Внутренний скелет амфибий

03.02.2016

Позвоночник. И в осевом скелете амфибий обнаруживается генетическая связь с рыбами. Наиболее ясно это видно в течении развития амфибий. Хорда зародышей и личинок амфибий очень близка к рыбьей и по строению, и по развитию. В некоторых случаях еще обнаруживается та первичная диплоспондилия, двойственность дуг, которая характерна для низших рыб. Так, у Siredon верхние хрящевые дуги закладываются двойными, в нижних же имеется щель, указывающая на их первоначальную двойственность, на состав из крапиальных и каудальных дуг. У остальных Urodela закладываются только каудальные дуги, а из остатков краниальной закладывается подобно тому, как это наблюдается у Lepidosteus, межпозвоночный хрящ, из которого путем образования в нем щели обрисуется сочленение. По форме тел позвонки амфибий бывают aмфицельные, опистоцельные и процельные (рис. 233), позвоночник хорошо развит, вполне окостеневает, хрящ у взрослых встречается редко. Форма тел позвонков соответствует способу движения в различной среде.

Внутренний скелет амфибий

У стегоцефал позвонки обнаруживают очень большое сходство с позвонками древних Teleostomi; именно у более древних представителей стегоцефал позвонки состояли из нескольких элементов, образовавших двояковогнутые тела (рис. 234). В отряде Rhachitomi этих элементов было 4 пары в каждом позвонке: basidorsale, basiventrale, interdorsale и interventrale; у Embolomeri позвонки имели двойное тело, как в хвостовой части Amia. Позвоночник из отдельных элементов не мог, конечно, сохраниться у Tetrapoda, целиком вышедших на сушу, ибо был для них слишком слаб. Сегментация, а, следовательно, и первичная диплоспондилия развивались для облегчения сгибания тела при движении в воде. У наземных движение совершается не при помощи изгибов тела, а потому диплоспондилия не только не нужна, по и вредна. Срастание частей позвонка началось уже у стегоцефал в отрядах Stereospondyli (Labyrinthodontia), Branchiosauria (Phyllospondyli). Из позвонков последнего типа развился позвоночник современных амфибий, развитие шло при этом по двум различным путям у хвостатых и бесхвостых. Другой тип образования цельного позвонка, приведшего к образованию позвонков типа рептилий, мы видим у представителей стегоцефал — Ceraterpеtomorpha, хотя последние и не были предками рептилий; сходство здесь конвергентное.
Внутренний скелет амфибий

Позвонки амфибий имеют сильно развитые поперечные отростки, a такжe передние и задние суставные отростки — пре- и постзигапофизы, соединяющиеся между собой при помощи настоящих сочленений — диартрозов. Ребра у современных амфибий сильно редуцированы, иногда зачаточны или даже вовсе отсутствуют (у Anura), но были более развиты у стегоцефал. У Anura имеются на месте ребер лишь сильно развитые поперечные отростки. Более развиты ребра у Apoda и Urodela, но у них они ограничены только туловищем, у стегоцефал же развивались до половины хвоста. На проксимальном конце ребра амфибий вилкообразно раздвоены и соединяются как с верхней дугой, так и с отростком, отходящим от тела. Этот тип прикрепления ребер впервые появляется у амфибий, ибо у рыб сочленение имеет место только с нижней дугой, и повторяется в дальнейшем у высших позвоночных.
У амфибий наблюдается уже некоторое расчленение позвоночника на отделы. Первый позвонок в виде кольца сочленяется с черепом при помощи двух сочленовных ямок, соответствующих двум сочленовным бугоркам на последнем. Второй позвонок — нормальный. Атласа и эпистрофея, характерных для высших позвоночных, здесь еще нет. Имеется у амфибий крестцовый позвонок, с которым соединяется тазовой пояс и за которым следует хвостовой отдел. У Anura последний представлен длинной палочковидной костью — уростилем (рис. 235). Следы сегментации у некоторых амфибии (отверстия для нервов, зачаточные поперечные отростки и зачаточные верхние дуги) показывают, что урoстиль образовался из слияния 12 позвонков. У Protobatrachus из триаса в хвосте были позвонки.
Внутренний скелет амфибий

