Неземное земноводное

У калимантанской барбурулы нет лёгких

На острове Калимантан (Борнео) обитает уникальная лягушка. Чтобы легче двигаться в холодных ручьях острова, она решила пожертвовать ни много ни мало органом дыхания – лёгкими. Земноводному оказалось достаточно того кислорода, что оно получает из вод ручья.

Жизнь на Борнео настолько прекрасна, что не нужны даже лёгкие – так вкратце можно описать желто-черную скользкую находку индонезийских и сингапурских ученых. Весь необходимый для жизнеобеспечения газообмен у лягушки Barbourula kalimantanensis происходит через влажную кожу. Для эволюционистов это ещё один пример того, как разумная природа может отказаться от более совершенного органа ради экономии, а для всех остальных – просто первая в мире лягушка, у которой нет легких. Работа с описанием нового вида вскоре будет опубликована в журнале Current Biology.

Барбурул, не превышающих в длину 5 сантиметров, можно считать настоящими призраками – они живут в достаточно холодных реках индонезийской части Калимантана. Впервые особь этого вида в джунглях Калимантана учёные встретили около 30 лет назад, однако о том, что у неё нет лёгких, не было известно до сих пор. Тогда детская любознательность, как ни странно, уступила чувству собственности и желанию поделиться с другими – зоологи не стали проводить вскрытие и исследовать строение внутренних органов, а просто выставили экспонат в музее. С тех пор из-за чрезвычайной редкости вида в руках ученых оказался всего лишь один экземпляр.

Калимантан (также Борнео)

большой остров (третий по территории в мире), единственный в мире остров, разделнный между тремя признанными государствами: Индонезией, Малайзией и Брунеем. Площадь 743,330 км². Остров находится в центре Малайского архипелага в юго-восточной Азии.

Калимантан окружн Южно-Китайским морем, морем Сулу, морем Сулавеси, Макасарским проливом, Яванским морем и проливом Каримата. К западу находится Малайский полуостров и остров Суматра. К югу находится остров Ява. К востоку расположен остров Сулавеси. К северо-западу идут острова, принадлежащие Филиппинам.

Наивысшей точкой на острове является гора Кинабалу в малайском штате Сабах высотой 4.095 м.

Остров густо покрыт джунглями, однако заготовка дров резко уменьшает запасы древесины. Джунгли также страдают от лесных пожаров, особенно сильные пожары были в 1997-98, что привело к национальной катастрофе.

В оставшихся джунглях обитают орангутаны, а также многие другие виды редких животных.

Как r/Livesciencecom/3/265751042/080407-lungless-frog.html>отметил в интервью LiveScience Дэвид Бикфорд, участвовавший в проекте со стороны Университета Сингапура: «Если в музее всего лишь один экземпляр, то вам вряд ли захочется загубить его вскрытием».

По словам Бикфорда, биологи и не предполагали, что у этого вида нет легких, им хотелось просто «переоткрыть» вид – доказать, что он всё ещё существует в природе. На то, чтобы отыскать несколько особей, потребовалось собрать команду из 11 человек и больше двух недель увлеченных поисков. Поездка к экватору стала для ученых настоящим путешествием в детство – они часами, до посинения губ, в прямом смысле, прочесывали холодные ручьи и реки.

Первые же полевые вскрытия поразили биологов своими результатами, и Бикфорд и его коллеги ещё с большим усердием принялись исследовать джунгли.

Легкие и обмен веществ

Возрастание интенсивности обмена веществ поставило наземных животных в зависимость не только от пищи, но и от кислорода. Кроме того, необходимость поддерживать постоянство внутренней среды требует постоянного выведения газообразных продуктов метаболизма, наподобие углекислого газа.

В результате все наземные позвоночные пошли по пути усовершенствования легких – их площади за счет альвеол и перегородок, проницаемости для газов с помощью постоянной «смоченности» поверхности и тонкостенных сосудов. Интенсифицировалось кровоснабжение.

Совершенствовалась система вентиляции, е пик — легочные мешков птиц, многократно увеличивающие эффективность каждого дыхательного цикла. В результате именно развитие дыхательной системы стало определяющим и первостепенным в эволюции метаболизма.

У рыб, имеющих лгкие, последние являются дополнительным органом дыхания и функционируют наряду с органами водного дыхания — жабрами.

У земноводных, пресмыкающихся и птиц лгкие помещаются в грудном отделе общей полости тела, а у млекопитающих животных и человека — в особой грудной полости, которая отделена от брюшной полости грудобрюшной преградой.

Лгкие являются парными органами: снаружи покрыты серозной оболочкой — плеврой, которая у млекопитающих животных и у человека выстилает также грудную полость и переднюю (у человека — верхнюю) поверхности грудобрюшной преграды.

