نشخوارکنندگان – معرفی و توضیح دستگاه گوارش به زبان ساده

نشخوارکنندگان پستاندارانی گیاه‌خوار هستند که سیستم گوارش آن‌ها به منظور هضم کامل گیاهان به نحوی تکامل یافته است که آن‌ها دارای معده‌ای با ساختار منحصر به فرد باشند. ساختار معده این جانوران دارای چهار بخش متفاوت است. در بخش ابتدایی معده میکروب‌های تخمیرکننده‌ای وجود دارند که آنزیم موردنیاز برای تجزیه سلولز را تولید و آزاد می‌کنند، به این ترتیب حیوان می‌تواند با تجزیه سلولز موجود در دیواره سلولی از تمام مواد مغذی موجود در سلول‌ها و بافت‌های گیاهی استفاده کند. حدود ۱۵۰ گونه نشخوارکننده شناسایی شده‌اند که گروهی از آن‌ها در دسته حیوانات اهلی و گروهی دیگر در دسته حیوانات وحشی قرار می‌گیرند، بنابراین نشخوارکنندگان تنها محدود به دام‌های اهلی انسان‌ها نمی‌شوند.

در این مطلب از مجله فرادرس قصد داریم با سیستم گوارش نشخوارکنندگان آشنا شویم و یاد بگیریم که این حیوانات چطور قابلیت تجزیه سلولز را به دست آورده‌اند و چرا سریع غذا می‌خورند اما پس از آن، مدتی را به جویدن غذای خود اختصاص می‌دهند. پس از تسلط به تمام بخش‌های این فرآیند، به سراغ گوساله‌ها که نشخوارکنندگانی نابالغ هستند می‌رویم و یاد می‌گیریم که چرا تا قبل از بلوغ درگیر نشخوار کردن نمی‌شوند.

نشخوارکننده چیست؟

«نشخوارکننده» اصطلاحی است که به گروهی از حیواناتی اطلاق می‌شود که معده آن‌ها از چهار بخش مختلف تشکیل شده است و به دلیل وجود این معده خاص می‌توانند پس از قورت دادن غذای خود، دوباره آن را به دهان بازگردانند و در زمان استراحت به جویدن بهتر غذای خود مشغول شوند. گروه‌های مختلف حیوانات نشخوارکننده رژیم غذایی متفاوتی دارند اما به طور کلی نشخوارکنندگان را می‌توان حیواناتی گیاه‌خوار دانست که از علف، بوته‌های کوچک و دیگر گیاهان برای تامین نیازهای غذایی خود استفاده می‌کنند.

برای یادگیری بهتر و سریع دستگاه گوارش نشخوارکنندگان توصیه می‌کنیم که از فیلم آموزش زیست شناسی ۱ – پایه دهم + نکات کنکور فرادرس استفاده کنید که لینک آن در کادر زیر درج شده است.

نشخوارکنندگان با بهره‌گیری از ساختار خاص دستگاه گوارش، رژیم غذایی گیاهی دارند. این دستگاه گوارش باعث می‌شود که حیوان بتواند از حضور میکروب‌های مفید در معده خود استفاده کند و سلولز موجود در دیواره سلولی گیاهان را به کمک فرآیندهای تخمیری بشکنند، بنابراین با تجزیه دیواره سلولی، مواد موجود در سلول‌های گیاهی قابل دسترس و هضم خواهند بود.

سلولز یکی از انواع پلی‌ساکارید‌ها است که واحدهای سازنده آن، یعنی مولکول‌های گلوکز، به وسیله پیوندهای خاصی به یکدیگر متصل شده‌اند. مهره‌داران قادر به تجزیه این نوع پیوند نیستند، در حقیقت ژن کدکننده آنزیم تجزیه کننده سلولز در سلول‌های مهره‌داران وجود ندارد. میکروب‌های موجود در دو بخش ابتدایی معده نشخوارکنندگان با تولید این آنزیم قادر به تجزیه سلولز هستند و می‌توانند به این حیوانات گیاه‌خوار کمک کنند که طیف گسترده‌تری از مواد غذایی را جذب کنند.

