§ 6. Питание и пищеварение у животных

Способ питания, при котором живой организм потребляет уже готовые органические соединения (белки, жиры, углеводы), созданные другими организмами, и использует их как источник энергии и пластического строительного материала.

• 1. Сравнение с растениями — в отличие от автотрофов-растений, использующих солнечный свет и фотосинтез, животные питаются растениями, грибами или другими животными.
• 2. Активный поиск — подавляющее большинство животных активно разыскивает, добывает и поглощает пищу, а затем подвергает её химической переработке.

Совокупность механических и биохимических процессов в организме, обеспечивающих измельчение пищи, гидролитическое расщепление сложных биополимеров специфическими пищеварительными ферментами до простых растворимых мономеров и их всасывание в ткани.

• 1. Ферментативный распад — белки распадаются до аминокислот, сложные углеводы — до моносахаридов (глюкозы), жиры — до глицерина и жирных кислот.
• 2. Назначение продуктов — мономеры расходуются клетками на пластический рост, регенерацию и окисление кислородом с выделением энергии в форме тепла и АТФ.

Исторически первичный способ пищеварения, при котором захваченные клеткой микрочастицы пищи перевариваются ферментами непосредственно внутри цитоплазмы в замкнутых пищеварительных вакуолях.

• 1. Механизм — частица фагоцитируется, образуется пузырёк, сливающийся с лизосомой; непереваренные остатки выводятся экзоцитозом наружу.
• 2. Представители — одноклеточные животные (амёбы, инфузории), примитивные многоклеточные (губки), а также фагоцитирующие клетки кишечнополостных и плоских червей.

Прогрессивный способ пищеварения, при котором расщепление пищевых комков под действием соков и ферментов происходит во внутренних полостях тела или в просвете отделов пищеварительного тракта.

• 1. Биологическое значение — позволяет животным проглатывать и эффективно переваривать крупную оформленную добычу, во много раз превосходящую размеры одной клетки.
• 2. Эволюционная смена — у кишечнополостных (гидры, медузы) полостное пищеварение в замкнутой кишечной полости комбинируется со сменяющим его внутриклеточным перевариванием клетками энтодермы.

Комплекс специализированных органов, последовательно соединённых между собой и обеспечивающих захват, механическое измельчение, химическое расщепление, всасывание питательных субстратов и эвакуацию непереваренных шлаков.

• 1. Замкнутая система — имеет единственное ротовое отверстие, служащее как для заглатывания пищи, так и для удаления её остатков; слепой разветвлённый кишечник без анального отверстия (кишечнополостные, плоские черви — белая планария).
• 2. Сквозная система — пищеварительная трубка открывается ртом и завершается анальным отверстием; разделена на передний (рот, глотка, пищевод, зоб), средний (желудок, тонкий кишечник, железы) и задний отделы (толстая и прямая кишка).
• 3. Пищеварительные железы — печень (выделяет желчь, эмульгирующую жиры) и поджелудочная железа (вырабатывает панкреатический сок, расщепляющий белки, жиры и углеводы).

Экологическая дифференциация животных по преобладающему пищевому спектру и адаптациям пищеварительного тракта.

• 1. Растительноядные (фитофаги) — питаются побегами, листьями, плодами, корой или древесиной; имеют широкие коренные зубы-тёрки с складчатой эмалью, редуцированные клыки, объёмистый многокамерный желудок (у жвачных — рубец, сетка, книжка, сычуг) и удлинённый кишечник с бродильными бактериями-симбионтами (сайгак, олень, бобр, заяц).
• 2. Плотоядные (хищники, зоофаги) — питаются телами других животных; снабжены мощными загнутыми клыками и острыми хищными зубами для умерщвления и разрезания мяса, кислым желудочным соком и коротким кишечником (рысь, волк, сова, щука).
• 3. Всеядные (полифаги) — обладают широкой пластичностью питания, поедая растительные корма, ягоды, семена, беспозвоночных и падаль (бурый медведь, енот, серая крыса, свинья, человек).

Гетеротрофное питание — это тип питания живых организмов, при котором они не способны самостоятельно синтезировать органические соединения из углекислого газа и воды (как это делают фотосинтезирующие растения), а вынуждены потреблять готовые органические вещества, созданные другими организмами, извлекая из них химическую энергию и строительный субстрат для собственных клеток.

Отличия питания животных от питания растений:

• Источник органики: растения являются автотрофами — они поглощают из воздуха углекислый газ, из почвы воду и минеральные соли, синтезируя органические соединения (глюкозу, крахмал) за счёт энергии солнечного света (фотосинтез). Животные — гетеротрофы, поглощающие только готовые чужие белки, жиры и углеводы.
• Способ поступления: растения всасывают растворённые вещества всей поверхностью корней и листьев (осмотрофно), а большинство животных активно разыскивает, механически захватывает, измельчает и проглатывает оформленную твёрдую или жидкую пищу внутрь специализированного пищеварительного тракта.
• Сложность пищеварительного процесса: у животных функционирует сложная система ферментов и органов пищеварения, обеспечивающих глубокую химическую переработку и расщепление чужеродных макромолекул перед их клеточным усвоением.

