Сравнительная анатомия пищеварения

• Мускулатура лица
Хищники - Незначительного объема для облегчения широкого раскрытия рта
Растениеядные - Развитая
Всеядные - Незначительного объема для облегчения широкого раскрытия рта
Человек - Развитая
• Тип челюсти
Хищники - Под острым углом (нижняя челюсть необъемная (без подбородка))
Растениеядные - Под увеличинным углом (нижняя челюсть более объемная)
Всеядные - Под острым углом (нижняя челюсть необъемная (без подбородка))
Человек - Под увеличенным углом (нижняя челюсть более объемная, имеется подбородок
• Расположение челюстного сустава
Хищники - В одной плоскости с коренными зубами
Растениеядные - Выше плоскости коренных зубов
Всеядные - В одной плоскости с коренными зубами
Человек - Выше плоскости коренных зубов
• Движение челюсти
Хищники - Режущая функция, минимальная возможность движения из стороны в сторону
Растениеядные - Не обладает режущей функцией, свободная подвижность из стороны в сторону и вперед-назад
Всеядные - Режущая функция, минимальная возможность движения из стороны в сторону
Человек - Не обладает режущей функцией, свободная подвижность из стороны в сторону и вперед-назад
• Главный мускул, приводящий в движение челюсть
Хищники - Челюстной мускул темпоралис
Растениеядные - Жевательные мускулы: массетер и птеригойд
Всеядные - Челюстной мускул темпоралис
Человек - Жевательные мускулы: массетер и птеригойд
• Размер открытого рта по отношению к размеру головы
Хищники - Большой
Растениеядные - Небольшой
Всеядные - Большой
Человек - Небольшой
• Зубы (передние)
Хищники - Короткие, заостренные к верху
Растениеядные - Широкие, плоские, не заостренные, в форме лопаты
Всеядные - Короткие, заостренные к верху
Человек - Широкие, плоские, не заостренные, в форме лопаты
• Зубы (клыки)
Хищники - Длинные, острые, изогнутые
Растениеядные - Тупые, короткие (или длинные для защиты), или отсутствуют
Всеядные - Длинные, острые, изогнутые
Человек - Короткие и затупленные
• Зубы (коренные)
Хищники - Острые, в форме лезвий пилы
Растениеядные - Плоские с бугорками
Всеядные - Острые лезвия и/или приплющенные
Человек - Плоские с бугорками
• Жевание
Хищники - Отсутствует, пища заглатывается большими кусками
Растениеядные - Тщательное разжевывание необходимо
Всеядные - Заглатывает пищу большими кусками и/или легкое разминание
Человек - Тщательное разжевывание необходимо
• Слюна
Хищники - Без расщепляющих ферментов
Растениеядные - С ферментами, расщепляющими углеводы
Всеядные - Без расщепляющих ферментов
Человек - С ферментами, расщепляющими углеводы
• Кислотность желудка
Хищники - С пищей в желудке pH ниже 1 или равняется 1
Растениеядные - С пищей в желудке pH4 – pH5 (невысокая кислотность)
Всеядные - С пищей в желудке pH ниже 1 или равняется 1
Человек - С пищей в желудке pH4 – pH5 (невысокая кислотность)
• Объем желудка
Хищники - 60-70% от объема желудочно-кишечного тракта
Растениеядные - Менее 30% от объема желудочно-кишечного тракта
Всеядные - 60-70% от объема желудочно-кишечного тракта
Человек - 21-27% от объема желудочно-кишечного тракта
• Длина тонкой кишки
Хищники - От 3х до 6 длин тела
Растениеядные - От 10 до более 12 длин тела
Всеядные - От 4х до 6 длин тела
Человек - От 10 до 11 длин тела
• Толстая кишка
Хищники - Простая, короткая и гладкая
Растениеядные - Длинная, сложная, может быть гофрированная
Всеядные - Простая, короткая и гладкая
Человек - Длинная, гофрированная
• Печень
Хищники - Может обезвреживать витамин А
Растениеядные - Не может обезвреживать витамин А
Всеядные - Может обезвреживать витамин А
Человек - Не может обезвреживать витамин А
• Почки
Хищники - Исключительно концентрированная моча
Растениеядные - Умеренно концентрированная моча
Всеядные - Исключительно концентрированная моча
Человек - Умеренно концентрированная моча
• Ногти
Хищники - Острые когти
Растениеядные - Плоские ногти или тупые копыта
Всеядные - Острые когти
Человек - Плоские ногти
Людей принято относить к категории всеядных. Такая классификация основывается на простом методе «наблюдения»: люди как правило употребляют в пищу широкий диапазон различных продуктов. В то же самое время на диету отдельной группы населения могут оказывать влияние такие факторы как национальная культура, традиции и воспитание. Поэтому «наблюдение» не лучший способ для определения наиболее «естественной» диеты. В то время как большинство людей «ведут себя как всеядные», вопрос остается открытым: действительно ли люди анатомически созданы для диеты, включающей наряду с растительной животную пищу.
