Форум Испании

Сравнительный анализ пищеварительной системы человека с плотоядными, травоядными и всеядными животными.

Человек чаще всего упоминается в качестве "всеядного". Эта классификация основана на "наблюдении" того широкого разнообразия растительной и животной пищи, которую он употребляет в качестве еды. Однако, культура, традиции и воспитание накладывают свой отпечаток на этот процесс. Таким образом, "наблюдение" нельзя назвать точным методом оценки "истинного" рациона человека.

В то время как большинство людей, очевидно, являются всеядными на "поведенческом" уровне, остается вопросом, создан ли человек на анатомическом уровне для того, чтобы употреблять как животную, так и растительную пищу.
Более эффективно и объективно будет рассмотреть человеческую анатомию и физиологию.

Млекопитающие анатомически и физиологически адаптированы к тому, чтобы добывать и потреблять различные виды пищи. (Обычным методом во время исследования окаменелых остатков вымерших животных является тщательный анализ анатомических особенностей с тем, чтобы определить предполагаемый тип питания животного.)

Таким образом, мы можем рассмотреть какие анатомические особенности плотоядных, травоядных и всеядных млекопитающих относятся к соответствующим типам питания, затем сравнить их с особенностями человеческой анатомии и физиологии и определить, к какой группе он относится.

Ротовая полость

У плотоядных достаточно широкое ротовое отверстие по отношению к размерам их головы. Это дает им очевидные преимущества в приложении силы, используемой при ловле, убийстве и раздирании добычи.

Лицевая мускулатура плохо развита, поскольку она бы мешала широкому раскрытию пасти и не играла бы никакой роли в подготовке пищи для проглатывания.

У всех плотоядных млекопитающих челюстной сустав является простым блоковидным (шарнирным) и находится в той же плоскости, что и зубы. Этот тип сустава очень прочен и выполняет функцию оси вращения для "рычага", образуемого верхними и нижними челюстями.

Основная мышца, используемая для управления челюстью у плотоядных - височная мышца. Она настолько массивна, что занимает большую часть боковых поверхностей головы (когда вы гладите собаку, то гладите как раз височные мышцы).

"Угол" с нижней челюстью у плотоядных мал. Это потому, что мышцы (жевательная и крыловидная), которые к ней присоединяются, имеют второстепенную важность у этих животных. Нижняя челюсть у плотоядных не может двигаться вперед и очень ограниченно двигается из стороны в сторону.

Когда плотоядное животное закрывает челюсть, то его пилообразные защечные коренные зубы проскальзывают мимо друг друга, производя рассекающее действие, которое предназначено для срывания мяса с кости.

Зубы плотоядных расположены отдельно, чтобы между ними не застревали жилистые кусочки. Резцы короткие, заостренные кверху и используются для захватывания и разрывания на куски. Кинжалообразные клыки сильно удлинены для того, чтобы пронзать, раздирать и убивать добычу. Моляры (плотоядные зубы) плоские трехгранные, с зубчатыми краями, так что они действуют как пила. Когда плотоядное животное закрывает пасть при помощи блоковидного сустава, коренные зубы двигаются вперед-назад, создавая плавное режущее движение как лезвия ножниц.

Слюна плотоядных животных не содержит пищеварительных ферментов. Они быстро заглатывают пищу, не жуя. Поскольку протеолитические (расщепляющие белки) ферменты не могут вырабатываться в ротовой полости из-за опасности самопереваривания (повреждения ротовой полости), плотоядным не требуется смешивать свою пищу со слюной, они просто разгрызают ее на крупные куски и проглатывают целиком.

В соответствии с теорией эволюции, анатомические особенности млекопитающих, согласующиеся с травоядной диетой, развились позднее, чем у плотоядных. Травоядные имеют более развитую лицевую мускулатуру, мясистые губы, сравнительно небольшой размер ротовой щели и плотный мускулистый язык.
Губы помогают доставлять пищу в рот и, при помощи лицевой мускулатуры, участвуют в акте жевания.

У травоядных челюстной сустав расположен выше уровня зубов. Хотя этот сустав менее прочен, чем блоковидный, он гораздо более подвижен и позволяет осуществлять сложные движения челюстью, необходимые для пережевывания растительной пищи. Кроме этого, такой тип сустава позволяет при закрывании челюсти нижним и верхним коренным зубам соединяться друг с другом по всей длине, что дает возможность измельчать пищу. (Этот тип сустава настолько важен для травоядных млекопитающих, что, как предполагается, он изменялся с течением эволюции как минимум 15 раз у различных видов животных, употребляющих растительную пищу).

