Борис Федорович Сергеев Занимательная физиология



жүктеу 3.41 Mb.
бет4/17
Дата04.09.2018
өлшемі3.41 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17

Кастрюльки бывают разные
У одноклеточных организмов нет специальных кастрюлек, чтобы готовить себе еду. Вокруг съеденного обеда у них образуется пищеварительная вакуоль, так сказать, временная кастрюлька, которая по окончании переваривания пищи исчезает.

Совсем иное дело более сложные организмы. Первые многоклеточные существа, появившиеся на нашей планете, – полипы и медузы – всего лишь живые кастрюльки. Сходство это не столько внешнее, сколько по существу. По виду-то они больше всего напоминают кисет, мешочек, состоящий из двух слоев клеток, с отверстием, через которое внутрь попадает пища и затем выбрасываются наружу все неудобоваримые остатки.

На попавшую в кастрюльку пищу специальные клетки выделяют особые вещества, под действием которых она слегка уваривается, распадаясь на отдельные кусочки. Они захватываются клетками внутренней стенки и довариваются уже здесь. Конечно, не каждая клетка стенок котелка может дотянуться до лакомого кусочка, но клетки не эгоистки, они делятся пищей со своими голодными соседками. Да и сами клетки скреплены у этих животных не намертво. Они как бы очень медленно текут, меняясь местами. Возможно, насытившиеся клетки, накопившие запасы питательных веществ, оттесняются в сторону более голодными.

Дело значительно осложнилось, когда появились более высокоорганизованные существа. Переваривание пищи уже было освоено и не вызывало особых затруднений. Зато проблема доставки пищевых веществ до каждой клеточки тела была еще совсем не разработана. На первых порах эту функцию взяла на себя пищеварительная система. Попросту говоря, кишечник старался дотянуться до каждой клеточки тела.

Так появились ветвистокишечные турбеллярии. Их огромный, как раскидистое дерево, кишечник служит основой, вокруг которой разрастается тело. Благодаря этому все клетки тела сыты. Конечно, система снабжения, занимающая чуть ли не 4/5 объема тела, очень громоздка, и в дальнейшем природа по этому пути не пошла, строго разграничив функции пищеварения и снабжения.

Природа полна контрастов. Одновременно с опробованием огромных пищеварительных органов была предпринята попытка обойтись вовсе без них. Действительно, зачем они нужны? Не проще ли пищу облить пищеварительными ферментами и, дождавшись, когда она переварится, всосать готовые пищевые вещества?

Среди тех же турбеллярий есть совсем уж крохотные бескишечные животные. Единственный пищеварительный орган у них – глотка, которая выделяет пищеварительный сок на подвернувшуюся добычу, а затем всасывает полупереваренную пищу. Глотка упирается в пищеварительные паренхиматозные клетки, лишенные оболочек и ничем друг от друга не отграниченные, куда, как в большую амебу, попадают пищевые частички и здесь окончательно перевариваются. Благодаря тому, что эти животные очень малы, все остальные клетки тела могут кое-как прокормиться.

Идея вынести кухню со всей ее грязной посудой и массой пищевых отходов наружу оказалась очень удачной, и многие животные с успехом используют этот своеобразный метод. Особенно часто к нему прибегают крохотные личинки насекомых, живущие в тканях животных или растений. Слабеньким челюстям очень трудно прокладывать путь сквозь живые ткани. Выделение пищеварительных соков очень помогает: окружающие клетки размягчаются, и личинка, поедая готовый обед, понемногу продвигается вперед. Этим способом пользуются и взрослые насекомые, втыкая острый стилет в листья или другие части растений и впрыскивая туда пищеварительные ферменты, под действием которых происходит разрушение клеточных структур и гидролиз крахмалов и полисахаридов в моносахара. Достаточно уварившееся варенье сластены с наслаждением сосут. Если насекомые предпочитают скоромную пищу, то вкалывают стилет в своих собратьев или в кого-нибудь еще и впрыскивают им под кожу капельку ферментов.