Более объективным методом для классификации будет анатомия и физиология человеческого организма. Млекопитающие анатомически и физиологически приспособлены к нахождению/добыче и усвоению определенных типов диет. (Во время работы с ископаемыми останков животных как правило изучается анатомическое строение, чтобы определить чем питалось животное). Таким образом нам известно, что среди млекопитающих есть карниворы (или плотоядные, хищники), хербиворы (или растениеядные) и омниворы (или всеядные) и мы можем проследить какие анатомические характеристики присущи для каждой из этих трёх групп.
РОТОВАЯ ПОЛОСТЬ.
Хищники обладают возможностью широко раскрывать пасть. Это помогает им создавать достаточную челюстную силу для того чтобы захватить, убить и расчленить добычу.
Мышечная масса лицевой части не развита, так как она может быть препятствием для широкого раскрытия рта, а также не будет заметно способствовать акту проглатывания пищи.
У всех млекопитающих хищников - нижняя челюсть управляется простым суставом, расположенным в одной плоскости с зубами. Такой тип сустава является наиболее устойчивым и является чем-то вроде оси рычажного механизма, образованного верхней и нижней челюстями, соединенных суставом.
Основным мускулом, приводящим челюсть хищников в движение, является височная мышца, управляющая челюстью. У хищников эта мышца обладает большой массой, и на неё приходится большая часть плоти боковых сторон головы.
Нижняя челюсть хищников как правило почти не располагает мышечной массой. Её мышцы (которые относятся к жевательным: массетер и птеригойд) не обладают какой-либо значительностью, и вследствие этого сама челюсть является плоской, не массивной. Кроме того нижняя челюсть не может выдвигаться вперёд, а также располагает очень ограниченной возможностью двигаться из стороны в сторону.
Когда хищник закрывает челюсть боковые зубы саблевидной формы проходят плотно рядом друг с другом сверху и снизу, производя тем самым резцовое движение, необходимое для отделения мяса от кости.
Зубы хищников заметно разрежены для того, чтобы в них не застревали части пищи.
Передние зубы короткие, заострённые. Применяются для ловли блох и других вспомогательных функций.
Клыки очень длинные саблевидной формы, для того, чтобы ими можно было зарезать жертву, убить её и начать раздирать на части.
Коренные зубы треугольной формы слегка, с зубчатым окончанием, служат как зубчатые лезвия.
Благодаря суставу рычажного действия, когда хищник закрывает челюсть - боковые зубы образуют движение напоминающее работу лезвий ножниц.
Слюна не содержит пищеварительных ферментов. Во время еды они быстро забрасывают пищу во внутрь не пережевывая. Так как пища белковая, ферменты, разбивающие белковую массу не могут присутствовать во рту из-за опасности разбивки самих тканей рта, хищникам не надо смешивать еду со слюной. Для них достаточно просто заглатывать крупные куски плоти.
Растениеядные обладают хорошо развитой мускулатурой лица, полными губами, ротовым отверстием с заметно ограниченной возможностью раскрытия, и утолщенным развитым языком.
Губы наряду с мускулатурой щёк и языком помогают помещать еду в рот и перемещать её во рту для разжевывания.
У растениеядных челюстной сустав расположен уже выше плоскости зубов, и хотя такое положение сустава является менее стабильным чем при рычажном типе сустава у хищников, он дает гораздо больше свободы для движения челюсти по более сложным траекториям, что необходимо для тщательного пережевывания растительной пищи. Ещё такое расположение челюстного сустава позволяет боковым зубам верхнего и нижнего ряда примыкать друг к другу своими поверхностями для образования перемалывающих платформ.