نکته‌ای که در این روند وجود دارد، بازگشت غذا به دهان و دوباره جویدن آن است. در حقیقت در طی نشخوار کردن، فیبرهای خوراکی موجود در غذا بخش‌هایی بالایی معده را تحریک می‌کنند، سپس قفسه سینه فشرده می‌شود و مانند وکیومی عمل می‌کند که ماده غذایی مخلوط شده با میکروب‌ها را به دهان باز می‌گرداند تا دوباره جویده شود. جویدن مجدد غذا علاوه بر آن که به مخلوط شدن بهتر مواد غذایی با میکروب‌ها کمک می‌کند، روند هضم غذا در بخش‌های مختلف دستگاه گوارشی را نیز به شیوه‌ای مثبت تحت تاثیر قرار می‌هد.

انواع نشخوارکنندگان

نشخوارکنندگان را بر اساس رژیم غذایی می‌توان به سه دسته کلی تقسیم کرد که در ادامه با هر یک از این دسته‌ها بیشتر آشنا می‌شویم.

• «خشن‌خواران» (Roughage Eaters)
• «انتخاب‌کنندگان کنسانتره» (Concentrate Selectors)
• «نشخوارکنندگان حد واسط» (Intermediate Ruminants)

با وجود این دسته‌بندی، مطالعه دستگاه گوارش نشخوارکنندگان بیشتر به دلیل کسب اطلاعات بیشتر در مورد حیواناتی از قبیل گاوها، گوسفندها و بزها اهمیت دارد که به عنوان دام پرورش داده می‌شوند. در ادامه با اختصاص دادن بخش‌هایی مجزا به هر یک از این دسته‌ها، با سیستم گوارش آن‌ها آشنا می‌شویم.

خشن‌خواران

خشن‌خواران دسته‌ای از حیوانات نشخوارکننده هستند که از علف یا دیگر گیاهانی که ترکیبات فیبری بالایی دارند، تغذیه می‌کنند. با وجود آن که این حیوانات علف تازه را می‌پسندند، این حیوانات می‌توانند ترکیبات تخمیری را نیز هضم کنند. بیشتر حیوانات مزرعه مانند گوسفندان و گاوها جزو دسته خشن‌خواران به حساب می‌آیند.

انتخاب‌کنندگان کنسانتره

زرافه‌ها و آهوها در این دسته از نشخوارکنندگان جای می‌گیرند. این حیوانات گیاهانی را ترجیح می‌دهند که روند هضم ساده‌تری دارد و در عین حال غنی از مواد مغذی مانند پروتئین، چربی و نشاسته است. برخلاف خشن‌خواران که قادر به هضم سلولز هستند، انتخاب‌کنندگان کنسانتره نمی‌توانند فیبر و سلولز سلولی گیاهان را هضم کنند.

نشخوارکنندگان حد واسط

دستگاه گوارش سومین دسته از نشخوارکنندگان دارای ویژگی‌هایی مشابه با هر دو گروهی است که پیش از این بررسی کردیم. نشخوارکنندگان حدواسط می‌‌توانند از همه انواع سبزیجات تغذیه کنند اما محدودیت‌هایی برای هضم سلولز سلولی گیاهان دارند. بزها مثال خوبی از نشخوارکنندگان حد واسط هستند که می‌توانند از گیاهان گل‌دار، بوته‌ها و گیاهان چوبی به عنوان غذا استفاده کنند.

تفاوت نشخوارکنندگان با غیرنشخوارکنندگان

دستگاه گوارش خاص نشخوارکنندگان نقطه تمایز نشخوارکنندگان با غیرنشخوارکنندگانی است که به آن‌ها جانوران تک‌معده‌ای نیز می‌گوییم. منظور از دستگاه گوارش متفاوت این است که در بررسی ساختاری سیستم گوارشی این جانوران با معده‌ای دارای ۴ حفره روبه‌رو می‌شویم که هر بخش را به ترتیب در ادامه نام می‌بریم.

