Как называется первый отдел сложного желудка жвачных. Пищеварительная система жвачных животных. Строение желудка и пищеварительная система коровы Из каких отделов состоит желудок жвачных животных
У разных видов животных в процессе эволюции сформировались разные способности усваивания корма определенного качества. В зависимости от характера питания и условий жизни у животных развивалась и пищеварительная система. Рассмотрим структуру ЖКТ жвачных млекопитающих на примере строения желудка коровы.
Специфика растительной пищи
Растительные корма имеют ряд особенностей. С одной стороны, они легко доступны для потребления. Однако с другой, они не так выгодны для усвоения, как корма животного происхождения - растительные корма значительно уступают им по питательной ценности . Кроме того, такой основной структурный компонент растения, как целлюлоза (или клетчатка) у большинства животных не расщепляется из-за отсутствия в их пищеварительных соках фермента целлюлазы. Фермент этот синтезируется только бактериями и одноклеточными, а также частью беспозвоночных.
Млекопитающие неспособны к этому. Поэтому чтобы они могли использовать растения в качестве пищи, животным необходима помощь микроорганизмов-симбионтов.
Использование в пищу грубых растительных кормов способствовало возникновению некоторых изменений органов пищеварения. Так, у травоядных млекопитающих произошло изменение зубной системы, увеличение и усложнение пищеварительной системы, образование преджелудков, слепой кишки.
Это можно наблюдать у таких представителей животного мира, как лошади и кролики. В их длинном кишечнике присутствует набор бактерий, которые частично переваривают волокна целлюлозы . Но наиболее эффективно использовать энергию, запасенную растениями, научились представители подотряда парнокопытных млекопитающих - жвачные.
К жвачным относятся такие представители животного мира, как:
- козы;
- коровы;
- жирафы;
- олени и другие.
У травоядных млекопитающих эволюционно развивался желудок, приспособленный для переваривания растительных волокон, и параллельно происходила эволюция бактерий и микроорганизмов, которые обитают в пищеварительном тракте. Этот комплекс микроорганизмов формирует целую экосистему бактерий и простейших, которые образуют симбиоз с животным-хозяином.
Структура желудка коровы
Строение желудка у всех жвачных животных (коз, овец, коров и прочего КРС) довольно сильно отличается от желудков других представителей класса млекопитающих. Но наиболее сложное строение имеет желудок коровы. У коровы желудок один, но он имеет 4 отдела или 4 камеры:
- рубец;
- сетка;
- книжка;
- сычуг.
Первые три отдела являются частями пищевода, по сути, можно сказать, что пищевод трехкамерный. Рассмотрим строение пищеварительной системы коровы и отделов ее четырехкамерного желудка.
Губы, язык и зубы служат для захвата, срывания и измельчения растительной пищи . Главным подающим пищу органом у коровы является язык. Он устроен так, что с его помощью корова эффективно захватывает траву, листья и другие травянистые корма.
Особенности функционирования отделов
Рубец - это самый крупный отдел желудка жвачных животных. Здесь происходит первичная обработка пищеварительной массы ферментами и происходит расщепление целлюлозы микроорганизмами. В результате происходящих в рубце процессов образуются органические кислоты, углекислый газ, метан и вода
. Кислоты, углекислый газ и вода всасывается через стенки рубца, а метан из организма выводится в процессе дыхания. Рубец имеет сложное строение и 3 отдельные части: дорсальная, вентральная и краниальная.
Рубец соединяется с сеткой - вторым отделом желудка коровы. В этом отделе продолжаются процессы ферментации и пищеварения. Стенки рубца и сетки имеют сильно развитую мускулатуру. Это способствует эффективному процессу ферментации питательных веществ. После накопления некоторого количества волокон целлюлозы в рубце происходит его сокращение. Трудноперевариваемые волокна отрыгиваются обратно в ротовую полость коровы, где повторно пережевываются и измельчаются.
Вторично пережеванная пища поступает в книжку - третий отдел желудка коровы. Здесь происходит всасывание воды, а также жирных кислот и других питательных веществ. Книжка соединяется с сеткой желобком и имеет тонкие перегородки , которые внешне походят на страницы книги. Поэтому этот отдел носит такое название. Здесь измельченная растительная масса подвергается воздействию бактерий, и происходит процесс брожения. Это позволяет организму коровы усвоить максимальное количество клетчатки из грубой растительной пищи. Далее пища перемещается в сычуг.
