Главная » Биопсихология » Питательная ценность растений. Ценность пищевых растений

Питательная ценность растений. Ценность пищевых растений

Питательная ценность зеленых кормов зависит от их ботанического состава, условий и места произрастания, агротехники, цикла стравливания.
По калорийности и содержанию переваримого протеина сухое вещество зеленых кормов близко к растительным концентратам, но превосходит их по биологической ценности протеина и витаминов. В процессе вегетации растений в них снижается содержание протеина, каротина и повышается - клетчатки, вследствие чего уменьшаются переваримость и энергетическая ценность.
Данные о химическом составе и питательности посевных злаковых и бобовых культур, наиболее распространенных в России, представлены в таблице 3.2.

Кострец безостый и мятлик луговой во все фазы вегетации содержат протеина, наиболее дефицитного питательного вещества, в кормовом балансе больше, чем другие злаки. Богата протеином и ежа сборная, а если учесть, что она засухоустойчива, весной рано трогается в рост, хорошо поедается животными, то можно рекомендовать ее для создания искусственных пастбищ. Мятлик луговой и овсяница луговая содержат больше безазотистых экстрактивных веществ, чем кострец и ежа.
Из бобовых трав наиболее богата протеином люцерна: в 1 кг сухого вещества в фазе стеблевания его содержится на 36,5 г больше, чем в доннике, и на 31,2 г больше, чем в клевере.
Бобовые травы богаче кальцием, чем фосфором. Так, в фазе стеблевания в клевере красном кальция содержится в 8,5, в доннике белом - в 7,7, в люцерне - в 7,0 раза больше, чем фосфора.
Зеленая трава способна обеспечить животных всем комплексом питательных и биологически активных веществ (см. табл. 3.3).
По мере старения растений, как правило, снижается уровень протеина, золы. Однако за счет увеличения содержания клетчатки, безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ) и сухого вещества в целом количество валовой энергии было выше в фазе цветения.
Вместе с тем в связи со снижением переваримости органического вещества «старых» растений количество обменной энергии в сухом веществе трав в фазе цветения меньше, чем на ранних стадиях вегетации.
Увеличение производства молока, мяса и другой животноводческой продукции в значительной мере зависит как от количества, так и от качества кормов, которое определяется наличием многих веществ. Важное место среди них занимают аминокислоты. В процессе использования травы культурных пастбищ меняется содержание не только протеина, но и многих аминокислот (см. табл. 3.4).
Так, содержание незаменимых аминокислот выше в первом цикле стравливания, во втором цикле оно несколько снижается, а в третьем - вновь повышается. Очевидно, это можно объяснить тем, что первый цикл стравливания совпадает с периодом интенсивного роста травы весной и ранним летом.
На содержание аминокислот в растениях сказывается и видовая принадлежность. Как правило, в бобовых растениях больше протеина и соответственно аминокислот. Из злаковых трав богаты лизином лисохвост вздутый, мятлик луговой, тимофеевка луговая.
В еже сборной содержание лизина меньше, чем в других злаковых растениях. Из бобовых трав лизина больше в вике, люцерне (сорт «Омский») и клевере красном. Донник отличается высоким содержанием аргинина, горох - валина.
Стадия развития растений также отражается на их аминокислотном составе.
Если в тимофеевке луговой и клевере красном содержание лизина во время цветения несколько уменьшается, то в овсянице луговой и люцерне - повышается. С увеличением возраста растений в них повышается содержание таких аминокислот, как аргинин, гистидин (кроме мятлика лугового), фенилаланин (кроме люцерны) и др.

Введение.

Важность полноценного и рационального питания какздорового, так и больного человека в настоящее время ни у кого не вызываетсомнений. Это питание основано на приёме разнообразных пищевых продуктов втаких количествах, при которых покрывается потребность организма в необходимойэнергии и основных пищевых веществах: белках, жирах, углеводах, витаминах, минеральных солях, микроэлементах и воде. Правильный режим питания обеспечиваетиспользование организмом всех этих веществ. Источником пищевых веществ могутбыть продукты как животного, так и растительного происхождения, причёмпоследние являются основным поставщиком углеводов (в виде сложныхполисахаридов, крахмалов или более простых соединений — сахаров), витаминов, вкусовых, ароматических веществ и др.