• «شکمبه» یا «سیرابی» (Rumen)
• «نگاری» (Reticulum)
• «هزارلا» (Omasum)
• «شیردان» (Abomasum)

در جانوران تک‌معده‌ای تنها یک حفره وجود دارد که آنزیم‌های گوارشی و ترکیبات مختلف به درون همین حفره آزاد می‌شوند تا روند تجزیه غذا به پیش ببرند. شیردان که آخرین بخش معده نشخوارکنندگان است، فعالیتی مشابه با معده غیرنشخوارکنندگان دارد. در صورتی که تمایل دارید تا با معده جانداران غیرنشخوارکننده آشنا شوید، پیشنهاد می‌دهیم اطلاعات مدنظر خود را با مطالعه در مورد معده انسان به دست آورید که به این منظور نیز مطلب «معده چیست؟ | وظایف، کار، جایگاه و ساختمان | به زبان ساده» از مجله فرادرس را پیشنهاد می‌دهیم.

نشخوار کردن و نشخوار چیست؟

«نشخوار کردن» (Cud-Chewing) نوعی ویژگی تکاملی است که گروهی از حیوانات سم‌دار با دارا بودن این ویژگی توانسته‌اند از گیاهان به عنوان منبع غذایی اصلی خود استفاده کنند و با تجزیه سلولز دیواره سلولی گیاهان، مواد مغذی مورد نیاز بدن خود را تامین کنند. در حقیقت در طی تکامل، دستگاه گوارش این حیوانات به نحوی ساخته شده است که معده‌ای چهار قسمتی داشته باشند و بتوانند غذایی که قورت داده‌اند را به دهان بازگردانند، به این ترتیب حیوان می‌تواند وقت بیشتری را صرف جویدن غذای خود کند.

«نشخوار» (Cud) به بخشی از غذا گفته می‌شود که از بخش اول معده نشخوارکنندگان (سیرابی) به دهان باز می‌گردد تا حیوان برای بار دوم غذای خود را بجود؛ بنابراین نشخوار کردن شامل مراحل زیر است.

1. قورت دادن
2. برگرداندن غذا از سیرابی به دهان
3. جویدن مجدد
4. قورت دادن

در تصویر زیر روند حرکت مواد غذایی و نشخوار در دستگاه گوارش نشخوارکنندگان به کمک فلش‌های رنگی قابل مشاهده است. مسیر حرکت غذا در ابتدا از دهان به سمت سیرابی (فلش سبز) است، سپس غذا پس از انتقال به نگاری، دوباره به دهان باز می‌گردد (فلش صورتی)، پس از جویده شدن قطعات غذا، حیوان دوباره غذا را قورت می‌دهد (فلش آبی) در این مرحله پس از خروج از هزارلا، غذا وارد شیردان می‌شود تا در نهایت به روده کوچک (فلش مشکی) منتقل شود.

یادگیری زیست شناسی جانوری با فرادرس

نشخوارکنندگان دسته‌ای از پستانداران هستند که آن‌ها نیز متعلق به گروه بزرگ‌تری به نام مهره‌داران هستند. به طور کلی می‌توان دنیای جانوران را دنیایی وسیع توصیف کرد که گروه‌های مختلف بی‌مهره و مهره‌دار را در در کنار گروه‌های دیگر بر می‌گیرد، اما اگر یک گام به عقب برگردیم و ساختار سلول‌ها را در نظر بگیریم، سلول‌های یوکاریوتی به دو دسته گیاهی و جانوری تقسیم می‌شوند که این سلول‌های جانوری ضمن ساختن جانوران پرسلولی می‌توانند توصیف کننده جانداران تک سلولی نیز باشند.

تسلط بر بخش‌های مختلف زیست‌شناسی جانوری چالش‌های خاص خود را دارد که ناشی از تنوع بسیار زیاد جانوران است، بنابراین برای رفع این مشکل می‌توان از فیلم‌های آموزشی استفاده کرد که مسیر یادگیری را هموار‌ می‌سازند تا سرعت مطالعه نیز افزایش یابد. فرادرس طبق برنامه آموزشی جامعی فیلم‌های آموزشی مختلفی در زمینه‌های مختلف زیست‌شناسی جانوری تهیه و منتشر کرده است که در ادامه تعدادی از آن‌ها را معرفی می‌کنیم.

