Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Сведения о потребности в витаминах у низших позвоночных и у беспозвоночных пока недостаточны. Соответствующие исследования трудны, так как они требуют использования диет, соетан-
Питание 219
ленных из очищенных компонентов, а многие животные отказываются от такой пищи в лаборатории. В связи с этим питание основательно изучается главным образом у простейших, насекомых и высших позвоночных. При этом, чтобы достоверно установить пищевые потребности, необходимо знать, не служат ли существенным источником витаминов симбиотические микроорганизмы. Это можно выяснить только при выращивании стерильных особей, а тогда процедура становится очень сложной и дорогой.
МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ
Какие химические элементы необходимы для жизни? Это выяснено лишь в отношении нескольких лабораторных животных. Из 90 с лишним встречающихся в природе элементов только 25 определенно необходимы для крыс и/или цыплят.
Четыре самых распространенных элемента — кислород, углерод, водород и азот. На их долю приходится до 96% веса тела млекопитающих (табл. 5.5). Почти все оставшиеся составляют семь следующих элементов (в порядке уменьшения количества): кальций, фосфор, калий, сера, натрий, хлор и магний. Требуются еще пятнадцать элементов, но их общее количество в теле млекопитающего составляет по весу менее 0,01%.
Таблица 5.5
Приблизительный элементарный состав тела человека весом 70 кг
Элемент
Количество, г
Процент от веса тела
Элемент
Количество, г
Процент от веса тела
Кислород
45 500
65,0
Калий
245
0,35
Углерод
12 600
18,0
Сера
175
0,25
Водород
7 000
10,0
Натрий
105
0,15
Азот
2 100
3,0
Хлор
105
0,15
Кальций
1 350
1 ,93
Магний
35
0,05
Фосфор
785
1,12
Всего
70 000
100,00
Вода и органические компоненты тела ¦— белки, нуклеиновые кислоты, жиры и углеводы — содержат большую часть кислорода, водорода, углерода и азота, а также часть серы и фосфора. Минеральные компоненты скелета вместе с растворенными ионами составляют оставшиеся несколько процентов. Количественно самые важные ионы в организме животного — это натрий, калий, хлор и бикарбонат. Как мы увидим в гл. 9, поддержание нормальных концентраций ионов натрия и хлора необходимо для осмотическо-
220 Глава 5. Пища, топливо и энергия
го равновесия. В то время как натрий обычно является главным, катионом крови и межклеточных жидкостей, калий — преоблада?-ющий катион внутри клеток, где натрий содержится в соответственно меньшей концентрации. Хлора обычно больше во внеклеточной и меньше — во внутриклеточной жидкости. Как было показано в предыдущих главах, бикарбонат-ион тесно связан с дыханием и транспортом CO2 и имеет большое значение в регуляции pH организма.
Кальций, магний, фосфат и сульфат — тоже очень важные ионы, необходимые для многих физиологических процессов. Значительные изменения их концентрации приводят к серьезным расстройствам или даже к смерти. Ионы кальция нужны для нормального функционирования клеток, проведения нервных имг-пульсов, сокращения мышц и свертывания крови. Если концентрация кальция в крови млекопитающего снизится примерно до половины своей нормальной величины (около 5 мэкв/л), возникнут тяжелые или даже смертельные тетанические судороги.
Кроме того, кальций — важный компонент скелета и многих других жестких механических структур. Кости и зубы позвоночных состоят в основном из фосфата кальция (гидроксиапатита). Минерализованные структуры беспозвоночных, например двустворчатых моллюсков (раковины) и коралловых полипов, состоят в основном из карбоната кальция.
Не все опорные образования у животных минерализованы. Наружный скелет насекомых состоит из органического материала — хитина. У ракообразных наружный скелет тоже может быть полностью органическим, но у многих крупных форм (таких, как крабы и омары) он инкрустирован карбонатом кальция. Кроме-карбоната кальция скелеты беспозвоночных часто содержат к карбонат магния, а нередко также незначительные количества сульфата кальция. Особый случай представляет скелетный материал радиолярии Acantharina (Protozoa), который целиком состоит из сульфата стронция (Odum, 1951, 1957).
Опорные структуры многих растений часто содержат, кроме целлюлозы, аморфную окись кремния (кремнезем). Из животных некоторые губки имеют скелеты, составленные из кремневых спикул (БіОг).
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ
Рассмотрим теперь те 15 элементов, которые составляют менее 0,01% тела млекопитающего. Эти элементы содержатся в столь-малых количествах, что ранние исследователи могли выявить, только их присутствие в организме, так как аналитические методы не были достаточно тонкими для точного анализа. Поэтому о таких элементах упоминалось как о встречающихся в «следовых» количествах, и они получили название следовых элементов, или
Питание 221
микроэлементов. С усовершенствованием аналитических методов; особенно с введением радиоизотопов, удалось не только определить более точно содержание этих элементов, но и выяснить их физиологическую и биохимическую роль.