Выносить кухню наружу оказалось выгодно и для крупных животных. Во всех океанах земного шара живут морские звезды. Эти красивые и довольно медлительные животные – страшные хищники. Излюбленной пищей для них служат устрицы. На устричных банках морские звезды производят настоящие опустошения. Долгое время оставалось тайной, как неповоротливая морская звезда раскрывает плотно сжатые створки устрицы. Недавно удалось изучить охотничьи повадки хищника. Оказывается, морские звезды и не пытаются открыть створки раковины моллюска силой. Они поступают гораздо проще. Вывернув наизнанку свой желудок, звезда подкарауливает момент, когда устрица хоть немножко приоткроет раковину. Достаточно крохотной щелки в один миллиметр шириной, чтобы желудок оказался в домике моллюска. Теперь звезда без всяких помех может переваривать свою жертву в ее же собственном доме. А когда моллюск погибнет и створки его сами собой раскроются, нетрудно и «обглодать» дочиста всю внутреннюю поверхность раковины.

Некоторые современные животные предпочитают не связываться со стряпней, а подыскивают удобную «столовую» или недорогой «ресторанчик» и там постоянно питаются. Речь идет о гельминтах – кишечных паразитах. Эти вредные, отвратительные существа не озаботились приобретением каких-либо пищеварительных органов. Вернее, они просто постарались от них избавиться, так как их предки, несомненно, обладали какими-то из этих приспособлений.

Кишечные паразиты предпочитают жить на готовом, и это им легко удается. Оказавшись в кишечнике человека или животного, они сосут всем телом через покровы переваренную пищу, которую приготовил для себя их хозяин.

Впрочем, приспособиться к такой жизни, наверное, не легко. Чтобы жить в кишечнике, они должны были научиться обходиться без кислорода и обзавестись такой прочной кутикулой (поверхностной оболочкой), которая надежно предохраняет их от переваривания пищеварительными соками хозяина, но не мешает всасывать переваренную ими пищу.

Кишечных паразитов абсолютными лентяями назвать, пожалуй, нельзя. Им все-таки приходится трудиться над всасыванием. В мире существуют и гораздо большие лентяи. Об одном из подобных лежебок у украинцев существует веселый анекдот.
Лентяя пригласили наняться в работники.

– А какая будет работа? – поинтересовался он.

– Совсем не тяжелая, – ответили ему, – галушки макать в сметану и глотать, макать и глотать.

– Нет, – ответил лентяй, подумав, – глотать… да еще макать, – и наотрез отказался от предложенной работы.


Вот такие же лежебоки обитают в глубинах океана. Это самцы глубоководных удильщиков.

Долгое время самцов и самок удильщиков ученые относили к совершенно разным видам, так как они непохожи друг на друга. Самцы значительно меньше самок и не имеют знаменитой удочки. Став взрослыми, они начинают мечтать о подруге и пускаются на ее поиски. От любви к будущей супруге удильщики совершенно теряют аппетит, во всяком случае, ничто другое им питаться не мешает. Однако они ничего больше в рог не берут, и, если не разыщут самки раньше, чем израсходуют все запасы подкожного жирка, гибнут от голода.

Разыскать подругу совсем не легко, удильщики – рыбы редкие, живущие в одиночку. Только немногие из выловленных самок имели при себе самцов. Понятно, что, если встреча все-таки произошла, самец очень боится лишиться подруги, поэтому, не теряя времени, вцепляется ей зубами в какое-нибудь мяконькое местечко да так и остается висеть на своей супруге. Постепенно он прирастает к самке, и несовместимость чужеродных тканей почему-то этому не мешает. Одновременно у него атрофируются органы чувств и почти все другие внутренние органы, в том числе и пищеварительная система, лишь семенники продолжают усиленно функционировать. Все необходимое: кислород и питательные вещества супруг получает от самки с кровью. Лентяю даже всасывать пищу не нужно, ни макать, ни глотать, только распространить равномерно по всему телу.

Наружное пищеварение нередко приводит к курьезам. Если на такой путь становятся животные, имеющие достаточно хорошо развитые пищеварительные органы, то, естественно, встает вопрос: как использовать ставшие ненужными кастрюльки? Природа не терпит излишеств. Ненужные органы должны погибнуть или получить новое назначение. Такая судьба постигла пищеварительный тракт личинок мермисов, крохотных паразитических червей-нематод.