Нижняя челюсть у растениеядных заметно увеличена для того, чтобы дать больше места для присоединения к ней хорошо развитых жевательных мышц. Эти жевательные мышцы (массетер и птеригойд) держат нижнюю челюсть в положении типа качелей, что позволяет раскачивать её из стороны в сторону. Мышца темпоралис, смыкающая челюсть, представляет гораздо менее важное значение. У растениеядных нижняя челюсть производит во время еды ярко выраженное движение из стороны в сторону. Что необходимо для пережевывания и перемалывания пищи.
Формы зубов у растениеядных могут варьировать в зависимости от типа растительной пищи, употребляемой тем или иным видом. Тем не менее не смотря на то, что у этих животных могут быть разное количество зубов отдельных типов, зубы травоядных сходны по структуре. Передние зубы (резцы) как правило плоские, широкие и с тупым окончанием в форме лопаты. Клыки могут быть мелкими как у лошадей, или значительного размера как у бегемотов, свиней и некоторых приматов (что используется многими для защиты), или даже могут вообще отсутствовать.
Коренные же зубы как правило квадратной формы в основании, с довольно плоской слегка варьируемой от вида к виду бугорковой поверхностью, для обеспечения функции перемалывания. Коренные зубы не могут проходить вдоль друг друга сверху и снизу, создавая режущее движение как у хищников, но верхние и нижние зубы могут скользить вдоль друг друга в горизонтальной плоскости. Поверхность коренных зубов у растениеядных также зависит от типа растительности тот или иной вид употребляет в пищу.
Зубы расположены тесно к друг другу: резцы работают как откусывающий инструмент, после резцов пища поступает для перемалывания коренными зубами. Полость, образуемая внутри зубов, обладает достаточным размером для перемещения там растительной пищи.
Растениеядные животные тщательно пережевывают свою пищу, перемещая её вдоль перемалывающих зубов при помощи языка и мускулов щёк. Тщательность этого процесса объясняется необходимостью расщепить растительный материал и смешать его со слюной, у многих видов растениеядных обладающей ферментами. Процесс расщепления пищи начинается уже во рту (при помощи ферментов, разбивающих углеводы).
ЖЕЛУДОК И ТОНКАЯ КИШКА.
Эти органы у хищников и растениеядных имеют коренные отличия. У хищников желудок простой, однокамерный, довольно большого объема. На желудок у хищников приходится от 60 до 70% пищеварительной системы. Потому что мясо довольно быстро усваивается, тонкая кишка, через которую происходит процесс впитывания организмом клеток пищи, довольно короткая. Её длина как правило составляет 5-ти – 6-ти кратную длину тела животного. Так как хищники в среднем убивают одно животное в неделю, их объемный желудок позволяет им заглотить максимальное количество плоти – мяса за один приём, и затем расщеплять и усваивать его во время последующего отдыха. Их желудок обладает особой способностью выделять гидрохлорид и поддерживать кислотность на уровне pH1 – pH2. Это дает возможность расщепить белки и обезвредить многочисленные бактерии и подобное, в избытке присутствующие в мертвой плоти.
Из-за высокого присутствия клетчатки в растительной пище, на её расщепление уходит дольше времени, и у травоядных желудочно-кишечный тракт значительно длиннее и зачастую обладает более совершенными функциями чем у хищников.
Травоядные животные, диета которых в большей степени состоит из растительной массы с высоким содержанием целлюлозы, вынуждены «ферментировать» свою пищу (расщеплять при помощи ферментных бактерий) для более полного извлечения из неё питательного компонента. Тут растениеядные разделяются на 2 категории: жвачные, те, которые питаются более грубой растительной пищей и ферментируют её в желудке и передней кишке и те, которые питаются относительно мягкой растительной пищей и ферментируют её в толстой кишке. Жвачные травоядные (ферментирующие в желудке и тонкой кишке) имеют многокамерные желудки.