Сычугом называется четвертый отдел желудка жвачных, который уже мало чем отличается от желудков других животных. Переваривание здесь происходит за счет действия кислоты, а также собственных ферментов животного.
Сычугом заканчивается желудок коровы и всех жвачных животных, но пищеварительные процессы продолжаются и в других отделах пищеварительной системы. В двенадцатиперстной кишке продолжаются процессы всасывания питательных веществ, которые поставляют микроорганизмы. Та часть пищи, которая не усвоилась, поступает в толстую кишку . После этого, в слепой и ободочной кишках, то, что не удалось расщепить бактериям в отделах желудка, подвергается воздействию следующих групп микроорганизмов. То, что осталось после воздействия этих бактерий, является самой жесткой частью пищи и выводится из пищеварительного тракта.
Таким образом, коровий желудок имеет 4 отдела, структура его сложна. Каждая из камер имеет собственную специфическую функцию. Сам процесс переваривания пищи в желудки коровы занимает от 8 часов. Желудок устроен так, что позволяет наиболее эффективно извлекать и всасывать питательные вещества из грубого растительного корма.
Внимание, только СЕГОДНЯ!
Жвачные животные не утруждают себя тщательным пережевыванием во рту принятого корма. Корм пережевывают лишь слегка. Основную обработку корм проходит в рубце, где он находится до тех пор, пока не достигнет мелкой консистенции. Этому способствует периодически повторяющаяся жвачка после отрыжки корма в ротовую полость. После тщательного повторного разжевывания кормовой ком заглатывается повторно.
Желудок жвачных животных сложный и многокамерный. Он состоит из четырех отделов: рубец, сетка, книжка и сычуг. Первые три называются преджелудками, последний - четвертый - сычуг является истинным желудком. Рубец - самая большая начальная камера желудка жвачных. Емкость его у крупного рогатого скота - 100-300 л, у овец и коз - 13-23 л. Он занимает почти всю левую половину брюшной полости. Внутренняя оболочка желез не имеет, она ороговевшая с поверхности, со множеством сосочков, что создает сильно шероховатую его поверхность.
Сетка - небольшой округлый мешок. Внутренняя поверхность не имеет желез. Слизистая его оболочка выступает в виде пластинчатых складок до 12 мм высотой, образуя ячейки сетки. Сообщается сетка с рубцом, книжкой и пищеводом специальным образованием - пищеводным желобом в виде полузамкнутой трубки. Сетка в составе преджелудков для организма жвачных необходима как сортировочный орган. Она создает условия дальнейшего прохождения в книжку только достаточно измельченной, разжиженной массы. Книжка является добавочным фильтром и измельчителем задержанных крупных частиц корма. В ней же происходит и активное всасывание воды.
Книжка лежит в правом подреберье, имеет округлую форму. С одной стороны она служит продолжением сетки, с другой - переходит в сычуг. Ее слизистая оболочка образует различные складки (листочки), на концах которых расположены грубые короткие сосочки. Сычуг - истинный желудок вытянутой формы в виде изогнутой груши, утолщенной у основания. В месте его соединения с книжкой противоположный узкий конец переходит в двенадцатиперстную кишку. Слизистая оболочка сычуга имеет железы.
В рубце у жвачных корм после этого задерживается на длительное время, где происходят сложные процессы его разложения. Сначала расщепляется клетчатка, в чем огромную роль принимают населяющие преджелудки микроорганизмы в виде простейших инфузорий и бактерий. Видовой состав микроорганизмов зависит от состава корма рациона, поэтому для жвачных важное значение имеет постепенный переход от одного вида корма к другому. Именно с наличием этих микроорганизмов связана способность переваривания клетчатки и использование ее как источник энергии.
Кроме того, клетчатка способствует нормальной моторике преджелудков, обеспечивающей перемещение кормовых масс по желудочно-кишечному тракту. Здесь же, в рубце жвачных, проходят бродильные процессы пищевых масс, направленные на расщепление и усвоение крахмала и cахаров. В рубце почти полностью (на 60-80%) происходит расщепление белка и выработка из небелковых азотистых соединений микробиального белка, которого из 1 кг переваримого органического вещества образуется примерно 135 г.
Особенности строения желудка у жвачных. Желудок у жвачных животных состоит из четырех камер - рубца, сетки, книжки и сычуга. Рубец, сетка и книжка называются преджелудками, а сычуг является истинным желудком, сходным с однокамерным желудком животных других видов.
