Gady

Gady (Reptilia) to pierwsze kręgowce lądowe, które niezależność od wody uzyskały dzięki:

• wykształceniu pokrycia ciała nieprzepuszczalnego dla gazów i chroniącego przed utratą wody;

• wytwarzaniu kwasu moczowego jako końcowego produktu przemiany związków azotowych;

• owodniowemu jaju.

Największy rozwój gadów miał miejsce w minionych epokach geologicznych (gady kopalne). Współcześnie grupa ta obejmuje ponad 11 tys. gatunków należących do dwóch podgromad: anapsydów (Anapsida) i diapsydów (Diapsida). Zwierzęta te można spotkać w różnych środowiskach i niemal na wszystkich kontynentach: wyjątek stanowi Antarktyda, która jest niedostępna dla gadów z uwagi na ich zmiennocieplność.

Pochodzenie gadów (Reptilia)

Pierwsze gady (Reptilia) pojawiły się na Ziemi około 310 milionów lat temu. Jako grupa Reptiliomorpha wyewoluowały z karbońskich płazów tarczogłowych (Labyrinthodontia), przypominających traszki płazów.

Środowisko lądowe zostało zdobyte przez gady wraz z rozwojem jaja owodniowego, w którym wiele błoniastych worków chroni zarodek i ułatwia wymianę gazową między jajem a atmosferą. Możliwość zasiedlenia środowiska lądowego skutkowała łuskowatym pokryciem ciała, wykształceniem klatki piersiowej, przekształceniami w obrębie szkieletu, zwłaszcza w budowie czaszki.

Potomkami tej grupy były duże, krępe i roślinożerne czworonogi – anapsydy. Kiedy ta grupa zaczęła zanikać, nastąpił rozwój diapsydów. Jedna z linii tych gadów dała początek lepidozaurom (Lepidosauria), do których należą współczesne hatterie, jaszczurki i węże. Z niej wywodzą się również gady morskie. Z drugiej linii diapsydów – archozaurów (Archosauria) wywodzą się dinozaury, pterozaury i krokodyle.

Systematyka gadów (Reptilia)

Gromadę gadów (Reptilia) dzieli się ze względu na budowę czaszki na trzy podgromady: anapsydy (Anapsida), diapsydy (Diapsida) i synapsydy (Synapsida). Synapsydy to grupa gadów wymarłych.

Do anapsydów należy wyłącznie rząd żółwi (Testudines), natomiast wśród diapsydów wyodrębnia się trzy rzędy: hatterie (Sphenodontida), krokodyle (Crocodylia) oraz łuskonośne (Squamata). Łuskonośne reprezentowane są przez jaszczurki  (Lacertilia) i węże (Serpentes).

Pokrycie ciała

Gady mają gruby naskórek, którego wierzchnia warstwa jest zrogowaciała. Takie pokrycie ciała chroni je przed utratą wody, a także przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Z naskórka powstają:

• łuski i tarczki – pokrywające ciało jaszczurek i węży;

• pazury;

• rogowe listwy – zastępujące żółwiom zęby.

Ze skóry właściwej powstają:

• tarcze – pokrywające pancerz żółwi i krokodyli.

U jaszczurek i węży cała skóra pokryta jest zachodzącymi na siebie łuskami. Łuski pokrywające grzbiet ciała ułożone są naprzemianlegle u węży, a równolegle u jaszczurek. U padalców łuski grzbietowe nie różnią się od łusek brzusznych, natomiast u węży i jaszczurek z rodziny jaszczurkowatych (Lacertidae) łuski brzuszne przekształcone są w duże tarczki. Większym tarczkom na głowie jaszczurek i węży towarzyszą drobne łuski. Miejsca połączenia łusek są słabo zrogowaciałe, dzięki czemu gady zachowują dużą ruchliwość i sprawność w poruszaniu się.

RMWBJoXb3Gm65

Zdjęcie przedstawia zbliżenie na łuski krokodyla. Są one brązowo-czarne, ułożone w regularnych odstępach o kształcie wpisanego w sześciokąt koła, z drobnymi wypustkami pośrodku.

Zewnętrzna, zrogowaciała warstwa naskórka co pewien czas jest zrzucana. Proces ten nazywa się linieniem. Węże zrzucają naskórek w całości, a jaszczurki płatami.