На странности пищеварения мермисов впервые обратил внимание немецкий исследователь Ганс Майснер. Он заметил, что пищевод у личинок очень узенький, а стенки его лишены какой-либо мускулатуры. Малютки нематоды питаются жидкой пищей, но вряд ли такой слабенький пищевод способен ее сосать. Правда, кто-то из коллег высказал предположение, что пища засасывается в пищевод вследствие особых капиллярных сил, которые заставляют ее саму плыть прямо в рот, и мермисам остается лишь держать его открытым.

Но Майснер был не в ладах с физикой и в капиллярные силы не верил. Зато с микроскопом ученый не расставался и был в конце концов вознагражден. Просматривая в который раз удивительную пищеварительную систему мермисов, он совершенно случайно обнаружил, что у личинок пищевод заканчивался слепо, с кишкой (у мермисов нет желудка, к пищеводу непосредственно примыкает кишка) не соединяется, и вообще кишка не имеет ни входа, ни выхода. Как питаются мермисы, ученый объяснить так и не смог. Только в наши дни удалось разгадать эту загадку.

Пищеварение у мермисов наружное. Никакая пища в пищевод маленьких нематод не попадает. Напротив, в окружающих его тканях вырабатываются пищеварительные соки, которые постепенно просачиваются в пищевод, а из него попадают наружу. К ним добавляются ферменты, вытекающие из тела мермисов по специальным каналам в кутикуле – оболочке червя. Пищеварительные соки переваривают ткани хозяина, в которых живет личинка, а готовый обед всасывается прямо через кутикулу и разносится кровью по всему телу.

Зачем же в таком случае личинкам кишка? Оказывается, поступившая в кровь пища лишь частично расходуется на рост и другие нужды организма, а ее излишки поступают из крови в кишечник. Обратите внимание, пища переходит не из кишечника в кровь, как у всех порядочных животных, а совсем наоборот – из крови в кишечник.

Кишечник у мермисов не пустой. Его просвет заполнен специальными клетками. В них пищевые вещества откладываются в виде белковых и жировых гранул. Кишечник личинок используется как продовольственный склад. Став взрослыми, мермисы перестают питаться, расходуя заранее запасенные вещества на создание половых продуктов и на все прочие энергетические нужды. Без соответствующих накоплений размножение мермисов было бы невозможным.

Нередко кастрюльки используются не по назначению и у высших животных. У всех млекопитающих пищеварительная система начинается в полости рта, из которой выходит пищевод, впадающий в желудок, а дальше целая анфилада кастрюлек: двенадцатиперстная, тощая, подвздошная, слепая, ободочная, S-образная и прямая кишки. У человека они достигают в длину 8,5 метра, а у травоядных животных значительно длиннее. Из этой трубы в любом месте можно вырезать сантиметров 50–70, и пищеварение от этого не нарушится. Только первые 25–30 – двенадцатиперстную кишку – трогать нельзя. Животные, лишенные двенадцатиперстной кишки, гибнут в первые дни после операции, а те, кому удается пережить эти первые трудные дни, все равно умирают через 1–3 месяца. У них резко, иногда на 4 градуса, понижается температура тела, пропадает аппетит, они понемножку худеют, сбавляя к концу 2–3-го месяца до 60 процентов своего первоначального веса, а затем гибнут. Ученые пока окончательно не решили, в чем тут дело. Возможны два предположения: или исключение двенадцатиперстной кишки нарушает процесс пищеварения, или она, кроме своей основной пищеварительной функции, выполняет еще и другие, очень важные для организма. Наблюдения свидетельствуют в пользу второго предположения. Если удалить кишку не целиком, а оставить 3–4 сантиметра, оперированное животное не погибнет. Значит, не сама операционная травма, а отсутствие кишки вызывает гибель животного. Можно двенадцатиперстную кишку полностью исключить из пищеварительного процесса, не удаляя ее при этом из организма, а пищу пустить в обход. Такие животные живут как ни в чем не бывало. Значит, не участие в пищеварительном процессе важно, а какая-то другая функция. Видимо, двенадцатиперстная кишка является эндокринной железой, выделяющей в кровь очень важные, но еще неизвестные нам вещества.