Число позвонков у амфибий вариирует: у Anura обычно имеется 8 туловищных и 1 крестцовый позвонок, за которым следует уростиль; у Urodela число туловищных позвонков от 14 (Triturus) до 63 (Amplxiuma), хвостовых от 22 (Cryptobranchus) до 36 (Triturus); у Apoda число позвонков от 200 до 300, из которых 25—30 приходится па хвост.
Череп. Череп современных амфибий значительно отличается от черепа рыб, но легко связывается с последним через посредство черепа стегоцефал. Как сказано выше, затылочная часть черепа короткая,
туловищные позвонки не входят в состав черепа. Часть черепа, построенная из трабекул, широка, череп платибазальный как у миног и у древнейших рыб: «гапоидов», кистеперых (Crossopterygii) и двоякодышащих. Полость черепной коробки простирается далеко вперед между глазницами.
Нёбноквадратный хрящ прочно соединяется с черепом (автостилический череп). Нyomandibulare превращается в слуховую косточку — columella auris. Chondrocranium (рис. 236) у современных амфибий сохраняется еще в значительной мере; замещающих хрящ костей мало подобно тому, как мы видим это у двоякодышащих, костных галоидов и кистеперых.
Особенностью черепа амфибий в сравнении с рыбами является образование в слуховой капсуле затянутого перепонкой окошечка— овального окошечка (fenestra ovalis), в которое упирается columella auris или stapes.
У личинки Anura имеются в черепе еще своеобразные губные хрящи, верхние нижние, возможно гомологичные губным хрящам акул. Череп личинки Anura обнаруживает значительное сходство с черепом миноги, однако генетической связи между ними нет (рис. 237). Сходство это является в том и другом случае приспособлением к образованию сосущего рта.
Внутренний скелет амфибий

В гиобранхиальном скелете у личинок амфибий закладываются, кроме подъязычной дуги, еще четыре передних жаберных дуги. Из пятой развивается скелет гортани. У взрослых гиобранхиальный скелет подвергается некоторой редукции.
Таким образом в chondrocranium и висцеральном аппарате выявляется связь амфибий с рыбами, их предками.
В черепе современных амфибий имеется мало окостенений как замещающих, так и покровных. В этом отношении они значительно отличаются от рыб. В затылочной области имеются лишь две боковые затылочные кости (exoccipitalia), каждая с суставным бугорком для сочленения черепа с позвоночником. В слуховой области, образующей значительные боковые выступы для соединения нёбноквадратного отдела, развивается лишь одна переднеслуховая кость (prooticum) (рис. 238), и лишь иногда имеются следы наружной затылочной (epioticum).
Внутренний скелет амфибий

В глазничной области у амфибий бесхвостых развивается характерная непарная поясная кость (sphetbmoideum), охватывающая черепную полость: у хвостатых же амфибий в этой области развиваются парные кости (orbitosphenoidea), занимающие лишь боковые стенки черепа. Обонятельная, этмоидная область остается хрящевой. Из окостенений кожных имеются па крыше черепа парные теменные (parictalia) и лобныe (frontalia) окостенения, у Anura сливающиеся в непарпую лобиотеменную кость (frontoparietalе). Впереди лобных костей над носовыми капсулами лежат парные носовые кости (nasaliа), а у хвостатых по бокам позади последних существуют еще предлобные кости (рrаefrontalia) (pис. 239). Снизу череп прикрыт парасфеноидом (раrasphenoideum) и сошником (vomer). Последний парный окружает задние носовые отверстия (choanae). Нёбноквадратный аппарат у бесхвостых срастается с черепом назади в слуховой области и впереди в этмондальной, в середине же в виде свободной дуги огибает орбиты. У хвостатых нёбноквадратный хрящ до этмоидной области не доходит, оканчиваясь свободно. Окостеневает в нёбноквадратном хряще только небольшой участок — quadratum. У Anura отсюда отходит тонкая квадратноскуловая кость (quadratojugale), замыкающая дугу, образованную межчелюстной, верхнечелюстной и квадратноскуловой костью. На наружной стороне quadratum развивается покровная кость — para quadratum, гомологичная squamosum, а на идущей вперед дуге — крыловидная кость (pterygoideum), передним концом достигающая нёбной кости (palatinum); в виде покровных окостенений на верхней челюсти имеются межчелюстные и челюстные кости (praemaxillaria и maxillaria).
В нижней челюсти на меккелевом хряще развиваются: зубная кость (dentale), кожно сочленовная (gonialе) и пластинчатая (spleniale). Последняя у Apoda и у постоянно живущих в воде Urodela. Впереди может окостеневать еще небольшой элемент — mentomandibulare.
Внутренний скелет амфибий

