Budowa a funkcjonowanie organizmu na przykładzie żaby wodnej

Życie powstało w środowisku wodnym. Tlen znajdujący się w wodzie pozwalał na oddychanie. Organizmy zamieszkujące to środowisko są jednak bardziej zagrożone niedoborem tego pierwiastka aniżeli zwierzęta zamieszkujące lądy. Woda, bowiem szybko traci tlen wkoło organizmu wykorzystującego ten gaz do oddychania. Ewolucja doprowadziła więc do wyjścia zwierząt na lądy, gdzie znajduje się o wiele więcej tlenu. Lądy charakteryzują się także większym zróżnicowaniem, które między innymi dotyczy różnic w wilgotności na danych terenach. W środowisku lądowym, gdzie powietrze posiada mniejszą gęstość od wody, zwierzęta poruszają się łatwiej. Środowisko wodne charakteryzuje się występowaniem znacznie mniejszych amplitud temperatur niż na lądzie. Woda nagrzewa się powoli, lecz jej temperatura także wolno spada. Na lądach powietrze w szybkim tempie ogrzewa się i trwoni ciepło. Mamy tu do czynienia z różnymi klimatami takimi jak tropikalny, umiarkowany czy mroźny klimat subpolarny, co wiąże się z ilością i mocą promieni słonecznych docierających do Ziemi. Należy również zaznaczyć, że w środowisku wodnym promieniowanie słoneczne dociera jedynie na pewną głębokość.

Przykładem wodno-lądowego kręgowca jest żaba wodna, będąca bezogonowym płazem. W środowisku wodnym żyje forma larwalna żaby, zwana kijanką, osobnik dorosły zaś związany jest głównie z lądem. U tego organizmu widoczne są przystosowania do życia w dwóch środowiskach.

Żaba wodna posiada krótkie oraz spłaszczone po stronie grzbietowej i brzusznej ciało. Brak jest widocznej granicy pomiędzy głową a tułowiem. Opór stawiany przez wodę zmniejsza opływowa postać ciała. Cechy te ułatwiają ruch w środowisku wodnym. Głowa żaby zaopatrzona jest w otwór gębowy o stosunkowo dużych rozmiarach, wypukłe narządy wzroku wyposażone w powieki, otwory węchowe zawierające skórne klapki oraz dwoje uszu wraz z błoną bębenkową, która kończy kanał mieszczący się w uchu środkowym. Dzięki powiekom oczy chronione są przed wyschnięciem w środowisku lądowym, a umieszczenie narządów wzroku oraz nozdrzy w części grzbietowej głowy pozwala na swobodną obserwację otoczenia oraz oddychanie, podczas przebywania w środowisku wodnym.

Pomiędzy palcami tylnych odnóży znajduje się błona pławna, co ułatwia żabie pływanie. Kończyny tego płaza są zarazem dobrze rozwinięte, w celu poruszania się na lądzie. Długie oraz umięśnione tylne odnóża pozwalają na skakanie w środowisku lądowym. Przednie, krótsze kończyny podnoszą przednią część ciała do góry oraz pełnią rolę amortyzatorów po odbyciu każdego skoku.

Żaba wyposażona jest w gładką, wilgotną i cienką skórę, którą buduje wielowarstwowy naskórek oraz skóra właściwa. Naskórek ulega rogowaceniu oraz łuszczy się. Wyposażony jest w śluzowe gruczoły, zbudowane z wielu komórek, wydzielające substancję, której zadaniem jest nawilżanie skóry. Śluz ten ochrania ciało żaby przed wyschnięciem, gdy przebywa ona w środowisku lądowym, jak również ułatwia pływanie poprzez pomniejszanie oporu wody.

Środowisko życia determinuje również budowę wewnętrzną żaby. Przestrzeń gębowo-gardłowa stanowi początek jej układu pokarmowego. Znajduje się w niej język, który jest mięsisty oraz rozwidla się przy końcu. Żaba potrafi szybko wypuszczać go na zewnątrz ponieważ jest on umieszczony w przednim odcinku dolnej szczęki. Język oraz przestrzeń gębowa pokryte są lepką substancją wydzielaną przez gruczoły ślinowe. Dzięki temu organizmy będące pokarmem tego płaza z łatwością dostają się do jamy gębowej. Wymienione wyżej cechy są przystosowaniami do pobierania pokarmu.