В строении лгких наземных позвоночных животных можно наблюдать все переходы от мешковидных гладкостенных лгких (у постоянножаберных земноводных, многопров) к лгким, стенки которых имеют сложное ячеистое и губчатое строение благодаря наличию в лгких многочисленных выростов и образованных ими пузырьков — альвеол, увеличивающих дыхательную поверхность лгких (у большинства млекопитающих).

Как оказалось, освободившееся при потере лёгких пространство у барбурул заполнили другие органы – желудок, селезенка и печень «приподнялись» в эту область. Там же ученые обнаружили хрящ, назначение которого пока неизвестно. В результате тела стали более плоскими и удобными для быстрого плавания. Кроме этого они более вытянуты, и соотношение площадь кожи/объем тела больше, чем у других лягушек, то есть на каждую единицу площади приходится меньше клеток организма.

Даже у тех амфибий, у которых есть легкие, большая часть газообмена все равно идет через кожу, богатую сосудами и покрытую слизью. Именно поэтому они настолько зависимы от влажности. Калимантанская барбурула обитает в холодных реках, где содержание кислорода настолько высоко, что кожа по эффективности не уступает жабрам рыб.

А отсутствие легких позволило гораздо быстрее передвигаться в воде и эффективно сопротивляться течению.

Земноводные и их органы дыхания

Земноводные или амфибии (лат. Amphibia) — класс позвоночных четвероногих животных.

В настоящее время представлены тремя отрядами:
Хвостатые (саламандры, тритоны и т. п.)
Бесхвостые (лягушки, жабы, квакши и т. п.)
Безногие (несколько видов червяг).

В эволюционном отношении земноводные произошли от древних кистепрых рыб и дали начало представителям класса пресмыкающиеся. Самым примитивным отрядом земноводных считаются хвостатые. Хвостатые земноводные наиболее схожи с древнейшими представителями класса. Более специализированными группами являются бесхвостые земноводные и безногие.

Земноводные занимают промежуточное положение между наземными и водными позвоночными животными, поскольку их размножение и развитие происходит в водной среде, а имаго обитают на суше.

Органом дыхания у земноводных является:
лгкие (специальные органы воздушного дыхания);
кожа и слизистая выстелка ротоглоточной полости (дополнительные органы дыхания);
жабры (у некоторых водных обитателей и у головастиков).

У большинства видов (кроме безлгочных саламандр) имеются лгкие небольшого объма, в виде тонкостенных мешков, оплетнных густой сетью кровеносных сосудов. Каждое лгкое открывается самостоятельным отверстием в гортанно-трахейную впадину (здесь расположены голосовые связки, открывающиеся щелью в ротоглоточную полость).

Воздух нагнетается в лгкие за счт изменения объема ротоглоточной полости: воздух поступает в ротоглоточную полость через ноздри при опускании е дна. При поднимании дна воздух проталкивается в лгкие. У жаб, приспособленных к обитанию в более засушливой среде, кожа ороговевает, и дыхание осуществляется преимущественно лгкими.

Так что если некоторым рептилиям удалось научиться более эффективно передвигаться в воде с помощью лёгких, то амфибии с той же целью отказались от лёгких вовсе. Кстати, барбурула – не единственные амфибии, у которых нет легких. Науке известны несколько видов саламандр и вид бесхвостных червяг, которые тоже пожертвовали легкими для удобства передвижения. Однако в отряде лягушек никто до сих пор такими особенностями не отметился.

Ученые отметили, что из всех наземных на такой шаг могли пойти только амфибии. Во-первых, медленный обмен веществ земноводных «не требует» от них постоянно высокой концентрации кислорода в крови. Во-вторых, для них легкие играют второстепенную роль – их площадь еще очень мала, и там нет характерных для более высокоорганизованных животных альвеол. Исключение составляют жабы, обитающие в относительно засушливой среде.

Но это приспособление сделало калимантанских лягушек уязвимыми к загрязнению среды. Горные разработки и хозяйственная деятельность на Борнео приводят к загрязнению и потеплению рек и, как следствие, к снижению концентрации в них кислорода. Так что исчезнувшие на 30 лет лягушки вскоре могут исчезнуть навсегда.

Несмотря на масштабную экспедицию, ученые так и не смогли найти ни одного яйца или головастика этого вида, они не выяснили, чем барбурулы питаются и где прячутся от хищников. Не удалось наблюдать брачные игры или оплодотворение икры.

Так что биологи ещё порадуют нас интересными подробностями жизни удивительной лягушки – единственной не только в своём роде, но и целом отряде. Если, конечно, этот редкий вид не исчезнет из окружающей среды до того, как будет полностью описан.