• فیلم آموزش جنین شناسی مقایسه ای جانوران به همراه نکات و مفاهیم مهم فرادرس
• فیلم آموزش جامع و با نکات مهم بافت شناسی جانوری فرادرس
• فیلم آموزش فیزیولوژی جانوری فرادرس
• فیلم آموزش جامع و با نکات کاربردی تکامل موجودات زنده فرادرس

سیستم گوارشی نشخوارکنندگان

سیستم گوارشی نشخوارکنندگان در طی روند تکامل به نحوی شکل گرفته است که این جانوران بتوانند از گیاهان به عنوان منبع غذایی استفاده کنند. در حقیقت نشخوارکنندگان به تخمیر گیاهان در ساختار منحصر به فرد معده خود وابسته است که این فرآیند تخمیری نیز توسط میکروب‌های موجود در معده آن‌ها صورت می‌گیرد.

فیلم آموزش فیزیولوژی جانوری ۱ Animal Physiology در فرادرس

کلیک کنید

به طور کلی مهره‌داران قابلیت تجزیه سلولز را ندارند، زیرا آنزیم مورد نیاز برای شکستن پیوندهای موجود در ساختار مولکولی سلولز (پیوند بتا ۱ به ۴ گلیکوزید) در این جانوران تولید نمی‌شود، بنابراین نشخوارکنندگان به کمک میکروب‌هایی که این آنزیم را تولید می‌کنند، می‌توانند مواد مغذی مورد نیاز خود را از منابع گیاهی تامین کنند. این نوع از تخمیر که به آن «تخمیر پیش‌روده» (Foregut Fermentation) می‌گوییم، در بخش‌های ابتدایی لوله گوارش صورت می‌گیرد.

تخمیر پیش‌روده به طور معمول نیاز به طی شدن یک پروسه خاص دارد، به این صورت که غذا یک‌بار جویده و بلعیده می‌شود، سپس دوباره به معده برگشته و جویده می‌شود و این فرآیند همان «نشخوار» است که منشا نام این جانواران است. در ادامه بخش‌های مختلف دستگاه گوارش نشخوارکنندگان را معرفی می‌کنیم تا پس از آن با عملکرد هر بخش بیشتر آشنا شویم.

• دهان
• مری
• معده: معده دارای چهار بخش زیر است.
  • سیرابی
  • نگاری
  • هزارلا
  • شیردان
• روده کوچک
• کور روده
• روده بزرگ

بخش‌های ساختاری معده نشخوارکنندگان

معده نشخوارکنندگان از چهار بخش تشکیل شده است به همین دلیل گاهی این موضوع به این شکل مطرح می‌شود که نشخوارکنندگان دارای چهار معده هستند. در ادامه با نام چهار بخش معده نشخوارکنندگان به ترتیب ورود غذا به آن‌ها آشنا می‌شویم.

• سیرابی
• نگاری
• هزارلا
• شیردان

هر یک از این بخش‌ها ویژگی‌های خاصی دارد که باعث می‌شود روند هضم به طور کامل انجام شود، بنابراین در ادامه با اختصاص دادن بخش‌هایی مجزا به هر یک از آن‌ها، با معده نشخوارکنندگان بیشتر آشنا می‌شویم.

سیرابی

سیرابی اولین بخش یا حفره معده نشخوارکنندگان است که در سمت چپ بدن حیوان قرار دارد و بزرگ‌ترین بخش معده نیز به حساب می‌آید. با توجه به این که سرعت غذاخوردن نشخوارکنندگان بالاست، سیرابی ظرفیت زیادی برای نگه‌داری حجم بزرگی غذا دارد؛ یعنی نشخوارکنندگان تنها چند بار غذای خود را می‌جوند و سپس بدون آن که غذا را به خوبی با دندان‌های آسیاب بزرگ خود جویده باشند، آن را با مقدار زیادی بزاق مخلوط کرده و قورت می‌دهند تا به سیرابی منتقل و ذخیره شود تا زمانی که حیوان بتواند جایی استراحت کند و مشغول نشخوار کردن غذای خود شود.