Не менее интересна оборонительная роль печени голожаберных моллюсков. Это очень крупный орган, состоящий из многочисленных долек, протоки которых соединяются вместе и затем впадают в желудок. Железистые каналы печени пронизывают все тело моллюсков. На спине они входят в щупальцеообразные выросты и на их вершине открываются наружу. Именно в этих местах в эпителии канальцев находятся многочисленные стрекательные капсулы – грозное оружие обороны. Самое интересное, что стрекательные капсулы не принадлежат самим моллюскам, а берутся напрокат у поедаемых ими гидроидных полипов. В пищеварительном тракте моллюсков стрекательные капсулы не перевариваются и поступают в выросты печени. При этом капсулы не теряют способности выстреливать своими ядовитыми гарпунами при малейшем прикосновении к их хозяину – моллюску. Так оружие жертвы переходит в собственность победителя.

Очень своеобразную оборонную роль выполняет кишечник головоногих моллюсков. У кальмаров и каракатиц почти у самой порошицы (анального отверстия) открывается проток чернильного мешка. Это большая грушевидная железа, выделяющая черную как чернила жидкость. Всего нескольких капель чернил достаточно, чтобы замутить воду. В этом и смысл железы. Подвергшийся нападению моллюск ставит «дымовую» завесу и под ее прикрытием исчезает в глубинах моря.

Многие моллюски умеют так выпускать свои чернила, что они, не смешиваясь с водой, повисают огромной каплей, напоминающей по форме ее создателя. Хитрый моллюск как бы подсовывает преследователю своего двойника.

Рассказ о кастрюльках следовало бы на этом и закончить, если бы ученые не столкнулись еще с одним удивительным существом, обитающим в глубинах Мирового океана. Речь идет о погонофорах, изучению которых в последние годы уделяется особенно много внимания.

Погонофоры были открыты и исследованы сравнительно недавно благодаря усилиям выдающегося ленинградского зоолога А.В. Иванова. По внешнему виду они больше всего напоминают длинных и тонких червей с тюрбаном щупалец на головном конце. Их бывает от 1 до 220. Иногда они спаяны в виде трубки или спирали. Живут погонофоры, как в норках, в длинных самостоятельно построенных трубках.

Погонофоры довольно развитые существа. У них есть и нервная и замкнутая кровеносная системы, и только пищеварительных органов обнаружить не удалось. И как обходятся без них погонофоры, никому пока не известно. Интересное предположение, объясняющее этот курьез, высказал Иванов. Он считает, что погонофоры пользуются внешним пищеварением. Вот как представляется ему этот процесс. Поймав подходящую добычу, животное скрывается с ней в своей трубке и там, опутав ее плотным слоем щупалец, создает, так сказать, импровизированную кастрюльку, в которую клетки, лежащие у основания щупалец, выделяют пищеварительные ферменты, а сами щупальца всасывают переваренную пищу.

Трудно судить, насколько это предположение отвечает действительности. Несомненно одно: пищеварение погонофор – еще одно удивительное изобретение природы.
Пищевая промышленность
Вторая половина августа. Еще тепло, но уже отчетливо чувствуется приближение осени: раньше стало темнеть, гуще встают по утрам туманы. Приметы близкой осени кругом: в лугах давно выросли душистые стога, первое золото засверкало в густой листве берез… Для колхозников наступила страдная пора – уборка урожая в самом разгаре. По всей стране, от Архангельска до обширных казахстанских степей, над полями с раннего утра стоит гул моторов. Прилавки магазинов завалены овощами и фруктами, с юга прибыл ранний виноград.

Особенно хорошо в эти дни в лесу. На веселых солнечных полянках и в тени вековых елей душистый аромат спелых ягод, в ложбинах пахнет грибами. По пятницам и субботам тысячи горожан с ведрами, корзинами, лукошками устремляются к пригородным поездам, а в понедельник над городом текут пряные запахи – это хозяйки варят варенье, маринуют и сушат грибы.

У зверья в это время тоже идет уборка урожая. Без запасов многим не пережить долгую зимнюю бескормицу, и животные научились заблаговременно проводить заготовки. Лишь только стемнеет и на полях затихнет гул машин, из своих нор осторожно выходят грызуны: мыши, полевки, хомяки тащат и тащат в свои подземные хранилища лучшее, отборное зерно. К зиме в каждой норе хомяка будет аккуратно сложено по 3–4 килограмма. Когда ударят холода и поля покроются снегом, маленьким тунеядцам не нужно будет вылезать на поверхность. Тепло, сытно, а главное, безопасно.