RN2gJ96sg88ce

Zdjęcie przedstawia liniejącą Agama Hardun spoczywającą na jasnożółtej, gładkiej skale. Gad ten posiada ciemne ciało pokryte gdzieniegdzie jaśniejszymi plamami. Jego spłaszczona głowa jest średniej długości. Zarówno kończyny przednie jak i tylne zakończone są pięcioma palcami z długimi, haczykowatymi pazurami. Na grzbiecie oraz dolnej części ciała zwierzęcia widoczna jest liniejąca skóra. Jest ona jaśniejsza od nowej skóry.

Gady mają na ogół dwa rodzaje komórek wytwarzających kolor. Melanofory są rozproszone w naskórku, natomiast w zewnętrznej warstwie skóry właściwej znajdują się różne rodzaje chromatoforów. Ze względu na kolor w świetle białym chromatofory dzieli się na: żółte ksantofory, czerwone erytrofory, niebieskie cyjanofory, białe leukofory, odbijające światło bądź tęczujące irydofory oraz czarne lub brązowe melanofory. Niektóre gatunki gadów mają zdolność do szybkiej zmiany barwy poprzez translokację pigmentu i reorientację odblaskowych płytek w chromatoforach.

Ubarwienie ciała gadów:

• upodabnia je do otoczenia;

• chroni przed drapieżnikami;

• odstrasza napastnika lub konkurenta;

• informuje o temperaturze ciała;

• pokazuje stan emocjonalny, np. złość lub strach;

• sygnalizuje głód;

• zmienia się podczas okresu godowego;

• pozwala na rozpoznawanie osobników;

• zależy od pory dnia i nasłonecznienia.

R1LzJv5agAdFI

Zdjęcie przedstawia pytona zielonego, którego ciało owinięte jest dookoła cienkiego elementu. Jego intensywnie zielone łuski ściśle do siebie przylegają. Mają kształt rombu o zaokrąglonym wierzchołku.

RFjwKOJqvbKcZ

Zdjęcie przedstawia kameleona pospolitego. Znajduje się on na cienkiej, drewnianej gałązce. W tle można zauważyć zielone liście. Ciało kameleona ma zieloną barwę, z nieregularnie rozłożonymi czarnymi oraz ciemnozielonymi plamami na całej powierzchni ciała.

Niektóre gatunki, np. legwany (Iguanidae) odstraszają potencjalnych agresorów wyrostkami skórnymi.

Szkielet i ruch

Czaszka

Szkielet gadów ma niewiele elementów chrzęstnych. Czaszka jest skostniała i masywna. Występuje w niej wyodrębniona kość kwadratowa, która powstała z przekształconej trzeciej pary łuków skrzelowych. Kość kwadratowa łączy się stawowo z żuchwą, a u jaszczurek i węży połączona jest stawowo również z kośćmi szczęk.

Wydłużona kość kwadratowa, dodatkowe połączenia stawowe i powiązanie niezrośniętych części żuchwy (prawej i lewej) jedynie więzadłem, umożliwiają wężom połykanie ofiar, które są znacznie większe od ich głowy.

Czaszka gadów łączy się z kręgosłupem za pomocą jednego kłykcia potylicznego.

Szkielet osiowy

Kręgosłup gadów składa się z pięciu odcinków: szyjnego, piersiowego, lędźwiowego, krzyżowego i ogonowego.

Pierwsze dwa kręgi różnią się budową od pozostałych. Pierwszy z nich to dźwigacz, a drugi – obrotnik, który wyposażony jest w wyrostek przylegający do pierwszego kręgu. Takie połączenie umożliwia gadom ruch głową w dwóch płaszczyznach.

Żebra połączone z mostkiem tworzą szkielet klatki piersiowej.

Szkielet kończyn i ruch

Gady należą do czworonogów (Tetrapoda).

W kończynie przedniej występują dwie, niezrośnięte kości przedramienia: kość łokciowa i kość promieniowa.

W kończynie tylnej znajdują się – dwie kości podudzia: kość piszczelowa i kość strzałkowa.

Szkielet kończyn łączy się z kręgosłupem przez szkielet obręczy.

Obręcz barkową, łączącą kończyny przednie z kręgosłupem budują kości krucze, obojczyki i łopatki.