Дальнейшее изучение свойств растительных продуктовпозволит широко применять их в лечении различных заболеваний. Так сокбелокочанной капусты обладает разнообразными целебными свойствами за счётсодержания в большом количестве аскорбиновой кислоты, витаминов группы В, кобальта, меди, цинка, магния, солей кальция, калия и особенно фосфора. В сокенайдены 16 аминокислот и витамин U , способствующий заживлению язвы желудка, а также тартроновая кислота, обладающаясвойством предупреждать ожирение.

Растительные продукты — ценный источник минеральныхвеществ (натрий, калий, кальций, магний, фосфор, железо и др.) имикроэлементов (йод, медь, кобальт и др.), которые необходимы дляосуществления важнейших биологических и физиологических процессов, лежащих воснове жизнедеятельности организма. Минеральные вещества и микроэлементы служатнеотъемлемой частью пртоплазмы клетки, поддерживают её физиологическое состояние, регулируют осмотическое давление и кислотно — основной баланс в организме. Дефицит минеральных веществ, так же как и их избыток, может привести ксущественным функциональным нарушениям в организме.

В растительной пище содержатся также фитонциды, окислитель-

ные ферменты, эфирные масла, витамины. Водорастворимыевитамины (В 1 , В2 , В 6 , С, РР) содержащиеся в растениях, представляют собой физиологически активные сложно построенные органическиевещества, которые, участвуя в построении ферментов, играют важную роль вовзаимодействии с минеральными веществами и аминокислотами. При недостатке этихвитаминов функция клеточных ферментов и обмен веществ нарушаются.

веществам относятся эфирные масла, содержащиеся во многихрастениях (особенно их много в пряностях). Эфирные масла угнетают процессы брожения вжелудочно — кишечном тракте, стимулируют обмен веществ, секрецию слюнных желези желез

желудочно — кишечного тракта. Ароматические веществаоказывают

бактерицидное действие вследствие выделения фитонцидов (лук,

чеснок, редька и др.). Высокое содержание витаминов делаетэти

продукты ценными как для здорового, так и для больногочеловека.

Особенно богаты витаминами растения весной. Например, крапиваранней весной содержит аскорбиновой кислоты больше чем апельсины и лимоны, акаротина столько же, сколько морковь; 20 г. крапивы покрывают суточную потребность организма в витамине К.

Растительные продукты употребляют в пищу в сыром виде илипосле кулинарной обработки, в виде добавок и приправ. Сырые овощи, содержащиенебольшое количество хлорида натрия, используют при назначении разгрузочныхдней. Такая пища не только оказывает диуретическое действие при склонности котёкам, но и способствуют минимальной потребности организма в воде и тем самымуменьшает чувство жажды. В сырых растительных продуктах сохраняются витамины, фитонциды, окислительные ферменты, которые стимулируют процессы пищеварения. Сырые растительные продукты обладают также иммунными свойствами. При варкеовощей эфирные масла и микроэлементы переходят в отвар (часто не используемый) вместе с другими активными веществами.

Классификация пищевых растений .

1. семейство Актинидиевые (Actinidiaceae)

актинидия острая (Actinidia) или кишмиш

актинидия коломикта (Actinidia colomicta ) или изюм

2. семейство Астровые (Asteraceae)

артишок посевной (Cynara scolymus)

подсолнечник однолетний (Helianthus annuus)

салат посевной (Lactuca sativa)

3. семейство Банановые (Musaceae)

банан культурный (Musa paradisiaca)

4. семейство Барбарисовые (Berberidaceae)

барбарис обыкновенный (Berberis vulgaris)

5. семейство Бобовые (Fabaceae)

земляной орех (Arachis hypogaea)

фасоль обыкновенный (Phaseolus vulgaris)

6. семейство Бромелиевые (Bromeliaceae)

ананас настоящий (Ananas comosus)

7. семейство Вересковые (Ericaceae)

брусника (Vaccinium vitis-idaea)

голубика (Vaccinium uliginosum)

клюква болотная (Oxycoccus palustris)

черника (Vaccinium myrtillus)

8. семейство Виноградные (Vitaceae)

виноград культурный (Vitis vinifera)

9. семейство Гранатовые (Punicaceae)

гранатник (Punica granatum)

10. семейство Гречишные (Polygonaceae)

гречиха посевная (Fagopyrum sagittatum)

щавель кислый (Rumex acetosa)

11. семейство Жимолостные (Caprifoliaceae)

калина обыкновенная (Viburnum opulus)

12. семейство Злаковые (Gramineae)