Угол с нижней челюстью расширился для того, чтобы обеспечить более широкое прикрепление жевательных и крыловидных мышц (это главные мышцы для жевания у травоядных). Височная мышца маленького размера и является менее важной. Жевательные и крыловидные мышцы петлеобразно удерживают нижнюю челюсть и позволяют двигать ей из стороны в сторону. Кроме того, нижняя челюсть у травоядных млекопитающих совершает четко выраженные поперечные движения. Они необходимы для перемалывания пищи при жевании.

Расположение зубов у травоядных зависит от типа растительной пищи, которую они употребляют. Хотя типы и количество зубов у этих животных отличаются, у них имеется определенное сходство в особенностях структуры.
Резцы - широкие, плоские и лопатообразные.
Клыки могут быть маленькие, как у лошадей, выступающими, как у гиппопотамов, свиней и некоторых приматов (предполагается, что они используются для защиты) или вообще отсутствовать.
Коренные зубы, в большинстве случаев, квадратной формы и с плоской поверхностью для измельчения пищи. Они не совершают режущих движений вдоль друг друга, зато двигаются в горизонтальной плоскости для размалывания и разжевывания. Особенности поверхности коренных зубов различаются в зависимости от вида растительной пищи, употребляемой животным.

Зубы травоядных сгруппированы близко друг к другу так, что резцы образуют единый режущий/откусывающий механизм, а верхние и нижние коренные зубы - платформы для измельчения и перемалывания. "Огороженная" ротовая полость имеет большое количество свободного пространства, которое используется во время еды. Травоядные осторожно и методично пережевывают свою еду, проталкивая ее вперед и назад к коренным зубам при помощи языка и жевательных мышц. Этот тщательный процесс необходим для механического разрушения клеточных стенок растений, высвобождения внутриклеточных пищеварительных ферментов и перемешивания их с собственной слюной. Это важно, потому что слюна травоядных млекопитающих зачастую содержит ферменты, расщепляющие углеводы, которые начинают расщеплять молекулы еще пока еда находится во рту.

Желудок и тонкая кишка

В этих органах наблюдаются явно выраженные различия между плотоядными и травоядными.

Плотоядные имеют вместительный однокамерный желудок. Объем желудка у плотоядных составляет 60-70% от общей емкости пищеварительной системы. (У человека желудок составляет 21-27% пищеварительной системы, у травоядных - меньше 30%.) Потому что у хищников мясо быстро переваривается, и их тонкая кишка (где происходит всасывание молекул пищи) относительно коротка - в 3-5 или 6 раз длиннее тела (у растительноядных в 10-12). Поскольку хищники убивают в среднем одно животное в неделю, большой желудок является преимуществом, поскольку позволяет быстро проглатывать пищу, поглощая настолько много мяса, насколько возможно за один раз, а переваривается оно позже, во время отдыха. Кроме того, желудок у плотоядных имеет исключительную способность секретировать соляную кислоту, поддерживая кислотность на уровне pH1 - pH2, даже при наличии пищи внутри. Это способствует расщеплению белка и уничтожению многочисленных бактерий, в изобилии имеющихся в разлагающейся плоти.

Из-за относительной сложности переваривания некоторых видов растений (из-за большого количества неперевариваемых волокон), у травоядных пищеварительный тракт значительно длиннее и, в некоторых случаях, гораздо более сложно организован, чем у плотоядных.

Травоядные животные, употребляющие растительную пищу, по большей части содержащую клетчатку, должны подвергать ее воздействию ферментов, чтобы получить из нее питательную ценность. Такие животные классифицируются как "жвачные" (ферментация в переднем кишечнике) или осуществляющие ферментацию в заднем кишечнике. Жвачные животные являются потребителями растительной пищи и имеют многокамерный желудок. Травоядные, питающиеся мягкой растительной пищей не нуждаются в многокамерном желудке. Обычно они имеют простой по строению желудок и длинную тонкую кишку. Эти животные подвергают расщеплению трудноперевариваемую часть своей пищи в толстой кишке. У многих из них в слюне содержится соляная кислота, что повышает эффективность пищеварительного процесса. Расщепление с помощью многокамерного желудка для животных, употребляющих мягкую и сочную растительную пищу будет энергетически невыгодным. Питательные вещества и калории будут потреблены ферментными бактериями и простейшими еще до того, как достигнут тонкой кишки для всасывания. Тонкая кишка у травоядных очень длинная (более чем в 10 раз длиннее их тела), что дает питательным веществам достаточно времени и места для всасывания.