Висцеральный скелет современных амфибий состоит из хорошо развитой гиоидной дуги, гомологичной гиоидной дуге рыб, и из 4—2 жаберных дуг. Так как личинки, а также живущие в воде хвостатые дышат жабрами, то у них висцеральный скелет развит хорошо, весьма наглядно свидетельствуя о рыбьих предках амфибий. О метаморфозом от висцерального скелета сохраняется вполне лишь первая или подъязычная дуга и соединяющая обе половинки copula, идущие на образование скелета сильно развитого языка. У хвостатых остаются после метаморфоза лини, остатки двух передних дуг, задние же вовсе исчезают. У бесхвостых во взрослом состоянии имеется лишь широкий подъязычный окостеневающий хрящ — тело подъязычной кости (corpus hyoideum) и две пары отходящих от нее «рожков», являющихся остатками гиоидной и бранхиальной дуг (рис. 240). Остатки гиоидной и 3—4 жаберных дуг сохраняются у Apoda. Из пятой дуги развивается гортань.
Внутренний скелет амфибий

Череп стегоцефал гораздо больше походил па череп древних рыб. Прежде всего в нем было гораздо больше окостенении. В отряде Embolomeri имелось 4 затылочных кости, в слуховой, кроме prooticum, еще opistoticum и т. д. С другой стороны, в черепе примитивных стегоцефал имелись некоторые черты, сближающие их с рептилиями: он был менее платибазален, чем у современных амфибий, затылочная область примитивных стегоцефал включала в себя несколько туловищных сегментов, и через отверстия в боковых затылочных костях выходили передние спинномозговые нервы (n. hypoglossus), имелось окостенение — epipterygoideum (=columella cranii), характерное для рептилий (между pterygoideum и черепом), и transversum (между первой и maxillare).
Покровных окостенений у стегоцефал также было гораздо больше. Кости эти сходились между собой, были широки и образовывали свод черепа. Columella auris уже имелась, развившись из освободившегося вследствие развития автостилии подвеска. Сходство черепа стегоцефала с черепом Crossopterygii исключительно велико и поэтому убедительно говорит за их родство (рис. 241).
Внутренний скелет амфибий

Основная черта черепа стегоцефал — его стегальность. Покровные кости образуют прочную крышу черепа, спускаются по сторонам вокруг орбит и через височную область, запятую мускулами челюстей, и quadratum. Череп сплошь закрыт костями; имеются отверстия лишь для наружных ноздрей, для орбит и для теменного глаза. Грубая скульптура на костях показывает, что кости лежали весьма поверхностно. На это указывает также наличие каналов боковой линии, расположенных на тех нее костях, как у рыб (рис. 242). Форма черепа у различных стегоцефал весьма вариировала. К современным амфибиям наиболее приближаются по черепу Branchiosauria (рис. 243), имевшие большие орбиты и значительно редуцированные эндохондральные окостенения.
Внутренний скелет амфибий