Слизистая оболочка рубца образует сосочки, сетки - складки, похожие на пчелиные соты, а в книжке имеются листочки разной величины. Объем рубца у коров составляет 90-100 л, а у овец - 12- 15 л.
У телят и ягнят в молочный период питания важную роль в пищеварении играет пищеводный желоб, который представляет собой мышечную складку с углублением на стенке сетки, связывающий преддверие рубца с отверстием из сетки в книжку. При смыкании краев пищеводного желоба образуется трубка, по которой молоко и вода поступают через дно книжки прямо в сычуг, минуя рубец и сетку Смыкание пищеводного желоба происходит рефлекторно, за счет «рефлекса пищеводного желоба». С возрастом желоб перестает функционировать.
Содержимое рубца представляет собой вязкую массу буро-желтого цвета.
В преджелудках у жвачных превращение веществ корма происходит в основном под действием ферментов бактерий и простейших.
В рубце в большом количестве находится разнообразная микрофлора и микрофауна, способствующая перевариванию клетчатки. В 1 мл содержимого рубца насчитывается до 10 п бактерий, преимущественно целлюлозолитических и протеолитических.
Помимо переваривания в рубце происходят процессы микробиального синтеза и размножения микроорганизмов, при этом образуются аминокислоты, гликоген, белки, витамины и многие биологически активные вещества.
Фауна преджелудков в основном представлена простейшими (10 5 -10 6 в 1 мл), которые могут расщеплять клетчатку. Они быстро размножаются в рубце и дают до пяти поколений в сутки. Инфузории употребляют растительный белок и аминокислоты для синтеза белковых структур своих клеток. Поэтому простейшие повышают биологическую ценность кормового протеина. Заселение преджелудков микрофлорой начинается с первых дней жизни животных. В молочный период в рубце преобладают молочнокислые и протеолитические бактерии.
Превращение азотистых веществ в преджелудках. В рубце подвергаются гидролизу и другим превращениям от 40 до 80% поступивших белковых веществ. Расщепление белков происходит в основном в результате деятельности микроорганизмов. Под действием протеолитических ферментов бактерий и инфузорий белки корма расщепляются на пептиды и аминокислоты.
Большая часть белка подвергается глубокому распаду с выделением аммиака, который используется многими микроорганизмами рубца для синтеза аминокислот и белка.
Важной особенностью обмена азота у жвачных является печеночно-рубцовая циркуляция мочевины. Образующийся в рубце аммиак в большом количестве всасывается в кровь и превращается в печени в мочевину. Мочевина у жвачных, в отличие от моногастрич- ных животных, лишь частично выделяется с мочой, а в основном возвращается в рубец, поступая со слюной или через стенку органа. Почти вся мочевина, вновь попавшая в рубец, гидролизуется до аммиака ферментом уреазой, выделямой микрофлорой, и снова используется в виде азота для биосинтеза микроорганизмами рубца.
Бактерии и простейшие служат источником биологически полноценного белка для животных. Коровы могут получать в сутки до 600 г полноценного белка за счет переваривания микроорганизмов.
Переваривание углеводов в преджелудках. Органическое вещество растительных кормов на 50-80% состоит из углеводов, которые подразделяются на легкорастворимые и труднорастворимые. К легкорастворимым относятся олигосахариды: гексозы, пентозы, сахароза, крахмал, пектин, к труднорастворимым - полисахариды.
Гидролиз целлюлозы происходит под действием бактериального фермента целлюлазы. При этом образуется целлобиоза, расщепляющаяся глюкозидазой до глюкозы.
Полисахариды гидролизуются до моносахаридов - гексоз и пен- тоз. Крахмал расщепляется под действием а-амилазы до декстринов и мальтозы.
Простые дисахариды и моносахариды подвергаются сбраживанию в рубце до низкомолекулярных летучих жирных кислот (ЛЖК) - уксусной, пропионовой и масляной. ЛЖК используются организмом жвачных в качестве основного энергетического материала и для синтеза жира. Летучие жирные кислоты через стенку рубца и книжки всасываются в кровь.
Соотношение отдельных летучих кислот в организме жвачных зависит от рациона и в норме соствляет: уксусной 60-70%, пропионовой 15-20%, масляной 10-15%.
Переваривание липидов в преджелудках. Растительные корма содержат небольшое количество жира. В состав сырого жира входят: триглицериды, свободные жирные кислоты, фосфолипиды, эфиры глицерина, воска.
