Водолазные скафандры и акваланги 4 страница
Продолжительность жизни слона лимитируется состоянием его зубов, так как на воле он питается растительным, подчас довольно жестким кормом, который перетирается мощными коренными зубами. Всего у слона две пары действующих зубов: одна – в верхней, другая – в нижней челюсти. Кроме того, в каждой челюсти есть по пять пар зубных зачатков. Когда наличные зубы снашиваются, они выпадают, а на смену вырастают новые, пока не износится шестая, последняя пара зубов. Питание слона постепенно ухудшается, и это приводит его к гибели.
Чрезвычайно важны зубы для хищных рыб.
У акул вся внутренняя поверхность челюстей усеяна зубами. Зубы расположены правильными шеренгами и загнуты остриями назад. Это позволяет рыбам крепко удерживать добычу. Конечно, больше всего работы падает на самые передние шеренги зубов, они изнашиваются быстрее всего. И акулам пришлось бы очень плохо, если бы их «передние» зубы не сменялись новыми. Ведь они у акул всю жизнь движутся. Пригнувшись, как солдаты во время атаки, развернутым строем шеренга за шеренгой медленно, но неуклонно ведут наступление, шаг за шагом продвигаясь вперед к краю челюсти. Передние шеренги старых, изношенных зубов постепенно вылезают изо рта наружу и, полюбовавшись на свет божий, выпадают, а их места занимают следующие. Поработав вволю и основательно поистершись, и эти, в свою очередь, лезут на волю, освобождая место следующим. И так всю жизнь. У некоторых вымерших ископаемых акул они не выпадали, и к старости у такой рыбы передняя часть рыла оказывалась сплошь усаженной зубами. Способность акульих зубов перемещаться дает возможность рыбам до глубокой старости сохранять в боевой готовности свое страшное оружие.
|
|
|
Если зубы предназначаются только для того, чтобы измельчать пищу, не обязательно им находиться во рту. Иногда даже выгодно, чтобы они покинули подготовительный цех и перебрались куда-нибудь подальше в следующие отделы. У карповых рыб рот беззубый, зато в глотку палец им лучше не совать, именно туда переместились зубы, и вся первичная обработка пищи производится там.
У некоторых хищных рыб и хищных морских черепах зубы ушли в пищевод. Это, собственно, не настоящие зубы, а очень острые и иногда достаточно большие шипы, которые нужны, чтобы живая добыча не могла вырваться из желудка и удрать. Густо усеянный шипами пищевод очень напоминает шкурку ежа или ехидны. Шипы все, как один, направлены своими остриями в сторону желудка, поэтому пища может двигаться только туда. Путь назад для нее накрепко закрыт.
Если нет собственных зубов, приходится пользоваться протезами. У птиц пища размельчается с помощью камешков. В толстостенном мускульном желудке, обладающем значительной силой, зерна, попавшие между камешками, легко перетираются, как в жерновах.
|
|
|
Камешки в птичьих желудках вещь обыденная. Кто не сталкивался с ней, потроша курицу? А между тем явление это во многом еще загадочно. Что заставляет птиц глотать камни, ведь не чувство же голода? Как узнают птицы, что камни в желудке поистерлись и их следует заменить новыми? Чем руководствуются они, выбирая из кучи песка лишь камешки, обладающие достаточной прочностью? Ответов на эти вопросы пока еще нет.
Глотают камешки не одни только птицы. Булыжники весом 350–500 граммов нередко находят в желудках китов, моржей и тюленей. Эти камни животные время от времени отрыгивают, и на лежбищах, где ластоногие проводят много времени, скапливается масса (целые россыпи) принесенных со дна моря камней. Можно подумать, что звери решили создать на берегу настоящий геологический музей.
Ученые пока еще не смогли точно установить, зачем морские млекопитающие загружают свой пищеварительный тракт столь необычными предметами. Возможно, камни, как и у птиц, помогают растирать твердые части пищи: раковины моллюсков и хитиновые панцири членистоногих. Может, служат лишь средством борьбы с кишечными паразитами, которые очень досаждают ластоногим.
|
|
|
Особенно часто камни заглатываются в те периоды, когда звери подолгу не едят. Отсюда возникло предположение, что поедание камней предохраняет желудок от атрофии (атрофия – это уменьшение в размере какого-либо органа или ткани, сопровождающееся утратой их функций), так сказать, дает ему работу, когда он оказывается не у дел.
Не исключено, однако, что у морских млекопитающих это никак не связано с процессами пищеварения. Некоторые ученые склоняются к мысли, что камни становятся необходимы, когда звери особенно хорошо питаются и сильно жиреют. Их средний удельный вес падает, и животным становится все трудней и трудней погружаться в воду. Возможно, чтобы увеличить свой вес, и приходится морским скитальцам брать «на борт» балласт – глотать всевозможные камни. Расчеты показывают, что количество балласта вполне достаточное, в желудке некоторых тюленей находили до 11 килограммов камней.
Далеко не во всех случаях зубы оказывались самым удачным инструментом, и тогда природа без сожаления заменяла их более совершенными техническими средствами. Многие переднежаберные улитки питаются моллюсками, причем довольно крупными, одетыми в крепкую раковину. Чтобы прогрызть ее при помощи терки, потребовались бы недели или даже месяцы, да и терка от такой работы быстро бы сносилась. Зубы этим улиткам заменяют слюна – четырехпроцентный раствор серной кислоты. И не считайте это чем-то особенным, ведь выделяют железистые клетки желудка человека соляную кислоту, почему же моллюскам не обзавестись серной?
|
|
|
Кислота, которой располагают улитки, настолько сильна, что слюна, попадая на мрамор, шипит и пузырится и легко растворяет раковины моллюсков. Нападая на свою жертву, улитки выделяют каплю слюны, которая разрыхляет небольшой участок раковины. Затем хищница расчищает отверстие при помощи терки и, засунув в него хоботок, поглощает теперь уже беззащитную жертву.
Не всегда достаточно измельчить пищу, чтобы она легко прошла в глотку. Поэтому в подготовительном цехе наряду с механическим отделом возникла химическая бригада – большие и малые слюнные железы. Слюна выполняет много важных функций, но, видимо, главная – смочить пищевой комок, без чего ему трудно протиснуться в пищевод. Кому довелось наблюдать наших европейских болотных черепах, мог легко убедиться, как важны слюни. У болотных черепах нет слюнных желез, ведь они поедают свою добычу в воде, обильно запивая каждый глоток. Зато на суше они беспомощны: сухая, ничем не смоченная пища никак не лезет им в глотку.
Слюна большинства животных содержит вещества (ферменты), которые оказывают первое химическое воздействие на поглощаемую пищу. Развивая впоследствии эти свойства, природа сделала слюну слегка ядовитой. Ведь на влажной оболочке рта, на остатках пищи, застрявшей между зубами, норовило поселиться множество микроорганизмов, большинство из которых вредны для организма.
Обычно, если природа затевает эксперименты с ядами, то не останавливается на полпути, а обязательно создает что-нибудь способное вызвать настоящий ужас. Пример тому ядовитые змеи, чьи укусы даже для человека могут быть смертельны.
Откуда же берется змеиный яд? Оказывается, это всего-навсего змеиные слюнки. Яд вырабатывается слегка измененными слюнными железами, но их проток открывается в канал, проходящий внутри зуба. Яд выделяется только во время укуса при надавливании на специальный мешочек, расположенный у основания зуба, и весь целиком попадает в рану.
Некоторые змеи сумели неплохо усовершенствовать свое грозное оружие. Кобры (розовая и зебра) и другие африканские змеи, видимо, чтобы мы не забыли, что яд – это всего лишь слюнки, научились неплохо плеваться. Ядовитые зубы у них устроены несколько иначе, чем у прочих собратьев. Канал, по которому выпрыскивается яд, открывается не на самом кончике зуба, а довольно далеко от него (видимо, так удобнее плеваться) и имеет воронкообразно расширяющееся отверстие. Вот почему при неглубоком укусе яд может в ранку и не попасть, зато при плевке он рассеивается на мелкие капельки и летит довольно широким конусом. Поэтому площадь поражения змеиного выстрела, как и у дробового ружья, по мере увеличения расстояния возрастает.