овес посевной (Avena sativa)

ячмень обыкновенный (Hordeum vulgare)

13. семейство Камнеломковые (Saxifragaceae)

крыжовник культурный (Grossularia reclinata)

смородина красная (Ribes rubrum)

смородина черная (Ribes nigrum)

14. семейство Капустные (Brassicaceae)

брюква (Brassica napus rapifera)

горчица сарептская (Brassica juncea)

клоповник посевной или кресс-салат (Lepidium sativum )

репа огородная (Brassica rapa )

редька посевная (Raphanus sativus )

хрен обыкновенный (Armoracia rusticana)

15. семейство Лавровые (Lauraceae)

авокадо американский (Persea americana)

лавр благородный (Laurus nobilis)

16. семейство Лилейные (Liliaceae)

лук репчатый (Allium cepa)

чеснок посевной (Allium sativum)

17. семейство Маревые (Chenopodiaceae)

свекла обыкновенная (Beta vulgaris)

шпинат огородный (Spinacea oleracea)

18. семейство Мареновые (Rubiaceae)

кофейное дерево или кофе (Coffea arabica )

19. семейство Миртовые (Myrtaceae)

фейхоа (Feijoa sellowiana)

20 . семейство Ореховые (Juglandaceae)

грецкий орех (Juglans regia)

21 .семейство Пасленовые (Solanaceae)

баклажан (Solanum melongena)

картофель (Solanum tuberosum)

помидор съедобный (Lycopersicum esculentum)

22. семейство Розоцветные (Rosaceae)

абрикос обыкновенный (Armeniaca vulgaris)

айва продолговатая (Cydonia oblonga)

алыча (Prunusdivaricata)

вишня обыкновенная (Cerasus vulgaris)

груша обыкновенная (Pyrus communis)

ежевика сизая (Rubus caesius)

земляника лесная (Fragaria vesca)

ирга круглолистная (Amelanchier rotundifolia)

малина обыкновенная (Rubus idaeus)

персик обыкновенный (Persica vulgaris)

рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia)

моржка (Rubus chamenorus)

миндаль обыкновенный (Amygdalus communis)

терн (Prunusspinosa)

черешня (Cerasus avium)

яблоня домашняя (Malus domestica)

23. семейство Рутовые (Rutaceae)

апельсин сладкий (Citrus sinensis)

грейпфрут (Citrus paradisii)

лимон обыкновенный (Citrus limon)

мандарин японский (Citrus inschiu)

24. семейство Сельдерейные (Apiaceae)

морковь посевная (Daucus sativus)

петрушка кудрявая (Petioselinum crispum)

с e льдерейпахучий (Apium graveolen)

тмин обыкновенный (Carum carvi)

укроп пахучий (Anethum graveolens)

25. семейство Стеркулиевые (Sterculiaceae)

шоколадное деревокакао (Theobromacacao)

26. семейство Тутовые (Moraceae)

инжир садовый (Ficus carica)

щелковица белаяи чёрная (Morus alba et morus nigra)

27. семейство . Тыквенные (Cucurbitaceae)

арбуз обыкновенный (Citrullus vulgaris)

дыня обыкновенная (cucumis melo)

огурец посевной (cucumis sativus)

28. семейство Яснотковые (Lamiaceae)

базилик обыкновенный (ocimus basilicum vulgaris)

Растительные диеты при некоторыхзаболеваниях

С помощью растительной диеты можно частичнокорригировать многочисленные нарушения метаболизма. Так у больных с сердечнойнедостаточностью может наблюдаться сдвиг в обменных процессах в сторонуацидоза, нарушается соотношения ионов калия и кальция в организме, водно -солевой обмен. К растительным продуктам, влияющим на реакцию мочи в направленииалкалоза, относятся яблоки, бананы, свекла, морковь, дыня, картофель, лимоны, персики, апельсины и др.

При ожирении рекомендуются малокалорийные сырые овощи (репа, морковь, помидоры, редис, капуста, огурцы). Овощи и зелень, способствуяопорожнению кишечника, препятствуют всасыванию холестерина и усиливают еговыделение из организма. Варёный картофель при сравнительно низкой калорийностихорошо утоляет голод. Продукты с повышенным содержанием калия (свекла, тыква, сырые яблоки) рекомендуются при гипертонической болезни.