Растениеядные 2-ой категории (питающиеся сравнительно мягкой растительной массой) не нуждаются в многокамерном желудке. У них как правило простой однокамерный желудок и довольно длинная тонкая кишка. Эти животные ферментируют ту пищу, в которой содержится много клетчатки в толстой кишке. Многие виды животных из этой категории эволюционно усовершенствовали процесс и эффективность их ЖКТ добавив ферменты, расщепляющие углеводы, в их слюну. Для таких животных (относящихся ко 2-ой категории, питающихся мягкой растительной пищей), многокамерный желудок был бы не нужен. Питательные вещества и калорийная энергия были бы расщеплены и потеряны до попадания в тонкую кишку для усвоения.
Тонкая кишка растениеядных в 10 и порой более раз превышает длину их тела.
ТОЛСТАЯ КИШКА.
Толстая кишка хищников довольно простая и короткая, её единственной функцией является усвоение соли, электролитов и воды. У хищников толстая кишка приблизительно того же диаметра, что и тонкая кишка, и поэтому она обладает ограниченной возможностью накапливать в себе пищу. Эта кишка не большой длины и гладкой, не гофрированной формы. Мышцы равномерно распределены по стенкам, придавая тем самым кишке гладкую цилиндрическую форму. Присутствует какое-то количество микроорганизмов в толстой кишке, выполняющих функцию разложения.
Для растениеядных толстая кишка как правило важный орган, несущий функцию всасывания воды и электролитов, а также производства и всасывания витаминов, и ферментацию целлюлозосодержащих частей пищи. Толстая кишка у растениеядных обычно больше диаметром, чем тонкая кишка и довольно длинная. У некоторых видов травоядных толстая кишка имеет гофрированную форму благодаря способу расположения мышечных волокон на стенках кишки, образующих как бы перетяжки. У отдельных видов растениеядных начальная часть толстой кишки – слепая кишка довольно большого размера и служит либо основным, либо вспомогательным ферментационным органом.
А КАК НАСЧЕТ ВСЕЯДНЫХ?
Можно предположить, что всеядные будут обладать анатомическими характеристиками, позволяющими употреблять оба вида диет: мясную и растительную. Согласно теории эволюции кишечная структура хищников более примитивна чем у растениеядных. Таким образом может быть всеядный будет представлять собой хищника с усовершенствованным кишечным трактом для усвоения растительной пищи?
Так оно и есть, это справедливо для таких видов животных как медведи, еноты и отдельные члены семейства псовых. (В качестве примера взяты медведи как наиболее яркие представители анатомических всеядных). Медведи относятся к классу хищников, но на самом деле анатомически они относятся к категории всеядных. Хотя они и употребляют какое-то количество животной пищи, 70%-80% диеты медведей приходится на растительную пищу. (Исключение составляют белые медведи, которые живут в условиях практического отсутствия растительности и питаются почти полностью животной пищей). Медведи не могут усваивать растительность с высоким содержанием клетчатки-целлюлозы, от того довольно разборчивы в еде. В их диету в основном входят сочные побеги и травы, корневища и ягоды. Многие биологи считают, что причиной, почему медведи ложатся в спячку, является отсутствие их основной пищи – сочной растительности в зимний период года (белые медведи уходят в спячку летом, когда они не могут добывать свою основную пищу – тюленей).
В целом медведи располагают анатомическими характеристиками хищников. Их челюстной сустав находится в одной плоскости с зубами. Челюстная мышца темпоралис сильно развита, и нижняя челюсть мандибл необъемная (составляет малый угол), Жевательные мышцы массетер и птеригойд играют небольшую роль.
Тонкая кишка короткая (меньше чем 5 длин тела медведя) как у исконных хищников. Толстая кишка также короткая как и у хищников, простая и гладкая без гофрировки.
Наиболее выразительным анатомическим признаком адаптации к растительной диете являются зубы медведей (и других «анатомических» всеядных). У медведей небольшие шпековой формы передние зубы, большие клыки, передние корневые зубы сверху и снизу проходят вдоль друг друга для выполнения режущей функции – все вышесказанное как у хищников, а вот задние коренные зубы приобрели квадратную форму с плоскими верхушками и маленькими бугорками на них для перемалывания пищи.
Ногти у медведей такие же как у хищников – длинные сильные острые когти, а не плоские, тупые как у большинства травоядных.