Лесные жители не отстают от своих собратьев. На краю поляны в густых ветвях засохшей елочки кто-то поразвесил грибы. Что это за грибник и почему сушит их в лесу? Да это рыжая проказница белка! Бегая по лесу, она то сунет в дупло спелый орех или желудь, то повесит на ветку грибок – зимой все пригодится.

Маленький полосатый зверек – бурундук любит запасать кедровые орешки. Только не всегда достаются малышу его припасы. Вкусные орешки нравятся всем, но выколупывать их из шишки – работа тяжелая. Косолапый хозяин тайги – медведь предпочитает разрыть кладовку бурундука и без хлопот позавтракать. А если зазевается кладовщик, то и его прихлопнет грабитель.

На горных лугах Алтая прекрасные травы. Здесь с наступлением осени появляются маленькие кучки сена. Приглядитесь внимательно к маленьким стожкам. Сено в них не набросано как попало, а аккуратно уложено. Здесь нет многих трав, растущих на лугу, а лишь наиболее вкусные и питательные. Владелец запасов – небольшой грызун сеноставка. С приближением осени у зверьков начинаются сеноуборочные работы. Нарезав лучшие стебли, зверьки разбрасывают их для просушки, а потом складывают в стожки. Превосходное сено на зиму обеспечено.

Пчелы начинают делать запасы уже с весны. Чуть только солнце пригреет почву и вокруг запестрят первые цветы, вылетают на сбор нектара и приступают к варке своего пчелиного варенья – меда. А приготовить его дело не легкое: сколько сырья нужно, да и квалификация поваров должна быть достаточно высокой, иначе стряпня не удастся.

Собранный с цветов нектар содержит 40–60 процентов воды. Пчелы должны так его «уварить», чтобы воды осталось не больше 20 процентов. Здоровая, сильная семья за сезон способна собрать 150–250 килограммов меда, а это значит, что 180–350 литров воды должно быть выпарено. Это не легко. Хорошо, если погода стоит теплая. При понижении температуры пчелы массами собираются на сотах и своими телами согревают их.

Совсем готовый мед перегружается в специальную ячейку, запечатывается воском, и банка с вареньем готова. Здесь мед будет храниться до тех пор, пока не понадобится пчелиной семье. И если он хорошо приготовлен, то не забродит и не засахарится.

Почему пчелиное варенье способно храниться годами, ученым точно не известно. Обычно виновниками порчи любых продуктов, в том числе варенья и консервов, бывают микроорганизмы. Их уничтожают длительным кипячением, а посуду плотно запечатывают, чтобы они не смогли проникнуть извне. Пчелы предохраняют мед, не прибегая к кипячению. Он содержит какие-то вещества, губительные для микроорганизмов. Это свойство использовалось в народной медицине: еще с древних времен медом лечили раны.

Еще труднее уберечь варенье от грабителей. Не удивительно, что хозяева зорко охраняют свое сокровище. Стража у летка не дремлет. При малейшей опасности туча защитников вылетает навстречу врагу и, не щадя собственной жизни, жалит его. Запах свежеоторванного жала служит сигналом к бою, он возбуждает пчел, приводит их в ярость, и горе тому, кто в этот момент окажется вблизи улья. Даже топтыгин, косолапый хозяин лесов, случается, отступает перед их дружным натиском.

Кажется, нет такой силы, которая бы устояла против пчел. Но так велик соблазн полакомиться медом, что смельчаки находятся. Днем и ночью, в жару и в ненастье, силой или хитростью подбираются грабители к меду. Особенно страшны самые маленькие – насекомые. За ними просто не уследишь.

Человек борется с насекомыми с помощью химии. Моль отпугивают запахом нафталина. Травят насекомых ДДТ, хлорофосом и другими ядовитыми веществами. Пчелы изобрели химическую защиту на много тысяч лет раньше, чем придумал ее человек. В природе сколько угодно ядовитых растений. Пчелы прекрасно их знают и с некоторых собирают нектар. Ядовитый нектар может убить и самих пчел (хотя они к нему не очень чувствительны), но в меде ядовитая прибавка находится в таких концентрациях, которые хозяевам варенья не опасны. Однако горе грабителям, наевшимся отравленного меда, они погибнут. Своевременно сделанная дезинсекция сохраняет пчелиной семье ее варенье.