При подагре, мочекислом диатезе показаны так называемыедни, когда больнве принимают сырые овощи и салаты и исключают из пищевогорациона продукты, богатые пуриновыми основаниями (щавель, шпинат и др.).

овощи, богатые щавелевой кислотой (щавель, шпинат, свекла, картофель, бобы, ревень, петрушка).

При сахарном диабете исключаются растительные продукты, богатыесахаром.

Использование пряных пещевых продуктов с лечебной цельюосновано на том, что благодаря их аромату создаются сложные смеси пахучихвеществ, часть из которых обладает бактерицидными

свойствами. Имеется более 150 различных пряных растений. Наиболеепопулярны чёрный перец, мускатный орех, имбирь, полынь и др. Полынь какприправа увеличивает слюноотделение, выделение желудочного сока, нейтрализуетвлияние жирной пищи;

гвоздика проявляет лечебное действие при поносе, заболеваниях печени; имбирь возбуждает аппетит и уменьшает метеоризм; мускатныйорех применяется как мочегонное средство; мята даёт некоторый седативныйэффект; хмель и мак оказывают снотворное действие.

При назначении растительной диетотерапии необходимстрогий учёт и выбор продуктов по их химическому составу и биологическойценности, так как даже овощи, принадлежащие к одному виду, значительноотличаются по составу минеральных солей, витаминов.

Это следует учитывать особенно при одновременномназначении медикаментозных средств, так как они в зависимости от химическойструктуры могут по разному влиять на нарушенный метаболизм и взаимодействоватьс растительными продуктам.

Взаимодействие пищевых растений слекарственными веществами

Одинаковый путь введения растительной пищи и фармакологическихпрепаратов, сходство воздействия их на определённые звенья метаболическогоцикла ведут к тому, что они могут либо дополнять и усиливать действие другдруга, либо ослаблять или нейтрализовать взаимный эффект.

Кроме того, многие лекарственные средства получаютпреимущественно из растительных продуктов, которые так же могут добавляться вкачестве компонентов питания и приправ. В этих случаях вместе с растительнымипродуктами в организм поступают и определённые дозы химического вещества, входящего в состав лекарственных препаратов. Это необходимо учитывать прилечении больных.

Взаимодействие лекарственных средств и растительныхпищевых продуктов может быть различным. Прежде всего это касаетсяфармакокинетики препаратов т. е. влияние питательных компонентов на метаболизмлекарств в организме, начиная с всасывания лекарств и питательных средств впищеварительном тракте, прохождения лекарств по пищеварительному тракту и.т.д.

Это относится к лекарствам, применяемым перорально. Взаимодействиелекарств и пищевых растиельных продуктов может происходить не только припероральном пути введения, но и на уровне транспортировки их в крови, биотрансформации.

Наконец, взаимодействие лекарств и пищевых продуктовможет иметь фармакодинамический характер, если в пищевых продуктах имеютсяфармакологически активные компоненты.

Растительные продукты - ценный источник минеральных веществ (натрий, калий, кальций, магний, фосфор, железо и др.) и микроэлементов (йод, медь, кобальт и др.), которые необходимы для осуществления важнейших биологических и физиологических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности организма. Минеральные вещества и микроэлементы служат неотъемлемой частью пртоплазмы клетки, поддерживают её физиологическое состояние, регулируют осмотическое давление и кислотно - основной баланс в организме. Дефицит минеральных веществ, так же как и их избыток, может привести к существенным функциональным нарушениям в организме.

В растительной пище содержатся также фитонциды, окислительные ферменты, эфирные масла, витамины. Водорастворимые витамины (В1, В2, В6, С, РР) содержащиеся в растениях, представляют собой физиологически активные сложно построенные органические вещества, которые, участвуя в построении ферментов, играют важную роль во взаимодействии с минеральными веществами и аминокислотами. При недостатке этих витаминов функция клеточных ферментов и обмен веществ нарушаются.

С растительной пищей в организм человека поступают так называемые вкусовые и ароматические вещества, которые, как правило, не имеют большой пищевой ценности и добавляются для придания пищи своеобразного вкуса и аромата. Эти вещества не только возбуждают аппетит, но и влияют на секрецию пищеварительных желез, улучшают процессы пищеварения. К ароматическим веществам относятся эфирные масла, содержащиеся во многих растениях (особенно их много в пряностях). Эфирные масла угнетают процессы брожения в желудочно-кишечном тракте, стимулируют обмен веществ, секрецию слюнных желез и желез желудочно-кишечного тракта. Ароматические вещества оказывают бактерицидное действие вследствие выделения фитонцидов (лук, чеснок, редька и др.). Высокое содержание витаминов делает эти продукты ценными как для здорового, так и для больного человека.