Плюются змеи виртуозно и на очень большое расстояние, почти на 4 метра. Такая дальнобойность объясняется тем, что во время плевка змеи объединяют силу давления яда в мешочке, где он хранится, с инерцией движения, делая с выпрыскиванием яда сильный бросок головой вперед. Если яд попадет в глаза, на слизистую оболочку носа или в рот мелким млекопитающим, они погибнут. Это оружие дальнего действия значительно эффективнее, чем у большинства ядовитых змей.
Слюнки ядовиты не только у змей. В Тихом океане в районе островов Фиджи, Новой Гвинеи и Самоа живут брюхоногие моллюски – конусы с длинными, до 15 сантиметров, и очень красивыми раковинами. Однако брать живых конусов в руки опасно, коварный моллюск непременно укусит острыми зубами терки. Яд конусов, особенно крупных, для человека смертелен.
Тысячелетняя тайна раскрыта
Еще первобытные люди знали, что пища, попав в желудок человека и животных, переваривается. Свежуя туши убитых животных, они, конечно, заглядывали и в желудок. Ведь и теперь редкая хозяйка устоит от соблазна узнать, что съела на обед щука и нет ли в курином желудке среди камешков и песка чего-нибудь особо интересного. Охотники, вскрывая животных, вместо мяса, травы и семян находили в желудках и кишечнике своей добычи кашеобразную массу. Создавалось впечатление, что пища здесь варится.
О том, как это происходит, узнали значительно позже. Съеденная пища изменяется не под действием тепла: в желудке даже самых «горячих» теплокровных температура не бывает выше 38–43 градусов. Этого явно недостаточно. Переваривание идет с помощью пищеварительных соков, в которых содержатся особые ферменты.
Желудочно-кишечный тракт человека и животных – сложная химическая лаборатория. Поступающая сюда пища измельчается, смешивается с различными пищеварительными соками и постепенно продвигается из одного отдела в другой. В каждом отделе пищевая масса задерживается ровно столько, сколько необходимо для ее обработки, в каждом отделе на нее изливаются особые вещества. По мере переваривания, то есть разложения сложных химических веществ на простые (белков – на аминокислоты, жиров – на глицерин и жирные кислоты, углеводов – на моносахариды), происходит их всасывание. То, что не может быть переварено и использовано организмом, выбрасывается.
Много трудностей стояло на пути изучения этого процесса. Лишь в конце прошлого столетия великий русский ученый Иван Петрович Павлов завершил детальное изучение работы основных пищеварительных желез. Их оказалось немало, а главное, выяснилось, что для каждого вида пищи они приготовляют особый состав пищеварительных соков. За эти исследования академик Павлов получил высшую международную награду – Нобелевскую премию. Казалось, основная тайна пищеварения раскрыта. Однако радоваться было рано. Повторить весь процесс переваривания пищи в пробирке, вливая туда последовательно нужные пищеварительные соки, как это происходит у живых организмов, никому не удавалось. Нет, пища переваривалась и в пробирке, но только очень-очень медленно, намного медленнее, чем в желудочно-кишечном тракте.
Недавно советским ученым удалось разгадать и эту тайну. Выявилась удивительная вещь: пища, которая касается стенок кишечника, переваривается значительно быстрее, чем внутри пищевой массы. Нечто похожее происходит, когда готовят пищу на сковородке: то, что непосредственно касается ее стенок, поджаривается гораздо быстрее. Здесь дело понятное, ведь стенки сковородки много горячее, чем остальная пища, но почему стенка кишечника ускоряет переваривание, она же совсем не горяча?
Первым делом нужно было выяснить, действительно ли стенка кишечника ускоряет переваривание. Чтобы убедиться в этом, проделали следующий опыт. В одну из двух пробирок, содержащих одинаковое количество смеси крахмала и амилазы (фермента, расщепляющего крахмал), добавили кусочек кишки, взятой от свежеубитого животного. Здесь расщепление крахмала шло значительно быстрее. Значит, действительно стенка кишки ускоряет переваривание пищи. Как же оно происходит?
