Мир лесных дебрей
Шрифт:
Пожалуй, из всех травоядных животных пищеварительная индустрия лучше всего поставлена у жвачных, к которым в первую очередь относятся быки. Она наиболее детально изучена у крупного рогатого скота и у овец. Их и возьмем за образец, так как принципиальных различий между ними и дикими животными нет.
Из ротовой полости пища обычно попадает в пищевод, а оттуда в желудок. Лишь у птиц и некоторых насекомых, которым обедать приходится нерегулярно, она временно складируется в зобе. Поскольку хранилище снабжено мышечными стенками, пища легко выдавливается в следующие отделы пищеварительного тракта. В зобе пища размягчается, а содержащиеся в ней углеводы,
У наших северных растительноядных птиц зоб выполняет еще одну важнейшую функцию — согревает пищу. Он расположен непосредственно под кожей, и его температура не оказывает заметного влияния на температуру тела птицы. Если бы вся съеденная на обед сильно охлажденная сосновая хвоя сразу бы попала в желудок глухаря, это бы плохо для него кончилось. Насколько важен предварительный обогрев, свидетельствует судьба животных, которым случается питаться замороженной пищей. Амурский тигр ест не так уж и много и поэтому может себе позволить время от времени перекусить добычей, пару дней пролежавшей в снегу на морозе. Зверя это не переохладит, но тигрята должны питаться парным мясом, иначе простудятся и погибнут.
У жвачных зоба нет. Пища попадает прямо в желудок, вернее, в первую из его четырех камер, называемую рубцом. Ничего общего с настоящим желудком этот отдел не имеет. Рубец служит ферментером, или, выражаясь популярно, бродильным чаном. Осуществляют ферментацию (брожение) анаэробные бактерии и одноклеточные микроорганизмы, способные жить лишь в бескислородной среде. Они заполняют «бродильный чан» и следующий отдел желудка — сетку. Количество их невероятно велико. На кубический сантиметр содержимого приходится 1011 бактерий и 10 6 простейших.
Несмотря на такое обилие тружеников, они ни в коем случае не справились бы с переработкой всего растительного сырья, если бы жвачные животные им активно не помогали, периодически отрыгивая непереваренный волокнистый материал и старательно его пережевывая. Вернувшаяся обратно в рубец пищевая масса вновь подвергается брожению. В результате переваривается все, и навоз жвачных практически не содержит растительных волокон.
На измельчение пищи расходуются колоссальные количества слюны. У овец и коз ее выделяется 6–16, а у крупного рогатого скота 100–160 литров! Это составляет примерно треть веса самих животных. А так как их тела на 2/3 состоят из воды, следовательно, половина всей воды организма ежедневно проходит через их слюнные железы!
В рубце перевариваются целлюлоза и лигнин, а продукты их распада и другие углеводы сбраживаются. В результате образуется ряд органических кислот: масляная, уксусная, пропионовая, угольная и метан. Кислоты всасываются в кровь тут же, в желудке, а потом окисляются в клетках организма. Примерно 70 процентов необходимой энергии жвачные животные получают при окислении органических кислот, синтезированных в рубце. Некоторые кислоты, например, пропионовая, используются в организме для синтеза жиров и простых сахаров.
Синтезируемые микроорганизмами кислоты могли бы создать в рубце невыносимую обстановку. Им могло бы стать так кисло, что они не только работать, но и жить не смогли бы. И тут на помощь приходят владельцы «ферментеров». В выделяемой ими слюне много бикарбоната натрия, обладающего щелочными свойствами и нейтрализующего не успевшие всосаться кислоты. Вот еще одна из причин, почему у жвачных выделяется много слюны.
Ферментер рубца — основа энергетики жвачных, однако безукоризненной
Инфузории рубца экономнее. Они пользуются лишь энергией высвобождающейся в процессе брожения пищи. Это незначительная часть ее энергетического потенциала. А энергия, заключенная в конечных продуктах брожения, целиком достается хозяевам ферментера.
Микроорганизмы участвуют и в переваривании белка. Высвобождающийся при этом аммоний они используют для синтеза собственных микробных белков, а его избыток всасывается в кровь, переносится в печень и там превращается в мочевину. Мочевина — токсичное вещество, но вся она не выводится из организма, как это практикуется у нежвачных животных, а возвращается кровью или слюной в рубец и здесь используется микроорганизмами для синтеза белка. Таким образом азот, нехватку которого ощущает большинство травоядных животных, жвачные используют достаточно полно.
Из четырех камер только последняя соответствует настоящему желудку. Секреты, выделяемые здесь одноклеточными железками стенок, а также поджелудочной железой и железками кишечника, содержат ферменты для переваривания белков. Может возникнуть вопрос, зачем здесь эти ферменты. Ведь содержащиеся в пище белки подверглись гидролизу еще в рубце. Это действительно так, но химус — жидкая и в основном переработанная пища, поступает сюда вместе со всеми микроорганизмами. Содержимое рубца составляет 1/7 часть веса животного. У коровы за сутки через рубец проходит до 100 килограммов химуса. 2 процента этой массы, то есть 2 килограмма приходится на микроорганизмы. В них содержится примерно 150 граммов белка. Около 70 процентов микроорганизмов, живущих в рубце, ежедневно переваривается, что дает корове 100 граммов белковых продуктов.
Второй источник азота — микробные нуклеиновые кислоты. Они содержатся в ядрах бактерий и простейших. Подсчитано, что 20 процентов азота жвачные получают за счет их переваривания. Вот почему именно у жвачных пищеварительные железы вырабатывают гораздо больше нуклеаз — ферментов для их переваривания, чем у хищных животных. Гидролиз бактериальных ДНК и РНК происходит в двенадцатиперстной кишке. При этом, кроме азота, жвачные получают и необходимый им фосфор, которым щедро делятся с живущими в рубце микроорганизмами. Иначе из чего бы те создавали нуклеиновые кислоты своего организма? Этот фосфорный дар поступает в рубец частично с кровью, частично со слюной.
Таким образом, микроорганизмы самая ценная и важная часть пищи жвачных. Поэтому их благополучие не зависит от того, что они поедают, сколько там белков. Эту часть пищи синтезируют микроорганизмы, а необходимый для нее азот жвачные умеют расходовать очень экономно. Конечно, корову на одних грубых кормах не сделаешь рекордсменкой по производству молока. Микроорганизмы не справятся с таким объемом работ. Но дикие жвачные способны довольствоваться бедными кормами и не только сами не испытывают от этого неудобства, но и детей своих обеспечивают молоком, по питательным качествам нередко значительно превосходящим коровье. Кроме того, их помощники синтезируют для своих хозяев витамины и другие биологически активные вещества.