Животное, которое отлавливает, убивает и ест животную пищу должно обладать соответствующим оружием для выполнения функции хищника. И так как медведи употребляют в пищу плоть животных, они должны располагать анатомическими приспособлениями для поимки и убийства жертвы. У медведей их челюсти, мускулатура и зубы позволяют им развивать и прилагать силу, необходимую для убийства и разделки добычи, не смотря на то, что большинство их диеты составляет растительная пища. Хотя структура челюсти травоядных (когда челюстной сустав находится выше плоскости зубов) и позволила бы медведям с большей эффективностью употреблять растительную пищу и расширить её диапазон, это гораздо более слабый тип челюсти чем рукояточный механизм челюсти хищников. Челюсть травоядных может быть довольно легко вывихнута и это бы не позволило выдержать стресс схватки с потенциальной жертвой. В природе животное с вывихнутой челюстью либо погибло бы от голода, либо бы само стало чье-то жертвой. Поэтому тип челюсти растениеядного не подходит для вида животных, частично питающихся мясом. Всеядные не могут перейти на другой тип челюсти пока они полностью не перейдут на растительную диету, иначе этому бы виду грозило исчезновение.



ЧЕЛОВЕК

Желудочно-кишечный тракт человека аналогичен анатомическому строению тракта растениеядных. Губы развитые, небольшое ротовое отверстие. Многие из тех лицевых мускулов, описываемых как мышцы выразительности лица, являются мышцами, способствующими жеванию. Толстый мускулистый язык, необходимый для пережевывания пищи, послужил также для развития речи. Челюстной сустав находится заметно выше плоскости зубов. Челюстной мускул темпоралис небольшой по массе. Выражение «квадратная челюсть» для некоторых индивидуумов мужского пола отражает собой более объемистую нижнюю челюсть мандибл, помещающую группу развитых жевательных мышц массетер/птеригойд. Подбородок человека может выдвигаться вперед приводя резцы в движение, и может перемещаться из стороны в сторону для перемалывания пищи.
Зубы человека сходны по строению с зубами растениеядных, и в отличие от некоторых видов обезьян (кому клыки служат как правило для защиты) наши клыки не развиты. Наши зубы широкие, плоские и обычно расположены плотно друг к другу. Резцы плоские в форме тупоконечной лопаты, пригодные для выполнения функции очистки плодов. Передние и задние коренные зубы квадратной формы и плоские с небольшими закругленными бугорками для перемалывания пищи.
Слюна человека содержит фермент, расщепляющий углеводы: слюнную амилазу. Этот фермент играет решающую функцию для расщепления и последующего усвоение крахмалистых веществ. Глотка (эсофагус) у человека узкая, приспособленная для проглатывания небольших порций хорошо прожеванной пищи. Если человек пытается есть в спешке, или же проглатывать еду большими порциями, особенно волокнистой, плохо прожеванной пищи (особенно крупные куски мяса), он легко давиться.
Желудок человека однокамерный, с небольшой кислотностью. Если при клиническом анализе определяется, что у пациента кислотность (pH) желудка с присутствием в нЁм пищи ниже 4-5 (чем ниже pH тем выше кислотность), то это является поводом для беспокойства.
Объем желудка человека составляет 21-27% от всего объема ЖКТ. Наш желудок выполняет функцию контейнера для смешивания пищи и разбавления её жидкостью, регулируя при этом поступление этой смеси в тонкую кишку. Тонкая кишка человека длинная. Она в 10-11 раз протяженнее длины тела человека (наша тонкая кишка составляет около 7,5–10 метров. Длина тела человека измеряется от макушки головы до крайне нижней точки позвоночника и составляет 0,75 – 1 метра у взрослого человека).
Толстая кишка человека имеет гофрированную форму благодаря мышечным перетяжкам, такую же как у растениеядных, она так же как и у последних больше по диаметру чем тонкая кишка и сравнительно длинная. В толстой кишке происходит впитывание воды и электролитов, а также производятся и впитываются витамины. Кроме того в ней проходит интенсивный процесс ферментации волокнистой растительной пищи с выделением и усвоением энергии (в форме летучих жирных кислот с короткой молекулярной цепью – volitile SCFA). Детальному изучению процесса ферментации и впитывания продуктов обмена веществ в толстой кишке человека начали уделять серьезное внимание только в последнее время
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ЖКТ человека относится к типу растениеядных. Человечество как вид животных не располагает переходными анатомическими признаками, которые можно обнаружить у всеядных, таких как медведи и еноты. ЖКТ человека приспособлен для чисто растительной диеты.