Проделали другой опыт. В пробирку с раствором крахмала на некоторое время положили кусочек кишки. Предполагали, что, если в кишке содержатся какие-то вещества, ускоряющие переваривание, они выделятся в пробирку. Затем кишку извлекли и к крахмалу прибавили амилазу. Переваривание шло по-прежнему медленно.
Может быть, из кусочка кишки не успело выделиться достаточного количества этого предполагаемого вещества? Провели новый опыт. Из кишечника свежеубитого животного приготовили экстракт. Уж в экстракте-то предполагаемое вещество должно было бы быть! Но прибавление экстракта в пробирку с крахмалом и амилазой не ускоряло переваривания. Значит, в стенке кишки никаких необходимых для переваривания веществ нет. В чем же дело?
Загадка разрешилась неожиданно. Помогало перевариванию устройство самой кишечной стенки. На поверхности клеток кишечного эпителия, обращенной в просвет кишки, есть ультрамикроскопические отросточки. Каждая клетка имеет приблизительно три тысячи таких отросточков! Благодаря этому площадь всей поверхности кишки очень велика. На этой огромной поверхности адсорбируются, то есть осаждаются, и удерживаются большие количества пищеварительных ферментов. Они выполняют роль катализаторов, ускоряя химические реакции. Ферменты вступают в химическое взаимодействие с участниками реакции, но после ее завершения вновь восстанавливают свой химический состав. Вот почему даже малые количества катализаторов могут вызвать заметное увеличение скорости химических реакций.
Естественно, что на поверхности кишечной стенки, где концентрация ферментов во много раз выше, чем внутри пищевой массы, переваривание идет очень энергично. Не беда, что общее количество ферментов не велико, ведь они могут многократно использоваться. Гораздо важнее, что они здесь находятся в очень высокой концентрации, поэтому даже малые количества обеспечивают большую скорость переваривания пищи.
Таким образом, пища переваривается в два этапа. На первом этапе внутри пищевого комка (где концентрация фермента невелика), движущегося по желудочно-кишечному тракту. Здесь происходит только первичная обработка пищи, пищевые комки распадаются на более мелкие, а те, в свою очередь, на отдельные молекулы. Основная же тяжесть по перевариванию пищи, разрушение молекул, падает на второй этап, когда пищеварение идет в пристеночном слое.
Пристеночное пищеварение, так назвали ученые этот способ переваривания пищи, дает организму массу преимуществ. Во-первых, возможность с помощью малых количеств ферментов обеспечить очень высокую скорость процессов, о чем уже говорилось. Во-вторых, большую экономию пищеварительных ферментов. Те ферменты, что адсорбируются на стенке кишки, сохраняются и долгое время служат организму, тогда как ферменты, попавшие внутрь пищевого комка, вместе с остатками непереваренной пищи выводятся наружу и теряются для организма. И наконец, в-третьих, окончательно переваренная, готовая для всасывания в кровь пища оказывается именно там, где и происходит всасывание: у самой кишечной стенки. Это очень ускоряет и улучшает всасывание. Сделанное открытие позволило разгадать еще одну тайну. Уже давно врачи замечали, что иногда у человека некоторые пищеварительные железы вследствие заболевания почти прекращают свою работу, а больные этого не замечают, на их пищеварении это почти не отражается. Как же тогда переваривается пища, оставалось загадкой. Теперь она разъяснилась. Крохотные количества ферментов, выделяемые больной железой, адсорбируются кишечной стенкой, накапливаются и сохраняются. Это и обеспечивает нормальное переваривание пищи.
Чем питается корова!
Вероятно, этот вопрос вызовет недоумение. Не только люди, далекие от сельского хозяйства, но даже маленькие дети прекрасно знают, что коровы питаются травой. Однако не спешите давать такой ответ: жвачных, а к ним относится и корова, нельзя считать истинно травоядными животными.