Сходство с Crossopterygii обнаруживают стегоцефалы и и строении нижней челюсти, богатой окостенениями, как у Crossopterygii.
У позднейших форм стегоцефал замечается тенденция к редукции как покровных, так и эндохондральных окостенений, приводящая (хотя промежуточных звеньев мы не имеем) к черепу современных амфибий.
У некоторых стегоцефал были найдены жабры.
Интересно развитие слухового аппарата у стегоцефал. У древнейшего представителя Stegocephali Embolomeri columella auris, возникшая из верхнего отдела гиоидной дуги, потерявшего функциональное значение вследствие развития автостилии, просто упирается проксимальным концом в слуховую капсулу. Ho уже рано у стегоцефал появляется овальное окно (fenestra ovalis), в которое и упирается теперь columella. Вероятно, уже у стегоцефал имелась барабанная перепонка, о чем можно судить по форме окружающих барабанную полость частей. Полость же эта образовалась из щели между челюстной и гиоидной дугами. Из современных амфибий наиболее примитивно устройство слухового аппарата у Anura, где columella представлена топкой свободно торчащей в барабанной полости палочкой. У Urodela нет ни барабанной перепонки, ни палочковидной columella. У Apoda короткая columella сочленена с quadratum. Стоит это в связи с подводным и подземным образом жизни.
Внутренний скелет амфибий

Конечности и их пояса. Конечность типа руки (cheiropterygium) составляет наиболее характерную черту наземных, в том числе и амфибий, отличающую их от рыб. Развиться конечности этого типа должны были в силу того, что на долю парных конечностей у наземных животных выпадает гораздо большая нагрузка, нежели на долю плавников рыб: парные конечности у наземных несут на себе всю тяжесть тела животного и передвигают его, чего не приходится делать животным в воде. Отсюда необходимость и развития системы рычагов и удлинении конечностей. Конечность наземных — cheiropterygium — развилась из плавника. Зa это говорит главным образом эмбриология, показывающая, что наземная конечность развивается у зародыша из того же зачатка, из которого развивается плавник; начальные стадии их развития сходны. В пользу того лее взгляда свидетельствует, хотя и слабо, палеонтология: у некоторых ископаемых представителей из Crossopterygyii (Eustenopteron, Sauripterus) из верхнего девона мы видим в скелете плавников приближение к типу наземной конечности (рис. 244). Число лучей этой формы плавника, которая послужила исходной базой для развития руки, было, видимо, 7. Ото была конечность, близкая частью к конечности ганоидов, частью к таковой селахий, частью Dipnoi.
Внутренний скелет амфибий

Ho развиться настоящая конечность наземного типа не могла сразу. Она проделала известную историю, первой известной нам стадией которой является конечность стегоцефал. Их конечность состояла уже из тех отделов, которые мы видим у всех наземных. Последняя состоит из плеча (humerus) в передней и бедра (femur) в задней конечности, за которыми следует предплечье из локтевой (ulna) и лучевой (radius) или голень из большой берцовой (tibia) и малой берцовой (fibula) костей. Наличие в предплечье и голени двух костей способствует большей подвижности кисти и стопы следующих за предплечьем и голенью отделов. Кисть состоит из нескольких косточек, запястья (carpus), а именно лучепястной (radiale), промежуточной (intermedium), локтепястной (ulnare), одной или двух центральных (centralia) и нескольких запястных (carpalia), соответствующих числу пальцев. С последними соединяются лучисто расходящиеся кости пясти (metacarpalia), за которыми идут фаланги (phalangae) пальцев. В задней конечности стопа (metatarsus) состоит из идущих в таком же порядке костей предплюсны: tibiale, intermedium, fitulare, centralia, tarsal ia, metatarsalia и phalangae.
Конечности стегоцефал были тяжелые, грубо построенные, неприспособленные к быстрому передвижению. Располагались они поперечно к оси тела, плечо и бедро занимали горизонтальное положение, лапы стояли под углом. Для поддержания тела на некотором расстоянии над землей требовалась большая работа, чем и объясняется грубая форма конечностей, гребни и выросты па которых служили местом прикрепления сильной мускулатуры. Ото относится в одинаковой мере и к свободным конечностям и к поясам.
Внутренний скелет амфибий