Растительноядными (фитофагами) называют животных, пищевой рацион которых состоит исключительно или преимущественно из растительной пищи: свежей травы, древесной коры, побегов кустарников, корней, плодов, ягод, семян или нектара. К ним относятся копытные (сайгаки, косули, коровы, олени, лошади), многие грызуны (бобры, мыши, белки), зайцеобразные (зайцы, кролики), а также гигантское число видов насекомых (бабочки, жуки-листоеды, саранча).

Различия обусловлены физико-химическими свойствами поглощаемой пищи:

• Строение зубной системы:
• У хищников сильно развиты острые загнутые клыки для удержания добычи и коренные зубы с режущими острыми краями (хищные зубы для перекусывания сухожилий и костей); резцы развиты умеренно.
• У растительноядных (грызунов, зайцев) клыки отсутствуют, а резцы обладают постоянным ростом и самозатачивающейся эмалью; коренные зубы имеют широкие плоские складчатые площадки для перетирания жестких волокон клетчатки.
• У жвачных копытных верхние резцы отсутствуют, заменяясь плотной ороговевшей десневой подушкой.
• Строение желудка:
• У плотоядных желудок простой, однокамерный, с высокой кислотностью желудочного сока для гидролиза белков мяса.
• У жвачных растительноядных желудок сложный, четырёхкамерный (рубец, сетка, книжка, сычуг), где пища отрыгивается для повторного пережёвывания (жвачка) и подвергается сбраживанию бактериями и инфузориями-симбионтами.
• Длина кишечника:
• У плотоядных кишечник относительно короткий (в 3–5 раз длиннее тела), так как мясо переваривается и всасывается быстро и не подвержено брожению.
• У растительноядных кишечник чрезвычайно длинный (в 15–25 раз длиннее тела) и имеет гигантскую слепую кишку (как бродильный чан для переработки клетчатки целлюлозолитическими бактериями).

Сообщение на тему «Способы добывания пищи животными»:

В процессе эволюции животные освоили колоссальный арсенал способов добывания пищи:

• Фильтрация и осаждение (седиментация): прикреплённые и малоподвижные водные организмы (мидии, устрицы, усатые киты, дафнии) прокачивают через жабры или пластины китового уса кубометры воды, отцеживая планктон и органические взвеси.
• Соскабливание и объедание: растительноядные моллюски (прудовики) соскабливают налёт водорослей радулой (зубчатой тёркой), а грызуны перегрызают ветки и древесину резцами.
• Активное выслеживание и хищничество:
• Засадные охотники (щука, богомол, хамелеон, кошачьи) маскируются под окружающую среду и совершают молниеносный бросок из укрытия;
• Преследователи (волки, гепарды, соколы) выслеживают жертву зрением и обонянием и догоняют её на высоких скоростях в открытом пространстве;
• Групповая (стайная) охота (волки, львиные прайды, косатки) использует согласованные манёвры окружения и загона крупной добычи.
• Использование ловчих сетей и ядов: пауки плетут сложнейшие липкие сети из паутины, а змеи, скорпионы и каракурты вводят в жертву нейротоксические и гемолитические яды через полые зубы и жала.
• Паразитизм: внутренние паразиты (ленточные и круглые черви) прикрепляются присосками и крючьями в кишечнике хозяина и всасывают питательные вещества поверхностью тела, не затрачивая энергии на охоту.

Сравнительный анализ поведения:

• Поведение хищника (плотоядного):
• Доминантная направленность — скрытность, осторожность, выжидание, концентрация внимания на силуэтах и движениях;
• Высокий уровень исследовательской активности, способность быстро решать тактические задачи (обход против ветра, выбор слабой особи в стаде, расчёт траектории прыжка);
• Энергосберегающий режим: большую часть суток хищники отдыхают и спят, концентрируя все силы на коротких интервалах взрывной интенсивной охоты;
• Территориальность — строго охраняют охотничьи угодья от сородичей и метят границы.
• Поведение растительноядного животного:
• Доминантная направленность — постоянная настороженность, тревожность, пассивный и активный мониторинг угроз (обозрение на 360°, тонкий слух и обоняние);
• Стадное (групповое) поведение — жизнь в стадах обеспечивает взаимооповещение об опасности и защитные построения (круговая оборона овцебыков с детёнышами внутри);
• Длительное монотонное бодрствование: процесс поедания и пережёвывания низкокалорийной растительной массы занимает от 60% до 80% времени суток;
• Реакция на хищника — бегство при первых сигналах опасности либо затаивание в густых зарослях с использованием маскировочной окраски.