных откладывают в воду икру, похожую на икру рыб. Самцывыпускают на нее жидкость, содержащую сперматозоиды.
Развитие. Через некоторое время оболочка каждой икринки разбухает и превращается встуденистый прозрачный слой, внутри которого видно яйцо. Верхняя половина еготемная, а нижняя светлая: темная часть яйца лучше использует солнечные лучи исильнее нагревается. Комки икры у многих видов лягушек всплывают наповерхность, где вода теплее.
Низкая температура задерживает развитие. Если погода теплая, яйцомногократно делится и превращается в многоклеточный зародыш. Через одну-двенедели из икринки вылупляется личинка лягушки — головастик. Внешне он напоминает маленькуюрыбку с большим хвостом. Дышит головастик сначала наружными жабрами (в виденебольших пучков по бокам головы). Вскоре они сменяются внутренними жабрами. Уголовастика один круг кровообращения к двухкамерное сердце, на коже заметнабоковая линия (см. с. 104). Таким образом, личинки земноводных имеют некоторые чертыстроения рыб.
Первые дни головастик живет за счет запасов питательных веществ икринки.Затем у него прорезывается рот, снабженный роговыми челюстями. Головастикиначинают питаться водорослями, простейшими и другими водными организмами.Дальнейшие изменения головастиков идут тем скорее, чем жарче погода. Сперва уних появляются задние ноги, потом передние. Развиваются легкие. Головастикиначинают подниматься к поверхности воды и заглатывать воздух. Хвост постепенноукорачивается, головастик становится молодым лягушонком и выходит на берег. Отмомента откладки икры до конца превращения головастика в лягушку проходит около2—3 месяцев. Лягушата, как и взрослые лягушки, питаются животной пищей Онимогут размножаться с третьего года жизни.
Происхождениеземноводных. Тесная связь земноводных с водой, а такжестроение и образ жизни их личинок указывают на происхождение этих животных отрыб. Удалось найти окаменелые останки вымерших земноводных. Кожа их имелачешуи, а череп походил на череп кистеперых рыб.
Ученые установили, что первые земноводные появились более 300 млн. летназад. Их предками были пресноводные кистеперые рыбы. Сравнение скелетаплавников современной кистеперой рыбы латимерии и отпечатков плавников вымершихкистеперых со скелетом конечностей земноводных говорит об их большом сходстве.Предполагают, что вымершие пресноводные кистеперые имели легкие, развившиеся изплавательного пузыря. Они жили в мелких озерах и речках, могли переползать изодного водоема в другой при помощи своих мускулистых плавников. От этих рыб ипроизошли первые наземные позвоночные — древние хвостатые земноводные.Бесхвостые появились позднее и произошли от древних хвостатых земноводных.
200 млн. лет назад Землю покрывали огромные болота. Этот период былнаиболее благоприятным для развития земноводных. Многие из них достигали вдлину 5—6 м (самое крупное современное земноводное — гигантская саламандра,живущая в Юго-Восточной Азии, достигает в длину 1,5 м).
Глава 2.
МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ТЕМЫ
«КЛАСС ЗЕМНОВОДНЫЕ»
В процессе изучения земноводных учащиеся получают знания о первых наземныхпозвоночных, окончательно, однако, не порвавших с водной средой, в которойпроисходит их размножение и развитие.
Учитель раскрывает существенные особенности земноводных, говорящие об ихболее сложной организации по сравнению с рыбами, показывает примитивныепризнаки строения как свидетельство сходства и родства с рыбами. Ознакомлениеучащихся с палеонтологическими сведениями о древних земноводных и вымершихкистеперых рыбах позволяет учителю раскрыть вопрос о происхождении земноводных,показать возможный путь их исторического развития, что имеет важное значение вформировании научно-материалистического мировоззрения школьников.
Тема предоставляет учителю возможность показать многообразие современныхземноводных на примере видов из отрядов хвостатых и бесхвостых, значение их вприроде как ограничителей численности насекомых, червей и др., как кормовыхобъектов пресмыкающихся, птиц, пушных зверей.
Материал данной темы позволяет продолжить атеистическое воспитаниешкольников, разоблачая его бытующие, особенно среди сельского населения,суеверия и предрассудки, связанные с жабами и лягушками.
Внутреннеестроение лягушки
Методические рекомендации. Вариант 1
В начале урока учитель проверяет знания по вопросам: где обитает лягушка?В какое время года и суток она активна? Из каких отделов состоит ее тело? Чемоно покрыто? Почему на коже лягушки не живут микроорганизмы? Чем отличаетсяскелет лягушки от скелета речного окуня? Какое значение имеет скелет в жизни лягушки? (При ответе на этот вопрос проверяется качество заполнениятаблицы.)
Изучение нового материала следует начать с повторениясистем внутренних органов рыб. Ответы школьников учитель суммирует, затемсообщает, что в полости тела лягушки такие же системы органов, ставит передними вопрос: каковы особенности их строения в связи с образом жизни?