Толстая кишка

Толстая кишка у плотоядных очень короткая и просто устроена, поскольку в ней всасывается только вода и соль. Она примерно такого же диаметра что и тонкая, следовательно, имеет ограниченную емкость, и не может служить в качестве резервуара. Мышцы расположены по всей стенке кишки, придавая ей гладкую цилиндрическую форму. Хотя бактерии также населяют толстую кишку плотоядных, они в основном осуществляют процессы гниения.

У травоядных животных толстая кишка является специализированным органом, осуществляющим всасывание воды и электролитов, выработку и всасывание витаминов и/или ферментизацию волокнистой растительной пищи. Толстая кишка растительноядных обычно больше диаметром, чем тонкая кишка, и сравнительно длинная. У некоторых растительноядных млекопитающих она имеет гофрированную структуру из-за скопления мышечных волокон в стенке кишки. Кроме того, у некоторых травоядных слепая кишка (начальный отдел толстой кишки) довольно крупная и служит первичным или дополнительным местом для расщепления пищи.

А что насчёт всеядных?

На первый взгляд кажется, что всеядные должны сочетать в себе анатомические особенности для употребления как животной, так и растительной пищи. Согласно теории эволюции, кишечник плотоядных более примитивен в отличие от того, как менялся он у травоядных. Следовательно, всеядное животное должно быть плотоядным, имеющим некоторые изменения в пищеварительном тракте, позволяющим употреблять растительную пищу. Такими являются медведь, енот и некоторые представители семейства собачьих. (Далее основным примером будет служить медведь, поскольку он является анатомическим представителем всеядных.)

Медведи классифицируются как плотоядные, но являются типичными всеядными по строению. Хотя они употребляют животную пищу, в первую очередь они - травоядные, поскольку 70-80% их рациона составляет растительная пища. (Единственным исключением является полярный медведь, который живет во льдах в условиях скудной арктической растительности и питается в основном тюленьим жиром). Медведи плохо переваривают волокнистую растительную пищу и поэтому являются достаточно разборчивыми в еде. Их рацион в основном составляет сочная трава, клубни и ягоды. Многие ученые полагают, что причина, по которой медведи впадают в спячку - это потому что их основная пища (сочные растения) пропадает на время холодной северной зимы. (Интересен факт, что полярные медведи впадают в спячку летом, когда нет тюленей). В основном, анатомическое строение медведей подходит больше для животной пищи. Челюстной сустав у медведей находится на одном уровне с коренными зубами. Височная мышца массивна и угол с нижней челюстью небольшой, жевательные и крыловидные мышцы играют второстепенную роль в управлении челюстью. Тонкая кишка короткая (менее чем в 5 раз длиннее тела), как у типичных плотоядных, а толстая кишка проста в строении, гладкая и короткая.

Самая главная особенность, обеспечивающая адаптацию к растительному рациону у медведей (и других "анатомически" всеядных) - это строение их зубов. У медведей острые резцы, большие клыки и режущие малые коренные зубы как у плотоядных, но коренные зубы - квадратные с округлыми выступами для перемалывания и измельчения пищи.

У медведей, однако, нет плоских тупоконечный когтей как у большинства травоядных, а имеются длинные острые когти, как у плотоядных. Животное, которое охотится, убивает и поедает добычу должно иметь анатомическое "оборудование", которое делает процесс добычи пищи практичным и эффективным. Поскольку медведи употребляют достаточно много мяса, у них должны быть анатомические особенности, позволяющие им охотиться и убивать добычу. Следовательно, у медведей структура челюстей, мускулатура и строение зубов такое, которое позволяет им развивать и прилагать необходимую силу для этого, несмотря на то, что большую часть их рациона составляет растительная пища. Хотя челюстной сустав у травоядных (над уровнем зубов) намного эффективнее для измельчения и перемалывания растений и потенциально позволил бы медведям расширить ассортимент растительной пищи в их рационе, такой сустав намного слабее, чем блоковидный у плотоядных.