سیرابی بجز آن که محلی برای ذخیره غذا است، نوعی مخزن تخمیر نیز هست. محیط این بخش از معده نشخوارکنندگان شرایط مناسبی برای رشد و تکثیر میکروب‌های مختلف فراهم کرده است، حضور این میکروب‌ها که به تخمیر مواد غذایی و تولید «اسیدهای چرب فرار» (Volatile Fatty Acids) مشغول هستند، به این حیوانات این امکان را می‌دهد که بتوانند از تمام مواد مغذی موجود در رژیم غذایی خود استفاده کنند.

در اطراف سیرابی ماهیچه‌های قدرتمندی وجود دارند که با ورود غذا به این بخش از معده، شروع به انقباض و انبساط می‌کنند تا غذا به خوبی با میکروب‌های موجود در سیرابی مخلوط شود و به این ترتیب فرآیند تخمیر آغاز می‌شود. در طی فرآیند تخمیر، متان و کربن دی‌اکسید تولید می‌شوند که حیوان برای دفع این گازها مجبور است که آروغ بزند.

میکروب‌ها به کمک آنزیم‌هایی که تولید می‌کنند، سلولز موجود در دیواره سلولی گیاهان را تجزیه می‌کنند که نتیجه آن، تولید مولکول‌های قند است اما شکستن دیواره تنها به معنی آزاد شدن مولکول‌های گلوکز نیست، بلکه با تخریب دیواره سلولی، مواد مغذی موجود در داخل غشای سلولی نیز آزاد می‌شوند. میکروب‌ها از بعضی از این مواد برای فرآیندهای متابولیسمی خود استفاده می‌کنند و ترکیبات مختلفی مانند اسیدهای چرب فرار را می‌سازند که کمی بعدتر توسط نشخوارکنندگان جذب شده و مورد استفاده آن‌ها قرار می‌گیرند.

نگاری

به دومین بخش از معده جانوران نشخوارکننده نگاری گفته می‌شود. مقدار زیادی از غذای خورده شده توسط حیوان به همراه حجم زیادی از مایعات، از سیرابی به نگاری منتقل می‌شوند که ساختار و فعالیتی خاص دارد. در دیواره نگاری شاهد وجود تقسیمات لانه‌زنبوری هستیم، بنابراین ساختار دیواره نگاری با سیرابی متفاوت است اما این دو بخش را به طور کلی نمی‌توان دو بخش جدا از یکدیگر دانست و در حقیقت با توجه به پیوستگی آن‌ها دو بخش اول معده را به صورت «سیرابی-نگاری» (rumino-reticulum) توصیف می‌کنیم.

مهم‌ترین اتفاقی که در نگاری رخ می‌دهد این است که غذا به شکل توپ‌هایی در می‌آید که به آن نشخوار می‌گوییم. پس از مدتی که حیوان دست از غذا خوردن کشید، زمان نشخوار کردن فرا می‌رسد. در حین نشخوار کردن حیوان در محلی امن، به دور از شکارچیان مشغول استراحت می‌شود، در همین زمان قطعات ساخته شده در نگاری به دهان برمی‌گردند و حیوان مشغول جویدن آن‌ها می‌شود.

جویدن این قطعات باعث مخلوط شدن آن‌ها با بزاق شده که نتیجه نهایی آن، شکسته شدن مواد به قطعات کوچک‌تر است. این فرآیند باعث می‌شود که پس از دوباره قورت دادن مواد، سطح بزرگ‌تری در اختیار میکروب‌ها قرار داشته باشد و آن‌ها با پیگیری واکنش‌های تخمیری، به حیوان در هضم غذا کمک کنند.

هزارلا

هزارلا سومین بخش از معده جانوران نشخوارکننده است و زمانی که غذا به وسیله جویدن و فعالیت نگاری تجزیه شد، به هزارلا وارد می‌شود. بنابراین غذای وارد شده به هزارلا مسیری که در ادامه نام می‌بریم را طی کرده است.

• دهان
• مری
• سیرابی
• نگاری
• مری
• دهان
• مری
• هزارلا

در تشریح ساختار هزارلا به صفحات بافتی متعددی می‌رسیم که سطح وسیعی برای جذب آب فراهم می‌کنند. در هزارلا به وسیله عمل ماهیچه‌ها غذا بیش از پیش تجزیه می‌شود تا حیوان بتواند بخش زیادی از مواد مغذی مورد نیاز خود را تامین کند.