Далее в беседе изучается пищеварительная система. Учительпредлагает вспомнить, чем питается лягушка, как она добывает корм. Обобщаяответы школьников, он отмечает главное — лягушка питается подвижнымибеспозвоночными, которых она ловит с помощью липкого языка, в акте глотания участвуютглаза. Следует также отметить, что предварительно пища в ротовой полости смачивается слюной — это важное приспособление дляпроглатывания сухой добычив условиях суши.
Затем по настенной таблице школьники изучают основные органы пищеварительной системы в связи с их функциональнымзначением.
Рассматривая дыхательную систему лягушки, важно обратитьвнимание школьников на основные особенности ее строения: наличие легких — двухполых тонкостенных мешков, дыхание атмосферным воздухом и своеобразный механизмдыхания нагнетательного типа.
/>
Пищеварительнаясистема лягушки: 1 — пищевод; г —желудок; 3 — тонкийотдел кишечника, 4 — прямая кишка; 5 — мочевой пузырь;6 — клоака.
/>
Рис. 15.Дыхательная система лягушки:
/ — гортань; 2 — легкое.
Учитель рассказывает о нем подробно: вдох начинается с того, что клапаны ноздрей открываются, дноротовой позасасывается в эту полость, щель гортани раскрывается, дно ротовойполости поднимается и воздух поступает в легкие. Важно также подчеркнуть, чтомощность этого «насоса» зависит от размера ротовой полости, и в связи с этимеще раз обратить внимание учащихся на форму черепа лягушки — этоприспособление, связанное с легочным дыханием. Отметив относительно небольшуюповерхность легких, которые поэтому не могут полностью обеспечить потребностиорганизма в кислороде, учителю следует рассказать о коже как о дополнительноморгане дыхания и в связи с этим объяснить, почему жизнь лягушки зависит отвлажности среды обитания. Затем целесообразно выяснить особенности строения ифункциональное значение кровеносной системы, связанные с двумя видами дыхания.Предварительно нужно повторить особенности строения и функциональное значениеорганов кровообращения речного окуня.
После этого учитель, используя схемы кровообращения земноводных,изображенных на таблице, должен рассказать о ее основных особенностях.
В заключение учащиеся подводятся к выводу: изменения в дыхательной икровеносной системах не обеспечивают организм лягушки в должной мерекислородом, поэтому уровень обмена веществ низкий, в организме образуется малотепла, а голая кожа не сохраняет его, поэтому температура тела лягушкинепостоянна и зависит от температуры среды.
Особенности строения нервной системы и органов чувств учащиеся изучаютсамостоятельно, выполняя задания:
1. Рассмотрите рисунок 96 учебника и найдите основные отделы нервной системы.
2. Рассмотрите головной мозг: определите, из каких отделов он состоит.
3. Сравните строение головного мозга лягушки и рыбы. Для этого рассмотритерисунки 80 и 96 учебника.
4. Какой вывод можно сделать на основании черт отличия и сходства?
По окончании самостоятельной работы нужно ее проверить, а затем сделатьвывод, что существенные особенности внутреннего строения лягушки (наличиелегких, трехкамерное сердце, два круга кровообращения, сложное развитие нервнойсистемы и органов чувств) позволили ей вести наземный образ жизни. Такимобразом, учащиеся отчасти решают вопрос, поставленный в начале объяснениянового материала.
Вариант 2
Изучение систем внутренних органов можно провести с использованиемкинофильма.
Целесообразно сначала вспомнить строение систем внутренних органов речногоокуня. Следует сообщить, что и у лягушки имеются такие же системы органов.Однако они отличаются особенностями, которые позволяют ей жить в наземныхусловиях. Далее учитель предлагает школьникам посмотреть фильм и ответить навопросы: каковы особенности строения скелета и мышц лягушки в связи с наземнымобразом жизни? В чем выражается приспособленность во внутреннем строениилягушки к жизни на суше?
После просмотра фильма организуется беседа, в процессе которой решаютсяпоставленные выше вопросы, а затем делается обобщение об особенностях строениясистем внутренних органов и обмене веществ лягушки (см. вариант 1).
Задание надом: изучить § 44, рассмотреть рисунки 94—96 иподготовить рассказ об особенностях строения систем внутренних органов лягушкив связи с их значением.
Размножение,развитие и происхождение земноводных
Методические рекомендации
Вариант 1
В началеурока учитель организует письменную проверку знанийшкольников по дидактическим карточкам, содержащим варианты заданий.
Задание 1.
1. Каковыособенности пищеварительной системы лягушки?
2. Какоезначение имеет эта система в жизни лягушки?
Задание 2.
1. Нарисуйтесхему кровеносной системы лягушки. Укажите органы этой системы.
2. Какоезначение имеет кровеносная система в жизни лягушки?
Задание 3.
1. Назовитеосновные отделы головного мозга лягушки.
Каковы особенности строения головного мозга?
2. Какоезначение имеет нервная система в жизни лягушки?