Особенно богаты витаминами растения весной. Например, крапива ранней весной содержит аскорбиновой кислоты больше чем апельсины и лимоны, а каротина столько же, сколько морковь; 20 г. крапивы покрывают суточную потребность организма в витамине К.

Растительные продукты употребляют в пищу в сыром виде или после кулинарной обработки, в виде добавок и приправ. Сырые овощи, содержащие небольшое количество хлорида натрия, используют при назначении разгрузочных дней. Такая пища не только оказывает диуретическое действие при склонности к отёкам, но и способствуют минимальной потребности организма в воде и тем самым уменьшает чувство жажды. В сырых растительных продуктах сохраняются витамины, фитонциды, окислительные ферменты, которые стимулируют процессы пищеварения. Сырые растительные продукты обладают также иммунными свойствами. При варке овощей эфирные масла и микроэлементы переходят в отвар (часто не используемый) вместе с другими активными веществами.

Тело зеленого растения как «упаковка» ресурсов очень сильно отличается от тела животного. Различия эти сильнейшим образом сказываются на потенциальной пищевой ценности этих ресурсов. Важнейшее отличие растений от животных состоит в том, что растительные клетки окружены клеточными стенками, состоящими из целлюлозы, лигнина и (или) других «стройматериалов». Именно из-за этих клеточных стенок в растительной массе столь высоко содержание волокон. Наличие клеточных стенок является также основной причиной высокого содержания в растительных тканях связанного углерода и высокого значения отношения содержания углерода к содержанию других биологически важных элементов. Например, соотношение С: N в растительных тканях колеблется в пределах от 20: 1 до 40: 1, а вот у бактерий, грибов, животных-детритофагов, растительноядных и плотоядных животных оно совсем иное: 8: 1 или 10: 1. Ткани животных, в отличие от растительных, не содержат ни структурных углеводов, ни волокнистых материалов, зато богаты жиром и особенно белком. Резкие различия между растениями и их консументами по составу тела отражены на рис. 3.16.[ ...]

Обилие связанного углерода в растительной массе означает, что она - потенциальный источник больших количеств энергии; большая часть этой энергии, однако, фитофагам недоступна (по крайней мере прямо). Чтобы использовать энергетические ресурсы растений в полной мере, нужно обладать ферментами, способными расщеплять целлюлозу и лигнины. Целлюлазы есть у некоторых бактерий и у многих грибов; некоторые простейшие (например, 1/атругеИа) могут растворять целлюлозные клеточные стенки водорослей, проделывать в них ходы и добираться до содержимого. Богатый источник целлюлаз - слюнные железы улиток и слизней; полагают, что целлюлазами обладают и некоторые другие животные. И все же подавляющее большинство представителей как животного, так и растительного царства столь необходимых ферментов лишено. По этой причине ни растениям, ни фитофагам основной энергоноситель большинства растительных тканей в качестве непосредственного источника энергии недоступен. На все то, что живые существа могут делать, природа наложила множество ограничений. Одно из самых замечательных - неспособность большинства организмов обзавестись целлюлолитическими ферментами. Это поразительная загадка эволюции.[ ...]

Рассматривая растения в качестве объектов питания, клеточные стенки можно исключить. Но даже в этом случае соотношение С:Ы в теле зеленого растения остается высоким по сравнению с другими организмами. Наглядный пример предоставляет способ питания тлей. Тли получают непосредственный доступ к содержимому клеток, вонзая свои стилеты в проводящую систему растения и высасывая сок, содержащий много растворимых сахаров, непосредственно из флоэмы (рис. 3.17). Тля использует лишь часть этого энергетического ресурса, а остальное выделяет в виде углевода меллибиозы, входящего в состав медвяной росы. С кишащего тлями дерева медвяная роса иной раз капает будто дождь. По-видимому, для большинства фитофагов и деструкторов тело растения представляет собой чрезмерно обильный источник энергии и углерода; лимитирующими скорее всего являются другие компоненты их рациона (например, азот).[ ...]

Те организмы, которые обладают целлюлазами, получают доступ к такому пищевому ресурсу, за который они конкурируют исключительно между собой. Их жизнедеятельность вносит очень заметный и неожиданный вклад в повышение доступности пищевых ресурсов для других организмов. Вклад этот двоякого рода.[ ...]