Челюстной сустав у травоядных достаточно легко смещается и не выдержит давления при борьбе или при разгрызании костей (также он не сможет обеспечить широкое раскрытие пасти, которое нужно плотоядным). В условиях дикой природы, животное с вывихнутой челюстью обречено на голодную смерть либо на то, чтобы быть съеденным, тем самым проиграв естественный отбор. Таким образом, данные виды животных не могут иметь слабый, хоть и более подвижный сустав, приспособленный для растительной пищи, поскольку они рискуют смещением челюсти, смертью и, тем самым, вымиранием вида.

А что насчёт меня?

Пищеварительный тракт человека приспособлен к растительной еде.

Ротовая полость открывается не широко, губы плотные, включают в себя мышечную ткань. Многие, так называемые, "мимические" мышцы, на самом деле используются для жевания. Подвижный и мускулистый язык, используемый для потребления пищи, также приспособлен для речи и других вещей.

Челюстной сустав уплотнен хрящевидной пластинкой и расположен выше уровня зубов.
Височная мышца не развита.
Характерная для взрослых мужчин "квадратная" челюсть хорошо отражает эволюционный процесс образования угла нижней челюсти и увеличенные жевательные и крыловидные мышцы.
Человеческая челюсть может двигаться вперед, чтобы задействовать резцы и из стороны в сторону для размельчения и перемалывания пищи.

Зубы у человека также сходны с зубами других травоядных за исключением клыков (клыки некоторых приматов удлинены и, как предполагается, используются для устрашения и защиты). Наши зубы достаточно крупные и обычно примыкают друг к другу.
Резцы плоские и лопатообразные, пригодные для откусывания, отдирания сравнительно мягкой пищи.
Клыки без зазубрин, неострые, а наоборот, плоские, тупоконечные и небольшого размера, используются как резцы.
Малые и большие коренные зубы квадратной формы, плоские и бугристые, используются для измельчения, перемалывания и размягчения негрубой пищи.

Человеческая слюна содержит фермент, расщепляющий углеводы - амилазу. Этот фермент в основном отвечает за переваривание крахмала.

Пищевод широкий и пригоден для небольших, мягких комочков тщательно пережеванной пищи. Быстрая еда, проглатывание больших кусков пищи или употребление волокнистой и/или плохо пережеванной пищи (чаще всего это как раз мясо) чревато запорами.

Желудок у человека однокамерный, с умеренной кислотностью. (Клинически, кислотность желудка ниже 4-5 при наличии в нем пищи - повод обратиться к врачу).

Объем желудка составляет 21-27% от всего объема желудочно-кишечного тракта.

Желудок служит в качестве ёмкости для перемешивания и хранения пищи, размягчения проглоченных кусков пищи и перемещения их в тонкую кишку.

Тонкая кишка у человека длинная, в 10-11 раз длиннее тела. (Наша тонкая кишка составляет от 7 до 11 метров в длину. Длина тела измеряется от макушки головы до конца позвоночника и составляет от 60 до 90 см в норме).

Толстая кишка у человека имеет гофрированную форму, типичное для травоядных. Она эластична и имеет больший диаметр, чем тонкая кишка, и сравнительно длинная. Толстая кишка у человека ответственна за всасывание воды и электролитов, а также за выработку и всасывание витаминов.

Также здесь происходит обширная ферментация волокнистой растительной пищи бактериями, наряду с преобразованием значительных объемов продуктов обмена веществ в энергию (в форме летучих короткоцепочечных жирных кислот КЦЖК), в зависимости от волокнистой составляющей рациона. То, как происходит расщепление и впитывание метаболитов в толстой кишке, сейчас только начинает изучаться.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге, мы видим, что человек имеет структуру пищеварительного тракта типичного представителя травоядных. У него нет смешения анатомических особенностей, как у всеядных медведей и енотов. Таким образом, проведя сравнение желудочно-кишечного тракта человека с плотоядными, травоядными и всеядными, мы можем сделать вывод, что пищеварительный тракт человека полностью приспособлен для растительной пищи.