Obręcz miedniczna łączy kończyny tylne z kręgosłupem. Zbudowana jest z dwóch kości powstałych ze zrośnięcia kości biodrowych, łonowych i kulszowych.

Kończyny mają pięć palców, które u większości gadów zakończone są rogowymi pazurami.

RINDhaqGGnMMt

Zdjęcie przedstawia kończyny dolne legwana zielonego, leżącego na gałęzi. Na wyjątkową uwagę zasługują jego długie palce, zakończone zakrzywionymi, czarnymi pazurami.

Kończyny rozstawione są na boki, jednak podczas biegu mogą być podciągane pod tułów, co usprawnia ruch. Poruszaniu zwykle towarzyszą boczne wygięcia ciała.

Kończyny tylne są głównym narządem napędowym gadów na lądzie. U gadów żyjących w wodzie występują kończyny płetwiaste: u żółwi morskich kończyny przednie mają postać jednolitych płetw.

RiBSLIDowU2b6

Zdjęcie przedstawia żółwia Karetta płynącego przez błękitną toń wody. Jego głowa pokryta jest regularnie rozmieszczonymi tarczkami o ciemnobrązowym kolorze. Jego kończyny przekształcone są w płaskie i szerokie wiosła. Karapaks jest w różnych odcieniach brązu a plastron jest żółtawy.

U krokodyli, które dobrze pływają, między palcami rozpięte są błony pławne. Ich ogon jest narządem napędowym, ale może także służyć jako broń.

Podczas gdy większość czworonogów ma cztery kończyny, węże i beznogie jaszczurki są przykładami czworonogów bez kończyn. Gatunki te wtórnie utraciły kończyny, co oznacza, że ich niedawni ewolucyjni przodkowie mieli kończyny. Węże i beznogie jaszczurki wyewoluowały smukłe formy ciała, ponieważ były one korzystne dla przetrwania w określonych siedliskach i warunkach.

Układ pokarmowy i odżywianie

Gady są zwykle mięsożerne, choć występują wśród nich gatunki odżywiające się wyłącznie pokarmem roślinnym (np. żółwie lądowe). W ich jamie gębowej osadzone są homodontyczne, dobrze wykształcone zęby, służące do przytrzymywania lub rozrywania pokarmu.

Żółwie nie mają zębów – zastępują je rogowe listwy.

U większości gadów uzębienie może być wielokrotnie wymieniane przez całe życie (polifiodontyzm).

Wyróżnia się trzy typy osadzenia zębów u gadów: uzębienie akrodontyczne, uzębienie pleurodontyczne oraz uzębienie tekodontyczne.

U niektórych węży i jaszczurek występują zęby jadowe. Znajdują się w nich ujścia gruczołów jadowych, przez które podczas ukąszenia ofiary przenika do jej ciała jad – toksyczna wydzielina służąca do unieruchomienia lub zabicia zdobyczy.

RGjuNEAbAzOy3

Zdjęcie przedstawia mambę zieloną z szeroko rozwartą szczęką. Jej zęby jadowe mają kształt trójkątny. Ciało pokrywają zielone łuski o wydłużonym kształcie, przypominającym ziarna słonecznika. Od szczęki gada, do jego ciała odchodzi pojedyncza biała linia.

Umiejętność zabijania zdobyczy za pomocą jadu wykształciła się najpóźniej. Aparat jadowy jest u węży cechą ewolucyjnie nową. Węże jadowite pojawiły się nie wcześniej niż w trzeciorzędzie.

Na dnie jamy gębowej, która rozpoczyna układ pokarmowy, znajduje się dobrze umięśniony język. Jego budowa zależy od pełnionej funkcji. Długi język, pozwalający na sprawne chwytanie owadów, mają kameleony.

R5FEVScvtPCdk2

Film nawiązujący do treści materiału.

Film nawiązujący do treści materiału.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R5FEVScvtPCdk

Film nawiązujący do treści materiału.