Скопления растительных клеток объединяются в ткани (состоящие примерно из одинаковых клеток) и в органы (состоящие из совершенно разнородных клеточных скоплений). Концентрации азота и других элементов минерального питания наиболее высоки в точках роста, в пазушных почках и в семенах, а углеводов - в ситовидных трубках флоэмы и в запасающих органах, например в клубнях и некоторых семенах. Самые высокие концентрации целлюлозы и лигнина наблюдаются в старых и в отмерших тканях, например в древесине и в коре. Различные ткани и органы растений настолько неодинаковы по своей питательной ценности, что не приходится удивляться тому, что мелкие фитофаги - как правило, специалисты. Специализируются они не только на растениях определенных видов и групп, но и на совершенно определенных частях тела растений: меристемах, листьях, корнях, стеблях и т. д. Чем мельче фитофаг, тем меньше и масштаб неоднородностей, на которых он может специализироваться. Крайние примеры такой специализации можно обнаружить среди личинок дубовых галлиц: личинки одних видов специализируются на питании молодыми листьями, личинки других - на питании старыми листьями; личинки некоторых видов кормятся исключительно вегетативными почками, личинки других видов - исключительно мужскими цветками, а третьих - тканями корня (фото 2). Известные предпочтения обнаруживают даже самые неразборчивые едоки: они, как правило, по возможности избегают одревесневших стеблей и выбирают что-нибудь попитательнее.[ ...]

По ресурсам, которые они предлагают возможным потребителям, различные растения и различные их части иной раз очень сильно отличаются друг от друга, но вот состав тела различных фитофагов поразительно однообразен. Более того, по составу тела (в смысле содержания тех или иных элементов питания) травоядное животное мало отличается от плотоядного. Если дело только за тем, сколько в грамме корма содержится белка, углеводов, жиров, воды и минеральных солей, то выбор между гусеницами, треской, земляными червями, креветками и олениной очень и очень неширок. Пусть эти блюда по-разному оформлены, пусть они разнятся на вкус - но пища-то в них, по сути дела, одна и та же. Особых сложностей с пищеварением у плотоядных, стало быть, нет, да и по строению своего пищеварительного аппарата они различаются довольно мало; их заботит скорее то, как добычу отыскать, изловить, умертвить и съесть (см. гл. 8).[ ...]

Рисунки к данной главе:

Соотношение количеств углерода и азота в теле растений и животных. - Целлюлоза: лишь очень немногие организмы в состоянии ее усвоить. Даже если не принимать в расчет клеточных стенок, соотношение C:N в растительной массе остается весьма высоким. - Организмы, обладающие целлюлазами. - Расте
ние- это комплекс тканей и органов, резко различающихся по составу и пищевой ценности. - У животных химический состав тканей и органов менее изменчив, чем у растений.
Тело зеленого растения как «упаковка» ресурсов очень сильно отличается от тела животного. Различия эти сильнейшим образом сказываются на потенциальной пищевой ценности этих ресурсов. Важнейшее отличие растений от животных состоит в том, что растительные клетки окружены клеточными стенками, состоящими из целлюлозы, лигнина и (или) других «стройматериалов». Именно из-за этих клеточных стенок в растительной массе столь высоко содержание волокон. Наличие клеточных стенок является также основной причиной высокого содержания в растительных тканях связанного углерода и высокого значения отношения содержания углерода к содержанию других биологически важных элементов. Например, соотношение С: N в растительных тканях колеблется в пределах от 20: I до 40: I, а вот у бактерий, грибов, животных-детритофагов, растительноядных и плотоядных животных оно совсем иное: 8: I или 10: I. Ткани животных, в отличие от растительных, не содержат ни структурных углеводов, ни волокнистых материалов, зато богаты жиром и особенно белком. Резкие различия между растениями и их консументами по составу тела отражены на рис. 3.16.
Как растительноядные животные, потребляющие живые растения, так и бактерии, грибы и детритофаги, потребляющие отмершие растения, используют пищевой ресурс, изобилующий углеродом, но бедный белком. Переход от растений к поедаю-