ИТОГ (Сравнительная таблица):

ЛИЦЕВЫЕ МЫШЦЫ

Плотоядные: уменьшены, чтобы обеспечить широкое раскрытие ротовой полости
Травоядные: хорошо развиты
Всеядные: уменьшены
Человек: хорошо развиты

ЧЕЛЮСТЬ

Плотоядные: челюстной угол не расширен
Травоядные: угол расширен
Всеядные: угол не расширен
Человек: угол расширен

РАСПОЛОЖЕНИЕ ЧЕЛЮСТНОГО СУСТАВА

Плотоядные: на одном уровне с большими коренными зубами
Травоядные: над уровнем больших коренных зубов
Всеядные: на одном уровне с большими коренными зубами
Человек: над уровнем больших коренных зубов

ДВИЖЕНИЕ ЧЕЛЮСТИ

Плотоядные: иссекающее, плохо двигается из стороны в сторону
Травоядные: не иссекающее, хорошо двигается из стороны в сторону и вперед-назад
Всеядные: иссекающее, плохо двигается из стороны в сторону
Человек: не иссекающее, хорошо двигается из стороны в сторону и вперед-назад

ГЛАВНЫЕ ЖЕВАТЕЛЬНЫЕ МЫШЦЫ

Плотоядные: височные
Травоядные: жевательные и крыловидные
Всеядные: височные
Человек: жевательные и крыловидные

ВЕЛИЧИНА РАСКРЫТИЯ ЗЕВА ПО ОТНОШЕНИЮ К РАЗМЕРУ ГОЛОВЫ

Плотоядные: больше
Травоядные: меньше
Всеядные: больше
Человек: меньше

ЗУБЫ (РЕЗЦЫ)

Плотоядные: короткие и остроконечные
Травоядные: широкие, плоские, лопатообразные
Всеядные: короткие и остроконечные
Человек: широкие, плоские, лопатообразные

ЗУБЫ (КЛЫКИ)

Плотоядные: длинные, острые и загнутые
Травоядные: тупые и короткие или длинные (для защиты) или отсутствуют
Всеядные: длинные, острые и загнутые
Человек: короткие, в виде усеченного конуса

ЗУБЫ (МОЛЯРЫ)

Плотоядные: острые, с зазубренными краями, в форме лезвия
Травоядные: плоские, с выступами и сложной поверхностью
Всеядные: острые лезвиеобразные и/или плоские
Человек: плоские с бугорками

ЖЕВАНИЕ

Плотоядные: отсутствуют, глотают еду полностью
Травоядные: необходимо тщательное пережевывание
Всеядные: глотают пищу целиком и/или простое дробление
Человек: необходимо тщательное пережевывание

CЛЮНА

Плотоядные: нет пищеварительных ферментов
Травоядные: ферменты, расщепляющие углеводы
Всеядные: нет пищеварительных ферментов
Человек: ферменты, расщепляющие углеводы

ТИП ЖЕЛУДКА

Плотоядные: однокамерный
Травоядные: однокамерный или многокамерный
Всеядные: однокамерный
Человек: однокамерный

КИСЛОТНОСТЬ ЖЕЛУДКА

Плотоядные: рН 1 или менее при наличии пищи в желудке
Травоядные: рН 4-5 при наличии пищи в желудке
Всеядные: рН 1 или менее при наличии пищи в желудке
Человек: рН 4-5 при наличии пищи в желудке

ЕМКОСТЬ ЖЕЛУДКА

Плотоядные: 60-70% от общего объема пищеварительного тракта
Травоядные: менее 30% от общего объема пищеварительного тракта
Всеядные: 60-70% от общего объема пищеварительного тракта
Человек: 21-27% от общего объема пищеварительного тракта

ДЛИНА ТОНКОЙ КИШКИ

Плотоядные: в 3-6 раз больше длины тела
Травоядные: в 10-12 и более раз больше длины тела
Всеядные: в 4-6 раз больше длины тела
Человек: в 10-11 раз больше длины тела

ТОЛСТАЯ КИШКА

Плотоядные: простое строение, короткий и гладкий
Травоядные: длинный, сложное строение, может иметь мешкообразные выпячивания
Всеядные: простое строение, короткий и гладкий
Человек: длинный, может иметь мешкообразные

ПЕЧЕНЬ

Плотоядные: производит детоксикацию витамина А
Травоядные: не производит детоксикацию витамина А
Всеядные: производит детоксикацию витамина А
Человек: не производит детоксикацию витамина А

ПОЧКИ

Плотоядные: высококонцентрированная моча
Травоядные: моча умеренной концентрации
Всеядные: высококонцентрированная моча
Человек: моча умеренной концентрации

НОГТИ

Плотоядные: острые когти
Травоядные: плоские ногти или тупоконечные копыта
Всеядные: острые когти
Человек: плоские ногти