Kolejny odcinek układu pokarmowego – przełyk – prowadzi do żołądka. U większości gadów żołądek jest jednokomorowy, jedynie u krokodyli dzieli się na dwie części: przednią i tylną. W silnie umięśnionej przedniej części znajdują się kamienie (celowo połykane – tzw. gastrolity), służące do rozcierania pokarmu, a tylna, gruczołowa część odpowiada za trawienie. Następnie pokarm trawiony jest u wszystkich gadów w jelicie cienkim. Do dwunastnicy, pierwszego odcinka jelita cienkiego, uchodzą trzustka i wątroba. Przewód trzustkowy i przewód wątrobowy mają ujście do dwunastnicy w tym samym miejscu. Wątroba połączona jest z woreczkiem żółciowym. Na granicy jelita cienkiego i grubego położone jest jelito ślepe. Układ pokarmowy kończy jelito grube, które łączy się z kloaką.

Układ nerwowy i narządy zmysłów

Mózgowie

Charakterystycznymi cechami mózgowia gadów są dobrze rozwinięte kresomózgowie oraz móżdżek.

Kresomózgowie zbudowane jest z dwóch półkul pokrytych słabo rozwiniętą korą mózgową. Międzymózgowie przykryte jest kresomózgowiem.

Nieliniowe ułożenie części mózgowia pozwala na ich lepszą integrację i tym samym zwiększenie koordynacji czynności życiowych. Móżdżek, mimo że jest dobrze rozwinięty, ma małe rozmiary.

Rdzeń przedłużony wygięty jest w kształt litery S, co wiąże się ze zwiększeniem ruchomości głowy i możliwością unoszenia jej ponad poziom tułowia.

Narządy zmysłów

Wzrok

Najlepiej rozwiniętym zmysłem u gadów jest wzrok. Oko składa się z twardówki, naczyniówki, siatkówki, tęczówki, soczewki, rogówki oraz ciała szklistego. W ciało szkliste wnika silnie unaczyniony grzebień – wyrostek odrastający z tylnej ściany gałki ocznej.

Akomodacja zachodzi w wyniku skurczów mięśnia rzęskowego, który powoduje przesuwanie się soczewki i zmianę jej kształtu. Dzięki temu gady widzą lepiej z różnych odległości niż płazy, u których soczewka nie ma zdolności zmiany kształtu.

Oczy osłonięte są przez trzy powieki: górną, dolną i migawkową. U węży są one przezroczyste i zrośnięte ze sobą.

R1HSSdY4Ws16Y

Zdjęcie przedstawia kameleona lamparciego. Jego ciało pokrywają różnobarwne łuski – od zielonych, przez żółte i pomarańczowe do brązowych.

Słuch i równowaga

Narządami słuchu i równowagi u większości gadów jest ucho środkowe i ucho wewnętrzne. W uchu środkowym, przykrytym błoną bębenkową, znajduje się jedna kosteczka słuchowa – strzemiączko (kolumienka). Brak błony bębenkowej u węży powoduje, że są głuche – potrafią jedynie wyczuwać drgania podłoża.

Zmysł temperatury

U niektórych węży, np. grzechotników (Crotalinae), występują jamki policzkowe z termoreceptorami, które odbierają promieniowanie cieplne. Pozwala to na zlokalizowanie ofiary o temperaturze ciała wyższej niż otoczenie.

U niektórych gatunków jaszczurek i u hatterii występuje oko ciemieniowe (tzw. trzecie oko). Reaguje ono na promieniowanie cieplne i reguluje czas przebywania gadów w pełnym słońcu. Uczestniczy przez to w regulacji temperatury ciała. Narząd ten ma postać pęcherzyka, którego górna ścianka jest zbudowana podobnie jak soczewka oka, a pozostała część – jak siatkówka.

RyWAeRaMVOY92

Zdjęcie przedstawia zbliżenie na narząd ciemieniowy Anolisa zielonego. Narząd ten ma postać pęcherzyka.

Dotyk

Narządem dotyku węży i większości jaszczurek jest cienki, rozwidlony język. 

RGToBhbCvdQX7

Zdjęcie przedstawia zbliżenie na pysk pytona dywanowego. Z jego ust wystaje siny język o rozdwojonej końcówce. Jego łuski o nieregularnym kształcie mają barwę od kremowej, przez brązową do czarnej.

Węch i smak

Zmysł węchu jest lepiej rozwinięty niż u płazów. Rozwidlony język węży i jaszczurek jest również narządem węchu i smaku. Bodźce węchowe odbierane są przez chemoreceptory znajdujące się w górnej części jamy nosowej. U wielu gadów funkcjonuje zlokalizowany w jamie gębowej narząd Jacobsona, odbierający bodźce zapachowe i smakowe. Pozwala on na rozpoznawanie otoczenia, tropienie ofiar i ocenianie pokarmu.