شیردان

شیردان یا معده حقیقی، آخرین بخش از معده نشخوارکنندگان است. در این بخش آنزیم‌های هضم‌کننده‌ای که به طور معمول در دیگران جانوران می‌بینیم، ترشح شده و فعالیت می‌کنند تا فرآیند تجزیه غذا کامل شود.

باید توجه داشت که غذا در سه بخش قبلی معده به خوبی با میکروب‌های مختلف مخلوط شده است و هنگام ورود به شیردان بخشی از این میکروب‌ها هم وارد شیردان می‌شوند که آنزیم‌های تجزیه کننده آن‌ها را نیز هدف قرار داده و تجزیه می‌کنند.

روده‌ کوچک

ادامه روند هضم مواد غذایی در روده‌ کوچک اتفاق می‌افتد و علاوه بر آن مواد مغذی نیز در روده کوچک جذب خون می‌شوند. روده کوچک دارای سه بخش است که در ادامه با عنوان آن‌ها آشنا می‌شویم.

• «دوازده» (Duodenum)
• «تهی‌روده» (Jejunum)
• «دراز‌روده» (Ileum)

روده کوچک بسیار طویل است، به طوری که طول روده کوچک بیست برابر طول بدن حیوان است. ترشحات پانکراس و کیسه صفرا به هضم مواد در روده کوچک کمک می‌کنند، بنابراین می‌توان نتیجه گرفت بخش بزرگی از فرآیند هضم در روده کوچک به پایان می‌رسد و اکثر مواد غذایی در این اندام جذب خون و سیستم لنفاوی می‌شوند تا به سلول‌های مختلف بدن برسند.

کور روده

«کور روده» (Cecum) ناحیه تلاقی روده کوچک و روده بزرگ است. در این بخش بعضی از فیبرهای هضم نشده، تجزیه می‌شوند؛ بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که حضور میکروب‌های گوارشی را در این بخش از دستگاه گوارش نیز می‌بینیم.

روده بزرگ

روده کوچک آخرین بخش از دستگاه گوارش است که مواد غذایی هضم نشده از آن گذر می‌کنند تا مدفوع تشکیل و دفع شود. میکروب‌های موجود در روده بزرگ، بعضی از این باقی‌مانده‌های غذایی را تجزیه می‌کنند اما اصلی‌ترین فعالیت گوارشی روده بزرگ جذب این مواد نیست، بلکه روده بزرگ به طور عمده مسئول جذب آب است.

مراحل نشخوار گاو

گاوها یکی از شناخته شده‌ترین نشخوارکنندگان هستند که ساختار خاص دستگاه گوارش آن‌ها باعث شده است که جزو دسته حیوانات گیاه‌خوار باشند. همانند دیگر نشخوارکنندگان معده گاوها نیز از چهار بخش سیرابی، نگاری، هزارلا و شیردان تشکیل شده است. یکی دیگر از ویژگی‌های خاص گاوها این است که تعداد دندان‌های آن‌ها به نسبت دیگر حیوانات کمتر است. ساختار خاص دهان گاوها باعث شده است که آن‌ها از زبان خود برای دسته علف و کندن آن‌ها استفاده کنند.

فیلم آموزش جانورشناسی ۱ – به زبان ساده و کاربردی در فرادرس

کلیک کنید

گاوها زمانی که اولین دسته از علف‌ها را می‌کنند، چند بار آن را جویده و سپس قورت می‌دهند تا وارد سیرابی شود که اولین بخش از معده چهاربخشی آن‌ها است. سیرابی گاوها اندازه بسیار بزرگی دارد و به همین دلیل محل مناسبی برای ذخیره غذاهای نجویده است. پس از آن که سیرابی به اندازه کافی پر شد، گاو دست از غذا خوردن می‌کشد و مکانی را برای استراحت پیدا می‌کند تا مشغول جویدن بهتر غذایی شود که در سیرابی ذخیره شده است.