Рис. 3.16. Состав различных частей растений и тел животных, используемых другими организмами в качестве пищевых ресурсов (по данным из целого ряда источников)

|дим их организмам связан с понижением соотношения С: N и предполагает массовое «сжигание» углерода, поэтому основные конечные продукты метаболизма и непереваренные остатки у растительноядных организмов - это соединения и материалы, ¦богатые углеродом (CO2 и волокна). А вот растительноядные животные и поедающие их хищники, напротив, обнаруживают замечательное сходство по химическому составу тела. Большая часть энергетических потребностей плотоядных организмов удовлетворяется за счет содержащихся в их добыче белков и жиров, поэтому основные продукты выделения протоядных - это соединения азота.
Обилие связанного углерода в растительной массе означает, что она - потенциальный источник больших количеств энергии; большая часть этой энергии, однако, фитофагам недоступна (по крайней мере прямо). Чтобы использовать энергетические ресурсы растений в полной мере, нужно обладать ферментами, способными расщеплять целлюлозу и лигнины. Целлюлазы есть у некоторых бактерий и у многих грибов; некоторые простейшие (например, Vampyrella) могут растворять целлюлозные клеточные стенки водорослей, проделывать в них ходы и добираться до содержимого. Богатый источник целлюлаз - слюнные железы улиток и слизней; полагают, что целлюлазами обладают и некоторые другие животные. И все же подавляющее большинство представителей как животного, так и растительного царства столь необходимых ферментов лишено. По этой причине ни растениям, ни фитофагам основной энергоноситель большинства растительных тканей в качестве непосредственного источника энергии недоступен. На все то, что живые существа могут делать, природа наложила множество ограничений. Одно из самых замечательных - неспособность большинства организмов обзавестись целлюлолитическими ферментами. Это поразительная загадка эволюции.
Рассматривая растения в качестве объектов питания, клеточные стенки можно исключить. Ho даже в этом случае соотношение С: N в теле зеленого растения остается высоким по сравнению с другими организмами. Наглядный пример предоставляет способ питания тлей. Тли получают непосредственный доступ к содержимому клеток, вонзая свои стилеты в проводящую систему растения и высасывая сок, содержащий много растворимых сахаров, непосредственно из флоэмы (рис. 3.17). Тля использует лишь часть этого энергетического ресурса, а остальное выделяет в виде углевода меллибиозы, входящего в состав медвяной росы. С кишащего тлями дерева медвяная роса иной раз капает будто дождь. По-видимому, для большинства фитофагов и деструкторов тело растения представляет собой чрезмерно обильный источник энергии и углерода; лимитирующими скорее всего являются другие компоненты их рациона (например, азот).

У большинства животных деллюлаз нет, поэтому материал клеточных стенок растений препятствует доступу пищеварительных ферментов к клеточному содержимому. Пережевывание пищи травоядными млекопитающими и перетирание ее в мускульных желудках птиц (например, гусей) - это совершенно необходимые операции, предшествующие пищеварению: он№
нарушают целостность клеток растительного корма. Плотоядное же животное, напротив, может без особого опасения заглотать свокgt; добычу, не жуя ее.
Te организмы, которые" обладают целлюлазами, получают доступ к такому пищевому ресурсу, за который они конкурируют исключительно между собой. Их жизнедеятельность вносит очень заметный и неожиданный вклад в повышение доступности пищевых ресурсов для других организмов. Вклад этот двоякого^ рода. В пищеварительном тракте травоядного животного может сложиться миниатюрная экосистема, в которой доступ цел- люлолитических бактерий к материалу клеточных стенок особенно облегчен. Рубец или слепая кишка теплокровных животных- это своего рода культуральная камера с регулируемой" температурой, в которую непрерывно поступают заранее измельченные (частично) клеточные стенки. Камера эта подобна хемостату на биохимическом заводе. Микробные целлюлазы - ферменты по преимуществу поверхностные, и тесное соприкосновение бактерий с пережеванной пищевой массой ускоряет расщепление материала клеточных стенок. У жвачных животных часть побочных продуктов этой бактериальной ферментации всасывается организмом хозяина (см. гл. 13). При разложении частей растения их масса, содержащая много углерода, преобразуется в микробные клетки, содержащие сравнительно мало углерода: рост и размножение микроорганизмов лимитируются не углеродом, а другими ресурсами..