Układ krwionośny

Układ krwionośny gadów jest zamknięty i składa się z dwóch krwiobiegów: obwodowego (dużego) i płucnego (małego).

Serce zbudowane jest z dwóch oddzielonych od siebie przedsionków i jednej komory z częściową przegrodą, która podczas skurczu komory zapobiega mieszaniu się krwi żylnej (odtlenowanej) i tętniczej (natlenowanej). Zwiększa to wydajność wymiany gazowej.

U krokodyli występuje pełna przegroda w komorze serca.

Stożek tętniczy w sercu gadów uległ całkowitej przebudowie na trzy oddzielne naczynia: prawy i lewy łuk aorty oraz tętnicę płucną.

Układ oddechowy i wymiana gazowa

Wymiana gazowa odbywa się w płucach, które są silnie unaczynione. Mają one  budowę gąbczastą oraz postać obszernych, cienkościennych worków, które u niektórych gadów podzielone są na liczne komory.

Wentylacja płuc zachodzi dzięki pracy mięśni międzyżebrowych.

Przy wdechu powietrze przechodzi przez drogi oddechowe: nozdrza zewnętrzne, jamę nosową, nozdrza wewnętrzne, jamę gębową, gardziel, krtań, tchawicę i oskrzela główne, a następnie trafia do płuc. Podczas wdechu zwiększa się pojemność klatki piersiowej i płuc, a przy wydechu ich objętość się zmniejsza.

Większość gadów ma dwa płuca. Tylko u węży właściwych (Colubridae) występuje jedno, prawe płuco. Lewe jest szczątkowe lub uległo całkowitemu zanikowi.

Układ wydalniczy, wydalanie i osmoregulacja

Gady przetwarzają azotowe produkty przemiany materii w mało toksyczny i słabo rozpuszczalny w wodzie kwas moczowy (urykoteliczność). Związek ten wytrącany jest w postaci kryształów i wydalany bez utraty wody, co pozwala na oszczędną gospodarkę wodną i umożliwia gadom życie na lądzie.

Krokodyle oraz niektóre gatunki żółwi i węży, które żyją w wodzie, wydalają rozcieńczony mocz, zawierający  amoniak (amonioteliczność) lub mocznik (ureoteliczność).

Narządem wydalniczym gadów są zanercza (nerki ostateczne), zbudowane z kłębuszków nerkowych. Moczowody uchodzą do kloaki. U żółwi i jaszczurek występuje pęcherz moczowy.

Gady mają zdolność osmoregulacji, czyli kontroli ciśnienia płynów ustrojowych dzięki osmozie. Zjawisko to polega na przenikaniu wody z roztworu o niższym stężeniu do roztworu o stężeniu wyższym przez półprzepuszczalną błonę.

U żółwi morskich, pijących wyłącznie wodę słoną, nadmiar soli usuwany jest przez gruczoły solne.

Rozmnażanie i rozwój

Gady są zwierzętami rozdzielnopłciowymi. U wielu gatunków w okresie godowym występuje dymorfizm płciowy. Samica i samiec mogą różnić się od siebie wielkością, ubarwieniem lub obecnością wyrostków na ciele. Występuje u nich zapłodnienie wewnętrzne. U samców, z wyjątkiem hatterii, obecny jest narząd kopulacyjny.

Gady należą do owodniowców, jako pierwsze kręgowce wykształciły błony płodowe, które pozwoliły na całkowite uniezależnienie rozwoju zarodka od zbiorników wodnych.

Cztery błony płodowe owodniowców to: 

Większość gadów jest jajorodna. Jaja składają na lądzie. Najczęściej wybierają na gniazda ciepłe i nasłonecznione miejsca. Jaja w skórzastych osłonkach, mniej odpornych na wysychanie niż te w osłonkach wapiennych, składają w ciepłym, ale wilgotnym środowisku.

U gadów występują również inne formy rozrodu: jajożyworodność, żyworodność i partenogeneza

Podsumowanie

• Gady to pierwsze w pełni lądowe kręgowce (owodniowce), które uniezależniły się od wody dzięki suchej skórze, wydalaniu kwasu moczowego oraz wytwarzaniu jaj z błonami płodowymi.