در حین نشخوار کردن، گاوها غذایی که قورت دادند را دوباره به دهان برمی‌گردانند و مشغول جویدن آن می‌شوند، پس از آن که غذا به خوبی جویده شد، دوباره آن را قورت می‌دهند تا مراحل بعدی هضم را طی کند. دومین بخش معده که نگاری نام دارد در عمل نشخوار کردن اثرگذار است. در حقیقت نگاری دارای عضلاتی است که منقبض شدن آن‌ها تکه‌های غذایی یا نشخوار را در مری گاو به حرکت در می‌آورد و به سمت دهان گاو می‌فرستد.

در سیرابی گاوها میکروارگانیسم‌هایی وجود دارند که آنزیم تجزیه کننده سلولز را تولید می‌کنند و به این ترتیب دیواره سلول‌های گیاهی درهم می‌شکند و مواد مغذی سلول‌های گیاهی در سیرابی آزاد می‌شوند، دسته‌ای از این مواد در سیرابی جذب می‌شوند اما گروهی نیز با طی کردن بخش‌های مختلف لوله گوارشی خود را به روده کوچک می‌رسانند تا در آن‌جا وارد جریان خون شوند.

فضای سیرابی و نگاری کمی از یکدیگر جدا شده است و به دلیل پیوستگی نسبی که این دو بخش با یکدیگر دارند، آب و مواد غذایی به سادگی بین این دو بخش جابه‌جا می‌شوند. سومین بخش معده گاوها هزارلا نام دارد که مانند فیلتری بزرگ عمل می‌کند که مواد غذایی را در سیرابی نگه می‌دارد، در حالی که به آب اجازه می‌دهد که به سادگی عبور کند. با باقی‌ماندن مواد غذایی درون سیرابی، باکتری‌های موجود در این بخش معده فرصت بیشتری برای تجزیه سلولز دارند و به این ترتیب میزان بیشتری از مواد مغذی سلول‌های گیاهی آزاد شده و در اختیار بدن قرار می‌گیرد.

پس از آن که ذرات غذا به اندازه کافی تجزیه شدند، می‌توانند از هزارلا بگذرند و خود را به شیردان برسانند که به عنوان معده اصلی نیز شناخته می‌شود. شیردان مانند معده دیگر حیوانات و انسان، مسئول تولید و آزادسازی اسید، آنزیم‌های مختلف و ترکیباتی است که به تجزیه بیشتر مولکول‌ها کمک می‌کنند. پس از اعمال اثر این مواد، غذا وارد روده کوچک می‌شود تا مواد مغذی آن جذب خون شود.

فعالیت‌های مختلف لوله گوارش

دستگاه گوارشی مانند هر دستگاه دیگری که در بدن جانداران وجود دارد، بخش‌های مختلفی دارد که عملکرد هماهنگ آن‌ها با یکدیگر مواد مغذی مورد نیاز بدن برای زنده ماندن را تامین می‌کند. در ادامه با تعدادی از این فعالیت‌های لوله گوارشی به صورت جداگانه آشنا می‌شویم و سپس بخش‌هایی مجزا را به توضیح آن‌ها اختصاص می‌دهیم.

• آروغ زدن
• نشخوار کردن
• حرکت مواد غذایی در سیرابی
• تولید بزاق
• استفراغ
• هضم مواد مغذی انرژی‌زا در سیرابی
• مصرف نیتروژن با منشا پروتئینی و غیر پروتئینی در سیرابی
• تولید ویتامین

برای بررسی هر یک از این موارد، گاوها را به عنوان نمونه بررسی خود قرار خواهیم داد و روند‌ هر یک از این فعالیت‌های مختلف لوله گوارش را در مورد این نوع حیوان نشخوارکننده توضیح می‌دهیم.

آروغ زدن

در طی فرآیند هضم در هر ساعت حدود ۳۰ الی ۵۰ لیتر گاز در سیرابی تولید می‌شود که بخش اعظمی از این گازهای تولیدی کربن دی‌اکسید و متان هستند. گاوها برای جلوگیری از نفخ باید این گازهای تولید شده را خارج کنند، به همین دلیل در شرایط عادی، تورم ناشی از تولید گازها باعث می‌شود که گاو آروغ بزند و آن‌ها را از راه دهان خود آزاد کند.