После проверки знаний учитель делает обобщение об особенностяхстроения травяной лягушки в связи с наземным образом жизни, отмечая ееосновные, существенные признаки. Вместе с тем нужно также показать и признакисходства с рыбами, на основании которых учащиеся должны сделать вывод осходстве и родстве земноводных с рыбами.
Далееучитель сообщает, что убедительными доказательствами родства земноводных срыбами оказываются данные о размножении и развитии земноводных. Затем в беседес учащимися нужно повторить особенности размножения и развития рыб на примереречного окуня. Учащимся предлагают ответить на вопросы: в какое время года размножаетсятравяная лягушка? Где она размножается? Методом беседы нужно выяснить значениепроцесса размножения, особенности строения органов размножения самки и самца(по таблице), раскрыть функциональное значение их и отметить характероплодотворения. Учителю следует обратить внимание школьников на приспособлениелягушки к размножению в воде (число яиц в кладке, характер кладки, месторасположения — мелководье, хорошо прогреваемое солнцем). Затем он рассказывает,что внутри комка температура несколько выше температуры среды, что каждаяикринка покрыта студенистой оболочкой, а верхняя сторона имеет темную окраску.Значение такого приспособления школьники могут понять, вспомнив из курса физики(VI класс) материал о теплопроводности (тепловое излучение и поглощение»солнечных лучей черной и белой поверхностями тел) Учитель сообщает, что в результате деления яйца образуется многоклеточныйзародыш, а затем личинка, которую называют головастиком; он похож на малькарыб. На влажном препарате или на таблице нужно показать головастика ирассказать о его образе жизни и строении. Учительпредлагает школьникам сравнить головастика и малька рыб и найти признаки ихсходства. После этого он рассказывает, что при благоприятных условияхголовастик быстро растет и развивается, у него оформляются конечности, образуютсялегкие, в сердце появляется перегородка. Формируются кровеносные сосудылегочного круга кровообращения, хвост постепенно рассасывается, и наступаетвремя превращения типичного водного существа в животное, способное жить вназемной среде. Сформировавшиеся молодые лягушата покидают водную среду ивыходят на сушу, где они растут и достигают размеров взрослых форм.
Изучениевопроса о происхождении земноводных осуществляется методом рассказа сиспользованием таблицы или рисунка 98 учебника. Рассказ учителя целесообразнопостроить по следующему плану: 1. Времяпоявления первых земноводных, их образ жизни и особенности строения. Сходство скистеперыми рыбами. 2, Древниекистеперые рыбы — предполагаемые предки древних земноводных. 3. Причины выходапозвоночных на сушу.
4. Значениепоявления первых позвоночных на суше в эволюции животного мира.
/>
Вариант 2
Проверказнаний проводится так же, как и в первом варианте. При изучении новогоматериала используется кинофильм «Особенности строения и жизненных отправленийлягушки»
(III ч.).
Вопросы кфильму:
1.Каковы особенности размножения лягушки?
2.В чем сходство в развитии лягушки и речного окуня?
3. О чемсвидетельствует это сходство?
Приизучении происхождения земноводных целесообразно использовать рассказ сдемонстрацией таблицы «Выход позвоночных на сушу» (см. вариант 1).
Глава 3. МОИ УРОКИ
3.1 УрокиУрок №1. Внутреннее строение лягушки
Задачи урока: рассмотретьособенности строения систем внутренних органов земноводных и их связь с образомжизни, установить признаки более высокой организации земноводных по сравнению срыбами, продолжить формирование умений работать с учебником.
Оборудование: натуральные пособия«Скелет лягушки», «Скелет костистой рыбы», влажный препарат «Лягушка», таблицы«Тип Хордовые», «Класс Земноводные. Лягушка», «Тип Хордовые. Схемакровообращения позвоночных».
ХОД УРОКАI. Проверка знаний
Шесть человек из класса работают по карточкам, cостальными проводится фронтальная беседа по вопросам.
– Где обитает лягушка?
– В какое время года и суток она активна?
– Из каких отделов состоит ее тело?
– Чем оно покрыто?
– Почему на коже лягушки не живут микроорганизмы?
– Чем отличается скелет лягушки от скелета речногоокуня?
– Какое значение имеет скелет в жизни лягушки?
Следующее задание – заполнить таблицу.
Таблица.Особенности строения и жизнедеятельности лягушки в связи со средой обитания Покровы тела Органы передвижения Органы чувств Органы дыхания Места размножения Выводы: II. Изучение новогоматериала
1. Для подготовки кизучению новой темы ребятам предлагается вспомнить, что им известно о такомпонятии, как полость тела и о расположении в ней органов. Затем проводится беседапо вопросам.
– Какие вы знаете системы внутренних органов рыб?
– Какие функции выполняют и какое значение имеютпищеварительная, кровеносная, дыхательная и выделительная системы?
2. Изучение органов исистем органов проводится в форме самостоятельной работы в группах – каждаягруппа получает отдельное задание, оформленное в виде инструктивной карточки,предполагающей работу с учебником, а также рисунками, таблицами, влажнымипрепаратами.