Wymiana gazowa u żaby przeprowadzana jest za pośrednictwem płuc lub zewnętrznych skrzeli. Te ostatnie występują u kijanki, żyjącej w środowisku wodnym. Skrzela to trzy albo cztery pary wyrostków skóry, które są wysoce rozgałęzione oraz unaczynione. Znajdują się one na granicy części głowowej i szyjnej. Pomiędzy wyrostkami u larw występują trzy lub cztery szczeliny skrzelowe, zarastające o osobników dorosłych. Skrzela są obecne do momentu przekształcenia się kijanki w formę żyjącą na lądzie. Dorosła żaba przeprowadza wymianę gazową za pomocą dosyć prymitywnych płuc, które są workowate a ich powierzchnia wewnętrzna jest pofałdowana. Powietrze do płuc trafia poprzez przewód składający się z krtani oraz tchawicy. Otwór krtani jest zwężany albo rozszerzany za pomocą mięśni oraz wiązadeł połączonych z chrząstkami krtaniowymi. Poruszanie dolną częścią jamy gębowej, co połączone jest z równoczesnym zamknięciem lub otwarciem zewnętrznych otworów nosowych i krtani, pozwala na wymianę gazową. Pobieranie powietrza nozdrzami następuje w momencie obniżenia jamy gębowej i zamknięcia krtani. Otwarcie krtani, spowodowane skurczem mięśni ciała oraz płuc wypychającym powietrze, to wydech. Powietrze znajdujące się w spodniej części przestrzeni gębowej jest przenoszone do worków płucnych w momencie podniesienia się dna jamy, po wypuszczeniu "starego" powietrza. Żaba oddycha również przez silnie unaczynioną oraz wilgotną skórę.

Z lądowym trybem życia oraz występowaniem płuc wiąże się istnienie wysoko zorganizowanego układu krwionośnego. W skład trzyczęściowego serca wchodzą dwa przedsionki oraz komora, która jest silnie umięśniona. Krew nieutlenowana dostaje się do przestrzeni prawego przedsionka poprzez trzy żyły, dwiema czczymi przednimi oraz jedną czczą tylną. Krew natleniona w workach płucnych dociera tętnicami płucnymi do lewego przedsionka. Po wtłoczeniu krwi z dwóch przedsionków do komory sercowej, ulega ona częściowemu wymieszaniu. Dwa rodzaje krwi nie mieszają się całkowicie ze sobą dzięki istnieniu mięśniowych listewek w komorze. Po lewej stronie znajduje się w większości krew zawierająca tlen, w środku krew wymieszana, a po prawej pozbawiona tlenu. Istnieją dwa obiegi krwi. Tętnice głowowe doprowadzają krew utlenowaną do przedniej części ciała, tętnice płucne przenoszą krew odtlenowaną do płuc, natomiast wymieszana płynie w łukach aorty do pozostałej części ciała.

Parzyste nerki, moczowody oraz pęcherz moczowy stanowią układ wydalniczy, który zakończony jest w kloace. Dorosłe osobniki, nieposiadające skrzeli oraz komórek solnych, nie potrafią przeprowadzać osmoregulacji i dlatego przebywają w słodkich wodach, co ułatwia oddychanie poprzez skórę.

Omawiany płaz należy do organizmów rozdzielnopłciowych z widocznym dymorfizmem płciowym. Samce posiadają jaskrawsze kolory od samic. Jaja składane są na terenie zbiornika wodnego lub w jego okolicy. W momencie polania ich spermą przez samca dochodzi do zapłodnienia zewnętrznego. Ze skrzeku wylegają się postacie larwalne żaby, czyli kijanki. Ten prymitywny organizm oddycha skrzelami. W miarę upływu czasu kształtują się płuca i wszystkie narządy wewnętrzne się udoskonalają. Żaba związana jest z wodą przez całe życie, ponieważ jej stadium larwalne może funkcjonować wyłącznie w środowisku wodnym.

Środowisko lądowe charakteryzuje się większą różnorodnością oraz daje perspektywę na rozwój, dlatego żaba wyszła na ląd. Jako zwierzę żyjące w dwóch środowiskach wykazuje cechy organizmu wodnego i lądowego. Jej rozmnażanie przebiega w wodzie, a występowanie płuc czy wysoko zorganizowanego układu krwionośnego są przystosowaniami do funkcjonowania w środowisku lądowym.