Размножаясь на гниющих растительных остатках, микробы извлекают из окружающей среды азот и другие минеральные ресурсы и включают их в состав своих собственных клеток. Поэтому, а также потому, что микробные клетки легче переварить и усвоить, животные-детритофаги, вообще говоря, предпочитают поедать растительный детрит, обильно заселенный микроорганизмами. Ho вот «с точки зрения» живого растения жизнедеятельность микроорганизмов в прилегающих участках почвы, наоборот, может возыметь последствия неблагоприятные. Включение в микробные клетки минеральных веществ приводит к тому, что доступность этих веществ понижается, и высшие растения, растущие по соседству, могут пострадать от минерального голодания. Явление это можно наблюдать после запахивания в почву соломы: почвенный азот становится недоступен посевам, и у них появляются признаки азотного голодания.
Скопления растительных клеток объединяются в ткани (состоящие примерно из одинаковых клеток) и в органы (состоящие из совершенно разнородных клеточных скоплений). Концентрации азота и других элементов минерального питания наиболее высоки в точках роста, в пазушных почках и в семенах, а углеводов - в ситовидных трубках флоэмы и в запасающих органах, например в клубнях и некоторых семенах. Самые высокие концентрации целлюлозы и лигнина наблюдаются в старых и в отмерших тканях, например в древесине и в коре. Различные ткани и органы растений настолько неодинаковы по своей питательной ценности, что не приходится удивляться тому, что мелкие фитофаги - как правило, специалисты. Специализируются они не только на растениях определенных видов и групп, но и на совершенно определенных частях тела растений: меристемах, листьях, корнях, стеблях и т. д. Чем мельче фитофаг, тем меньше и масштаб неоднородностей, на которых он может специализироваться. Крайние примеры такой специализации можно обнаружить среди личинок дубовых галлиц: личинки одних видов специализируются на питании молодыми листьями, личинки других - на питании старыми листьями; личинки некоторых видов кормятся исключительно вегетативными почками, личинки других видов - исключительно мужскими цветками, а третьих - тканями корня (фото 2). Известные предпочтения обнаруживают даже самые неразборчивые едоки: они, как правило, по возможности избегают одревесневших стеблей и выбирают что- нибудь попитательнее.
Наиболее полноценные в питательном отношении части тела растений - это семена. Они представляют собой богатейший источник углеводов, жиров, белков и минеральных веществ и тем самым обеспечивают пищей самых разнообразных фитофагов. Одно-единственное семя может составить пожизненное пропитание для какого-нибудь жука-зерновки. В это семя (или на его

Фото 2. Пищевая специализация личинок орехотворок (отряд перепончатокрылых, сем. орехотворок). А. Желуди Quercus car г is с галла- ми, образованными личинками Callirhytis erythro- cephalum. Б. Галл на боковой почке дуба, образованный личинкой Biorhisa pallida. В. Дубовый лист с галлами, образованными личинками Neuroterus numi- smalis и N. Ienticulatus. Г. Галлы на мужских соцветиях (сережках) дуба, образованные личинками N. quereus-baccarum. (Все фотографии предоставлены Я я Askew.)

Рис. 3.18. Характерные погрызы, оставленные животными, которые питаются листьями клевера Trifolium repens. (Рисунок из Peters, 1980.)

поверхность) жук откладывает яйцо, и внутри того же самого семени личинка завершает развитие вплоть до окукливания. Может статься, однако, что то же самое зернышко составит лишь часть дневного пропитания птицы либо пополнит зимние запасы грызуна. То же самое можно сказать и о листе растущего на пастбище клевера: овце он и рта не наполнит, улитку или слизня будет, пожалуй, кормить целый день, а долгоносика, минирующую гусеницу или развивающегося на нем патогенного гриба- всю жизнь (рис. 3.18).
По ресурсам, которые они предлагают возможным потребителям, различные растения и различные их части иной раз очень сильно отличаются друг от друга, но вот состав тела различных фитофагов поразительно однообразен. Более того, по составу тела (в смысле содержания тех или иных элементов питания) травоядное животное мало отличается от плотоядного. Если дело только за тем, сколько в грамме корма содержится белка, углеводов, жиров, воды и минеральных солей, то выбор между гусеницами, треской, земляными червями, креветками и олениной очень и очень неширок. Пусть эти блюда по-разному оформлены, пусть они разнятся на вкус - но пища-то в них, по сути дела, одна и та же. Особых сложностей с пищеварением у плотоядных, стало быть, нет, да и по строению своего пищеварительного аппарата они различаются довольно мало; их заботит скорее то, как добычу отыскать, изловить, умертвить и съесть (см. гл. 8).

Просмотров