• Skóra gadów jest gruba, pozbawiona gruczołów śluzowych i silnie zrogowaciała, co stanowi barierę nieprzepuszczalną dla wody i gazów; jej wytworami są łuski, tarczki, tarcze kostne oraz pazury.

• Zwierzęta te przechodzą proces linienia, polegający na okresowym zrzucaniu zewnętrznej warstwy naskórka (u węży w całości jako tzw. koszulka, u jaszczurek płatami).

• Szkielet jest niemal całkowicie skostniały; czaszka łączy się z kręgosłupem za pomocą jednego kłykcia potylicznego, co w połączeniu z dwoma pierwszymi kręgami szyjnymi (dźwigaczem i obrotnikiem) zapewnia dużą ruchomość głowy.

• Charakterystyczną cechą budowy jest klatka piersiowa utworzona przez żebra połączone z mostkiem, która chroni narządy wewnętrzne i bierze aktywny udział w wentylacji płuc.

• Kończyny są rozstawione na boki (u węży i niektórych jaszczurek zanikły wtórnie), a palce u większości gatunków zakończone są rogowymi pazurami.

• Większość gadów to drapieżniki posiadające zęby służące do przytrzymywania ofiary (wyjątkiem są żółwie, u których zęby zastąpiły ostre rogowe listwy); niektóre węże posiadają zęby jadowe połączone z gruczołami jadowymi.

• Mózgowie wykazuje nieliniowe ułożenie części, z dobrze rozwiniętym kresomózgowiem (pokrytym korą mózgową) oraz móżdżkiem, co pozwala na lepszą koordynację czynności życiowych.

• Najlepiej rozwiniętym zmysłem jest wzrok, a akomodacja oka zachodzi nie tylko przez przemieszczanie soczewki, ale także przez zmianę jej kształtu.

• Posiadają narząd Jacobsona zlokalizowany w podniebieniu, który służy do analizy bodźców zapachowo‑smakowych przenoszonych do wnętrza jamy gębowej za pomocą rozwidlonego języka.

• Układ krwionośny składa się z dwóch obiegów, a serce posiada dwa przedsionki i jedną komorę z częściową przegrodą (u krokodyli przegroda jest pełna), co ogranicza mieszanie się krwi.

• Są zwierzętami zmiennocieplnymi (ektotermicznymi), które regulują temperaturę ciała poprzez behawior, np. wygrzewanie się na słońcu (heliotermia).

• Wymiana gazowa zachodzi wyłącznie w płucach o gąbczastej budowie; gady nie oddychają przez skórę ze względu na jej silne zrogowacenie.

• Narządem wydalniczym są nerki ostateczne (zanercza), a głównym produktem przemiany materii jest kwas moczowy (urykoteliczność), wydalany w postaci kryształów niemal bez udziału wody.

• Gady są rozdzielnopłciowe, przechodzą zapłodnienie wewnętrzne i cechują się rozwojem prostym (brak stadium larwalnego).

• Rozwój zarodka odbywa się wewnątrz jaja owodniowego, w którym cztery błony płodowe (owodnia, omocznia, kosmówka, pęcherzyk żółtkowy) zapewniają mu środowisko wodne, pokarm i wymianę gazową.

Ćwiczenia utrwalające

Ćwiczenie 4

RjMigDyfiWAQ5

Grafika przedstawia mapę świata, na której kolorem czerwonym zaznaczono obszar występowania jaszczurki z rodzaju Varanus. Jej obszar występowania pokrywa większą część Afryki, półwysep arabski, Azję południową oraz Australię i Oceanię.

R1NYZX7HeuZPL

Mapą, która przedstawia zakres występowania jaszczurek z rodzaju Varanus, jest mapa AB. Cechą gadów uniemożliwiającą zamieszkanie niektórych rejonów, które zasiedla wspomniany niewielki ssak, jest zmniennocieplnośćstałocieplność.

Mapą, która przedstawia zakres występowania jaszczurek z rodzaju Varanus, jest mapa AB. Cechą gadów uniemożliwiającą zamieszkanie niektórych rejonów, które zasiedla wspomniany niewielki ssak, jest zmniennocieplnośćstałocieplność.