Под влиянием липолитических ферментов, выделяемых бактериями рубца, липиды корма подвергаются расщеплению на моноглицериды, жирные кислоты и глицерин. Часть жирных кислот участвует в синтезе липидов в микробных клетках, а другие фиксируются на частицах корма и поступают в кишечник, где и перевариваются.
Образование газов в рубце. В рубце под влиянием деятельности микрофлоры происходит интенсивное сбраживание углеводов и распад азотистых соединений. При этом образуется большое количество разных газов: метан, С0 2 , водород, азот, сероводород. У коров в рубце может образовываться до 1000 л газов в сутки.
Интенсивность газообразования в рубце зависит от качества кормов: наибольший его уровень при повышенном содержании в рационе животных легкосбраживаемых и сочных кормов, особенно бобовых трав. На долю С0 2 приходится 60-70% общего объема газа, а на метан - 20-40%.
Выводятся газы из рубца различными путями: большая часть удаляется при отрыгивании, некоторое количество диффундирует из рубца в кровь и оставшееся удаляется через легкие.
Моторная функция преджелудков. Моторная функция преджелуд- ков способствует постоянному перемешиванию содержимого и его эвакуации в сычуг.
Сокращения отдельных частей преджелудков координированы между собой и проходят последовательно - сетка, книжка, рубец. При этом каждый отдел во время сокращения уменьшается и частично выжимает содержимое в соседние отделы, которые в этот момент находятся в расслабленном состоянии.
Очередной цикл сокращений начинается с сетки и пищеводного желоба. Во время сокращений сетки жидкая масса поступает в преддверие рубца.
Моторную деятельность преджелудков регулирует находящийся в продолговатом мозге нервный центр. При этом блуждающий нерв усиливает, а симпатические нервы тормозят сокращение преджелудков. На сокращение преджелудков оказывают влияние и другие структуры мозга: гипоталамус, гиппокамп и кора головного мозга. Соматостатин и пентагастрин также могут влиять на моторику преджелудков.
У жвачных животных периодически (6-14 раз в сутки) происходят жвачные периоды, проявляющиеся отрыгиванием из рубца порций корма, повторным их пережевыванием и проглатыванием. В жвачном периоде отмечается 30-50 циклов, и продолжительность каждого составляет 45-70 с.
Корова за сутки отрыгивает и вновь пережевывает до 60-70 кг корма.
Регуляция жвачного процесса осуществляется рефлекторно с рецепторных зон сетки, пищеводного желоба и рубца, в которых находятся механорецепторы. Отрыгивание начинается вдыхательным движением при закрытой гортани, открытием сфинктера пищевода, за которым следует дополнительное сокращение сетки и преддверия рубца, забрасывающее в пищевод порцию корма. Благодаря антипе- ристальтическим сокращениям пищевода корм попадает в ротовую полость. Повторно пережеванная порция проглатывается и снова перемешивается с содержимым рубца.
Пищеварение в сычуге. Сычуг - четвертый, железистый, отдел сложного желудка жвачных. У коров его объем составляет 10-15 л, а у овец - 2-3 л. На слизистой оболочке сычуга различают: кардиальную, фундальную и пилорическую зоны. Сычужный сок имеет кислую реакцию (pH 1,0-1,5), выделяется непрерывно, так как в сычуг постоянно поступает пищевая масса из преджелудков. У коров в течение суток выделяется 50-60 л сычужного сока, в котором содержатся ферменты химозин (у телят), пепсин и липаза.
В сычуге происходит в основном расщепление белка. Соляная кислота желудочного сока вызывает набухание и денатурацию белка, превращает неактивный пепсиноген в активный пепсин. Последний путем гидролиза расщепляет белок до пептидов, альбумоз и пептонов, частично - до аминокислот. Химозин в период молочного питания действует на молочный белок казеиноген и превращает его в казеин. Желудочная липаза расщепляет эмульгированные жиры до жирных кислот и глицерина.
Подотряд Жвачные – высшие позвоночные животные, появились в эоценовом периоде. Сделать большой шаг в развитии и занять господствующее место среди копытных им удалось благодаря хорошей адаптации к изменчивой внешней среде, умению быстро передвигаться и уходить от врагов и самое главное — они смогли приспособиться к употреблению грубой, волокнистой пищи.
Корова — представитель жвачных животных
Сложная пищеварительная система жвачных животных, позволяет максимально эффективно перерабатывать пищу и извлекать из растительной, богатой клетчаткой еды все питательные вещества.