Хищникам заготавливать корма гораздо труднее. Небольшие, чуть крупнее воробья, сорокопуты-жуланы нанизывают на шипы колючих кустарников жуков, ящерок, молоденьких лягушек и сушат их на солнце. Никому не известно, делают ли они это от избытка кормов или действительно запасают на черный день. Самодельный пеммикан – малосъедобная пища. Делать настоящие мясные консервы умеют очень немногие.

Оригинальный способ заготовки продовольствия изобрели наездники. Собственно говоря, они заботятся не о себе, а о потомстве. Маленьким нежным личинкам необходим живой корм, но их мамам вовсе не улыбается перспектива нянчить и выкармливать своих детей. Они стараются обеспечить потомство жильем и продовольствием, а от личных встреч предпочитают воздержаться.

Жилище для детей построить не трудно. Это глубокая норка, вход в которую мать впоследствии тщательно заделает. Труднее с пищей. Как сохранить ее свежей, ведь в норке нет холодильника. Наездники научились делать консервы. Найдя подходящую гусеницу, паука, жука или его личинку, заботливая мать набрасывается на добычу. Борьба бесполезна. Оседлав свою жертву, хищница вонзает жало, и победа обеспечена. Безжизненную добычу оса переносит в норку, откладывает на ее тело одно или несколько яичек, запечатывает норку, и… до свидания, дорогие малыши, живите как знаете.

Добыча пролежит в норке до тех пор, пока из яичка вылупится личинка, и за это время не испортится. Дело в том, что консервы – живые. Наездники, нападая на свою жертву, наносят ей удар не куда попало, а в строго определенное место. Жало, пронзив тело, доходит до ганглиев нервной системы и, как из шприца, впрыскивает туда капельку яда, вызывая паралич. Некоторые делают свои консервы только из пауков. Даже такие архиопасные существа, как тарантулы, и те не смогли избежать этой печальной участи. Чтобы справиться с грозной добычей и обезопасить себя и свое потомство, наезднику нужно сначала положить паука на лопатки (только матери могут быть так самоотверженны) и, вонзив жало в нужное место, парализовать нервный ганглий, управляющий ядовитыми щупальцами. Затем победительница, уже не торопясь, жалит паука теперь уже в грудь, чтобы вызвать общий паралич своей жертвы.

Борьба с пауком для осы настолько опасна, что многие из них не решаются напасть сами, а предпочитают подождать, когда это сделает кто-нибудь из товарок и, улучив момент, пока победительница ищет подходящую норку, украсть уже готовые консервы или отложить на них свое яичко.

Запаса вполне достаточно. Мать откладывает свои яички так, чтобы личинки в первую очередь поедали те части жертвы, отсутствие которых не вызовет ее смерти. Когда добыча окажется съеденной на 1/2–3/4, она будет еще жива.

Живые консервы хорошо сохраняются. Они лучше, питательнее тех, которые изготовляем мы. Люди подобного консервирования пока еще не освоили.

Не менее оригинальны консервы, которыми питаются личинки некоторых пород галловых мух. Взаимоотношения между родителями и детьми галловых мух являются, вероятно, самым ярким примером самоотверженности родителей: консервами для своих детей у галловых мух становится мать.

Жизнь этих насекомых протекает так. Весной из яичек вылупляются личинки галловых мух. Они никогда не станут взрослыми, но успеют все же обзавестись потомством. Яичек личинки не откладывают, они остаются в теле матери и там развиваются. А когда из них выведется 8–13 крохотных дочурок, они понемногу, не торопясь, прямо изнутри съедят свою мать и только после этого покинут ее пустую шкурку. Не нужно обвинять их в неблагодарности и жестокости, ведь и в их теле, в свою очередь, будет подрастать десяток «нежных» дочек, которым мамы отдадут себя до конца. Только осеннее поколение личинок-мам избежит гибели от челюстей личинок-дочек. Это последнее поколение личинок благополучно превратится в куколок, из которых выведутся взрослые галловые мухи. Весной взрослые мухи отложат яички, и все начнется сначала.


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет