Кожное дыхание и водопой: Как лягушки выживают без легких
В отличие от людей, лягушки и другие земноводные не зависят от легких для дыхания. Их уникальная кожа помогает им поглощать кислород и воду. Но как именно это работает?
Кожа лягушек имеет сложное строение: она тонкая, покрыта железами, выделяющими слизь для увлажнения, и достаточно пористая, чтобы пропускать молекулы воздуха.
«Их кожа устроена так, чтобы впитывать кислород и воду», — объяснил Кристофер Раксворти, куратор и герпетолог Американского музея естественной истории (Нью-Йорк).
Сеть мелких кровеносных сосудов прямо под кожей поглощает кислород из воды или воздуха, а также выводит углекислый газ через процесс, называемый кожным дыханием. Эволюционный биолог Курт Швенк из Университета Коннектикута, изучающий механизмы дыхания лягушек, сравнил этот процесс с работой легких: «По сути, это почти то же самое».
Хотя лягушки могут дышать через легкие и слизистую рта, кожное дыхание позволяет им выживать под водой и во время длительной спячки. «Даже без усилий, просто благодаря влажной коже и кровеносным сосудам в ней, газообмен и поглощение воды происходят постоянно», — добавил Швенк. Однако не все виды лягушек в равной степени зависят от этого механизма.
Головастики, например, рождаются без развитых жабр. Они слишком малы, чтобы преодолеть поверхностное натяжение воды, поэтому создают воздушные пузыри. В исследовании 2020 года Швенк и его коллеги обнаружили, что головастики подплывают к поверхности, захватывают воздух ртом и проталкивают пузырь в легкие.
Питьё через кожу — ещё одна удивительная способность. Вода проникает через поры, проходит через мембраны клеток и попадает в кровь. У многих лягушек есть специальная «питьевая зона» — участок кожи с густой сетью сосудов для быстрого поглощения влаги.
Лягушки засушливых регионов, такие как австралийские трещащие квакши, научились запасать воду в теле на месяцы. «Они закапываются в грунт, покрываются слоем слизи и выживают до следующего сезона дождей», — рассказал Раксворти.
Однако уязвимость кожи земноводных — их ахиллесова пята. Из-за высокой проницаемости лягушки поглощают не только воду, но и токсины, пестициды и микропластик. Исследования подтверждают, что химикаты нарушают их гормональный баланс и размножение. Например, в Бразилии популяции головастиков сократились на 40% из-за загрязнения рек.
Глобальное потепление усугубляет проблему. Засухи и рост температур угрожают амазонским лягушкам-древолазам, чья кожа быстро высыхает без высокой влажности. Ученые предупреждают: исчезновение земноводных нарушит экосистемы. Лягушки контролируют численность насекомых и служат пищей для птиц и змей.
«Смогут ли они адаптироваться?» — задается вопросом Швенк. К сожалению, скорость изменений климата превышает эволюционные возможности многих видов. Однако есть и примеры надежды: в Коста-Рике обнаружены лягушки, выработавшие устойчивость к грибковым инфекциям. Это доказывает, что природа иногда находит выход.
Интересный факт:
Лягушка Rana sylvatica, обитающая в Арктике, способна замерзать на зиму, превращаясь в «ледышку». Её кожа замедляет обмен веществ, а глюкоза в крови действует как антифриз, защищая клетки от разрушения. Весной она оттаивает и возвращается к жизни — ещё один феномен, возможный благодаря уникальным свойствам кожи.