Как известно, в состав растений в большом количестве входит клетчатка. Из нее построены все клеточные оболочки. Чтобы использовать клетчатку как питательный материал и добраться до очень ценных веществ, заключенных внутри клеток, необходим фермент, способный ее расщеплять. Как это ни покажется на первый взгляд странным, пищеварительные железы коровы такого фермента не вырабатывают. И вообще почти ни у кого из животных, даже у короедов и всевозможных древоточцев, которые едят исключительно древесину, то есть сплошную клетчатку, такого фермента нет. Животные, приспособившиеся к грубой растительной пище, перерабатывают ее не сами, и прибегают к помощи мириад микроорганизмов, поселившихся в их желудочно-кишечном тракте.
Лучше всего деятельность такой микробной колонии изучена у коров. Помещается она в особом отделе желудка, называемого рубцом. В одном кубическом сантиметре содержимого рубца живет 15–20 миллиардов микроорганизмов. Они-то и питаются травой, которая поступает в желудок коровы. Поедая ее почти целиком, микроорганизмы неплохо поправляются на даровых кормах и неудержимо размножаются. Клетчатка травы идет на создание крахмало– и гликогеноподобных веществ тела микроба, а растительные белки превращаются в микробный белок.
Дальнейшая судьба размножившихся микроорганизмов не сложна, они очень легко перевариваются в следующих отделах желудка и кишечника, а глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты и некоторые другие вещества, созданные ими, без дальнейшей переработки всасываются в кровь. Микроорганизмы и являются главным источником основных пищевых веществ. Поэтому корову правильнее считать не травоядной, а микробоядной.
Естественно, напрашивается вопрос: раз мы кормим не саму корову, а живущих у нее в рубце микробов, раз мы всего-навсего поставляем сырье на микробную фабрику, нельзя ли естественные корма заменить искусственными? Вопрос этот отнюдь не праздный.
Самое узкое место производства мяса, молока, шерсти и других продуктов – недостаточная обеспеченность сельского хозяйства кормами с богатым содержанием белка. В организме животных белок из неорганических соединений не образуется. Всю потребность в белке сельскохозяйственные животные покрывают за счет растений, которые могут его синтезировать из различных неорганических азотсодержащих веществ. Однако растительные корма, за исключением бобовых культур, бедны белками. А это очень плохо. Ведь для производства тонны мяса корма, бедного белками, нужно гораздо больше, чем богатого. И если в корме белка мало, организм использует его целиком, зато остальные содержащиеся в нем питательные вещества усваиваются лишь частично. Поэтому для получения достаточного привеса приходится тратить огромные количества корма, отлично понимая, что часть их идет впустую. Вот почему ученые уже давно ведут поиски заменителей белка.
В настоящее время такие вещества созданы. И одно из них – мочевина, или карбамид. Для организма мочевина не является совершенно посторонним веществом. В процессе обычного расщепления белков возникает очень токсичное вещество – аммиак, который инактивируется печенью и в виде мочевины выводится из организма.
В Советском Союзе использование карбамида на корм скоту было начато еще в 1959 году. Попав в рубец жвачных, карбамид гидролизуется там в аммиак, из которого, в свою очередь, синтезируется микробный белок. Огромный объем рубца, достигающий иногда 100 литров, позволяет синтезировать значительные количества белка. Тонна карбамида дает прибавку в размере 8–10 тысяч литров молока, 1,8–2,1 тонны мяса или 120 килограммов шерсти.
Использование карбамида на корм скоту должно быть строго регламентировано. Его нельзя скармливать в слишком больших количествах: микроорганизмы в этом случае не успеют полностью использовать весь образовавшийся аммиак, что приведет к отравлению. Карбамид нельзя давать отдельно от других кормов, так как микроорганизмам, живущим в рубце, для синтеза белков необходимо определенное количество энергии, которое они получают за счет использования клетчатки, крахмалов и сахаров. Кроме того, для синтеза белка необходимы витамины А и D, сера, фосфор, кобальт и другие минеральные вещества.
Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 240; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!