Плечевой пояс стегоцефал очень походил на плечевой пояс примитивных Osteichthyes, окостеневал по всегда достаточно и состоял из лопатки (scapula), коракоида, прокоракоида (proci racoideum), надлопаточного хряща (ниprascapulare), клейтрумa (cleithrum) и ключиц (claviculae) (рис. 246). Последние две кости — накладные и налегали на передний край плечевого первичного пояса. Нa средней линии находилось покровное окостенение — межключицa (interclavicula), являющаяся, видимо, расширенной чешуей брюшной серии и соответствующая надгруднику (episternum) рептилий.
Тазовый пояс стегоцефал состоял (рис. 246) из хрящевой полудуги с каждой стороны, в которых можно различить следующие окостенения: подвздошная кость (os ilem), соединявшаяся с одним крестцовым ребром; лобковая кость — (os pubis) и седалищная кость (os ischium). Все три кости образовывали сочленовную ямку (acetabulum). У древнейших представителей стегоцефал (Eogyrinus, Cricotus) подвздошная кость соединялась с длинными, мало измененными крестцовыми ребрами не при помощи сочленения, а рыхло, с помощью мускулов. Из этого можно заключить, что первые четвероногие возникли еще в воде.
В свободных конечностях примитивных стегоцефал число элементов carpus, как сказано, было значительное: radiale, ulnare, intermedium, дне centralia, пять дистальных capralia и еще добавочная, так называемая гороховидная кость (os pisiforme). У древнейших стегоцефал (Embolonieri) было 5 пальцев. У высших представителей класса число элементов нередко было меньше.
Внутренний скелет амфибий

У современных амфибий пояса конечностей и сами конечности обнаруживают скорее редукцию, нежели прогрессивное развитие по сравнению со стегоцефалами (рис. 247). Плечевой пояс Urodela носит личиночный характер и состоит с каждой стороны из хрящевой пластинки, сочленовной ямкой для конечности разделяющейся на коракоидную часть и лопаточную. В коракоидной части обособляется передний вырост, называемый прокоракоидом (procoracoideum). Окостенение наблюдается только возле сочленовной ямки. Коракоидные пластинки налегают друг на друга, связанные рыхлой соединительной тканью. Позади них лежит небольшая хрящевая грудинa (sternum). У Anura окостеневает коракоид, на прокоракоидном хряще развивается накладная кость — clavicula. Окостеневает и лопатка, оставляя наверху, как у Urodela, надлопаточный хрящ. У одних Anura обе половины плечевого пояса еще налегают друг на друга, как у Urodela, у других они срастаются посредине. На основании этого признака безхвостых амфибий подразделяют на подвижногрудных и неподвижногрудых (Arcifera и Firmisternia). У некоторых имеются переходные черты между тем и другим типом. У личинок Anura плечевой пояс подвижной.
Apoda, не имея конечностей, не имеют ни плечевого, ни тазового пояса. Тазовый пояс хвостатых и бесхвостых в основном повторяет то, что имелось у стегоцефал. С каждой стороны тела он представлен пластинкой. Правая и левая пластинки срастаются между собой по средней линии. Таз Anura в связи с приспособлением к прыганию имеет очень длинные подвздошные кости, сливающиеся назади с седалищно-лобковыми в один вертикальный кружок. Последний несет па себе суставные ямки для задних конечностей. У Urodela подвздошные кости узки, соединение их с крестцовыми ребрами рыхлое, от переднего края таза по средней брюшной линии отходит вперед вилочкообразно разветвленный надлобковый хрящ (epipubis). Epipubis имеется и у некоторых наиболее примитивных Amira (Ascaphus, Xenopus) (рис. 248).
Внутренний скелет амфибий

Свободная конечность примитивнее у хвостатых амфибий. Примитивность эта выражается прежде всего в большей полноте элементов carpus и tarsus (рис. 249), хотя некоторые элементы могут сливаться или исчезать. У Anura задние конечности изменены для прыгания: бедро у них очень длинно, кости голени срастаются между собой, удлиненный fibulare и tibiale образуют третий рычаг конечности, который приобретает тем большую прочность, что кости эти срастаются между собой своими концами. Многие элементы tarsus сличаются или исчезают. Пальцы длинны, соединены перепонкой и служат для плавания (рис. 250).
Внутренний скелет амфибий

Длина задних конечностей у различных Anura значительно вариирует в зависимости от того, в какой море развита способность прыгания. Таким образом, конечности современных амфибий стройнее, тоньше, длиннее, нежели у тяжелых стегоцефал. Сочленения у них также развиты гораздо лучше.
Внутренний скелет амфибий