21.2. Пищеварение
Все организмы получают пищу из окружающей их среды. Растения, бактерии и грибы всасывают все, что им необходимо, через поверхностные клеточные мембраны. У большинства животных, однако, есть специальная трубка, называемая пищеварительным, или желудочно-кишечным, трактом, предназначенная для того, чтобы извлекать пищу из окружающей среды, запасать и перерабатывать ее, прежде чем она всасывается через клеточные мембраны.
Пищеварением называется расщепление макромолекул питательных веществ на меньшие молекулы, которые могут проходить через клеточные мембраны. Продукты пищеварения состоят главным образом из аминокислот, моносахаридов (простых сахаров) и жирных кислот. Пищеварительные ферменты расщепляют питательные вещества либо в клетках (внутриклеточное пищеварение), либо вне клеток, в полостях пищеварительного тракта (внеклеточное пищеварение).
У многих низших животных, например у губок, преобладает внутриклеточное пищеварение. Однако в процессе эволюции все более важную роль приобретает внеклеточное пищеварение. Кишечнополостные, к которым относятся, в частности, гидры, медузы и актинии, могут захватить поразительно крупную добычу, а затем долгое время ее переваривают, прежде чем захватить новую порцию; в отличие от этого губки питаются непрерывно. Внеклеточное пищеварение у кишечнополостных происходит в гастроваскулярной полости, выполняющей функции и пищеварительной, и кровеносной систем (рис. 21.2). Пища заталкивается в гастроваскулярную полость щупальцами. Клетки, выстилающие эту полость, выделяют в нее пищеварительные ферменты, и процесс пищеварения начинается. От пищи отделяются мелкие частички и захватываются выстилающими полость клетками, а окончательное переваривание завершается уже в этих клетках.
Свободноживущие (непаразитические) плоские черви засасывают пищу с помощью мускулистой глотки (рис. 21.3). У многих из них кишечник сильно
Рис. 21.2. У актинии имеется рот, ведущий в гастроваскулярную полость, но у нее нет анального отверстия. Гастроваскулярная полость выполняет функции пищеварительного тракта и кровеносной системы, доставляя питательные вещества во все части тела.
Рот
Рис. 21.3. Пншевариюльный факт плоского Рис. 21.4. Пищевари 1ельный тракт насекомою
червя начинается ротовым отверстием, но (выделительными органами служат открываю-
анального отверстия у нею пег. щиеся в кишку мальпигиевы сосуды).
разветвлен, его обширная внутренняя поверхность выделяет пищеварительные ферменты и всасывает питательные вещества.
У всех высших животных пищеварительный тракт- эго, в сущности, трубка, на конце которой расположен рот, куда поступает пища, а на другом анальное отверстие, откуда выделяются непереваренные остатки. При таком устройстве пищеварительной системы пища можег перемещаться лишь в одном направлении, так что животное продолжает кормиться, в то время как пища, съеденная ранее, еще переваривается; при этом разные участки пищеварительного тракта специализированы и выполняют различные функции (рис. 21.4 и 21.5).
У большинства животных вблизи входного отверстия пищеварительного тракта расположены структуры, необходимые для размельчения пищи. У млекопитающих-это зубы, у черепах и птиц-клюв, у дождевых червей, насекомых, большинства птиц и крокодилов-мускульный желудок со специальными твердыми выростами или набитый камешками. Механическое размельчение пищи увеличивает поверхность пищевых частиц, повышая эффективность
Рис. 21.5. Передняя часть пищеварительного тракта дождевого червя (показана синим).
химического воздействия пищеварительных ферментов. У дождевых червей и у некоторых членистоногих, например, имеется не только глотка, втягивающая пищу, но и зоб позади глотки, представляющий собой большую тонкостенную полость, в которой скапливается пища. За ним расположен жевательный желудок - мускулистая толстостенная камера, выстилка которой снабжена твердыми выступами, напоминающими зубы; при сокращении мышечных стенок они раздробляют пищу на мелкие частицы. Перетертая или раздробленная пища подвергается затем действию пищеварительных ферментов. Высвободившиеся питательные вещества всасываются в нижележащих отделах пищеварительного тракта. Собственно переваривание и всасывание пищи происходит в кишечнике. В верхних отделах кишечника выделяются ферменты, а следующие его отделы специализированы для всасывания питательных веществ. Нередко в клетках, выстилающих стенки кишечника, происходит некоторое переваривание пищи по мере всасывания питательных веществ из кишечника в кровь. У многих моллюсков и членистоногих имеются крупные пищеварительные железы, в которых происходит внутриклеточное пищеварение. Пищеварительные тракты многих животных снабжены небольшими слепыми выростами, в которых пища задерживается для более полного усвоения.