Для захвата листьев, травы, других зеленых растений жвачные используют губы, язык, зубы. На верхней челюсти нет резцов, но она оснащена жестким мозолистым валиком, коренные зубы на поверхности имеют лунку, такое строение позволяет активно поглощать и перетирать растительную еду. Во рту корма перемешиваются со слюной и через пищевод поступают в желудок.
Строение пищеварительной системы
Отделы сложного желудка жвачных млекопитающих расположены в следующем порядке.
Рубец
Рубец — это преджелудок, который служит резервуаром для растительной пищи. Размеры колеблются у взрослых особей от 20 литров (например, у коз) до 300 литров у коров. Имеет изогнутую форму и занимает всю левую часть брюшной полости. Ферменты здесь не вырабатываются, стенки рубца лишены слизистой оболочки, оснащены сосцевидными выростами для образования шероховатой поверхности, что способствует обработке пищи.
Под действием микрофлоры пища частично перерабатывается, но большая ее часть нуждается в дальнейшем пережёвывании. Рубец — отдел желудка жвачных парнокопытных, из которого отрыгивается содержимое назад в ротовую полость – так образуется жвачка (процесс многоразового перехода пищи из рубца в рот). Уже достаточно перетертая еда возвращается снова в первый отдел и продвигается дальше.
Микроорганизмы играют важную роль в пищеварении жвачных, расщепляют целлюлозу, сами становятся источником животного белка в процессе переваривания и ряда других элементов (витаминов, никотиновой кислоты, тиамина и др.)
Сетка
Сетка – складчатая структура, похожа на сеть с полостями разной величины. Складки находятся в постоянном движении, высотой около 10 мм. Служит фильтром и пропускает кусочки пищи определенной величины, которые обработаны слюной и микрофлорой рубца. Большие частицы сетка отправляет назад для белее тщательной переработки.
Книжка
Книжка – отдел желудка жвачных животных (исключение оленьковые у них он отсутствует), который состоит из мышечных пластинок, прилегающих друг к другу. Пища попадает между «страниц» книжки и подвергается дальнейшей механической обработке. Здесь адсорбируется много воды (около 50%), минеральные соединения. Обезвоженный комок пищи и перетертый в однородную массу готов к переходу в последний отдел.
Сычуга
Сычуга – истинный желудок, выстлан слизистой оболочкой с пищеварительными железами. Складки полости сычуги увеличивают поверхность, которая продуцирует кислый желудочный сок (у коров может выделяться до 80 литров за 24 часа). Под действием соляной кислоты, ферментов, пища переваривается и постепенно переходит в кишечник.
Попадая в двенадцатиперстную кишку, пищевой комок провоцирует выброс ферментов поджелудочной железой и желчи. Они расщепляют еду на молекулы (белки на аминокислоты, жиры на моноглицериды, углеводы на глюкозу), которые через стенку кишечника всасываются в кровь. Непереваренные остатки продвигаются в слепую, а затем в прямую кишку и выводятся наружу через анальное отверстие.
У питающихся грубыми растительными кормами жвачных сложный желудок состоит из рубца , сетки , книжки и сычуга ( рис. 96): первые три отдела (рубец, сетка и книжка) образуют так называемый преджелудок и выстланы многослойным эпителием; преджелудок лишен пищеварительных желез и в нем происходит лишь бактериальное брожение с участием населяющих его симбионтов , которые могут существовать только в нейтральной или слабощелочной среде. Разложение растительной пищи симбионтами проходит в рубце, где скапливается лишь слегка пережеванная пища; брожение усиливается после повторного пережевывания жвачки и смачивания ее слюной, имеющей слегка щелочную реакцию. В сетке и книжке продолжается брожение и механическое перетирание пищевых частиц. Обработка желудочным соком происходит только в сычуге, в его кислой среде.
У ленивцев желудок служит преимущественно местом накопления пищи; он достигает 20- 30% массы тела и всегда набит пищей, медленно поступающей в кишечник и продвигающейся по нему с малой скоростью (иногда до недели). Сложный желудок китообразных, зубы которых не могут размельчать пищу, обеспечивает ее механическую обработку при перистальтических движениях стенок. У муравьедов измельчение пищи происходит в пилорической части желудка, которая имеет твердую кутикулярную выстилку и снабжена сильно развитой мускулатурой. Желудочный сок китообразных и муравьедов отличается активностью и разлагает (гидролизует) даже такие стойкие вещества, как хитин, другими животными обычно непереваривае-мый.