نشخوار کردن

گاوها در طی روز حدود ۳۵ الی ۴۰ درصد از زمان خود را به نشخوار کردن یا جویدن مجدد غذا اختصاص می‌دهند. مدت زمانی که حیوان به نشخوار کردن اختصاص می‌دهد، وابسته به رژیم غذایی است؛ برای مثال در صورتی که وعده غذایی خورده شده دانه یا غذاهای خرد شده باشد، نیازی به صرف زمان طولانی برای نشخوار کردن نیست، اما اگر وعده غذایی حیوان تشکیل شده از علوفه‌ بلند باشد، ممکن است گاو چندین ساعت را صرف نشخوار کند تا سیستم گوارشی او قادر به هضم درست وعده غذایی باشد.

گاوهای بالغ در هنگام غذا خوردن، زمان کمی را صرف جویدن آن می‌کنند و در اصل غذا خوردن آن‌ها بسیار سریع است؛ بنابراین در هنگام استراحت، غذایی که در سیرابی ذخیره و نرم شده است را دوباره می‌جوند تا به قطعات کوچک‌تری تبدیل بشود که هضم آن ساده‌تر است. این موضوع برای میکروب‌های تخمیرکننده نیز شرایط مطلوب‌تری برای هضم سلولز دیواره سلولی فراهم می‌کند.

حرکت مواد غذایی در سیرابی

سیرابی پیوسته در حال انقباض و حرکت است، به طور که می‌توان گفت در گاوهای بالغ دفعات انقباض سیرابی یک الی دو بار در هر دقیقه است. در صورتی که سیرابی یک حیوان انقباضات ضعیفی داشته باشد، می‌توان این موضوع را نشانه‌ بیماری در نظر گرفت. شدت اهمیت این انقباضات دلایل متفاوتی دارد که در ادامه آن‌ها توضیح می‌دهیم.

• مخلوط کردن ترکیبات مختلف موجود در سیرابی
• اضافه کردن میکروب‌ها به ماده غذایی جدید
• کاهش شناوری ترکیبات جامد
• خارج کردن ترکیبات از سیرابی

تولید بزاق

غدد بزاقی یک گاو می‌توانند در طول روز حدود ۵۰ الی ۸۰ لیتر بزاق را ساخته و به سیرابی ترشح کنند. این میزان بالای تولید بزاق در گاوها نشان‌دهنده اهمیت بسیار زیاد بزاق و کاربرد آن دارد که در ادامه این کاربردها را به صورت موردی توضیح می‌دهیم.

• مایع مورد نیاز برای میکروب‌ها را تامین می‌کند.
• باعث گردش منظم و مستمر نیتروژن و دیگر مواد معدنی می‌شود.
• از سیرابی محافظت می‌کند. بزاق، pH محیط سیرابی را در بازه ۶‎‎٫۲ الی ۶٫۸ نگه می‌دارد که pH مطلوب برای هضم علوفه و خوراک است.

استفراغ

گاوها به ندرت استفراغ می‌کنند، اما گاهی بعضی مواد غذایی باعث تحریک فرآیند استفراغ در آن‌ها می‌شود. بعضی گیاهانی که به طور طبیعی در چراگاه‌ها می‌رویند، مانند علف‌های هرز، دارای ترکیباتی هستند که با عنوان «آلکالوئید‌ها» (Alkaloids) شناخته می‌شوند. آلکالوئیدها می‌توانند باعث استفراغ شوند، به همین دلیل انتخاب چراگاهی که گیاهان آن مناسب تغذیه دام باشند یکی از نکاتی است که دامداران در نظر می‌گیرند.

هضم مواد مغذی انرژی‌زا در سیرابی

میکروب‌های سیرابی کربوهیدرات‌های ساده و پیچیده را تجزیه کرده و به اسیدهای چرب فرار تبدیل می‌کنند. اکثر اسیدهای چرب فرار تولید شده مواردی هستند که در ادامه نام می‌بریم.

• استیک اسید
• پروپیونیک اسید
• بوتیریک اسید

فیلم آموزش آشنایی با بیوشیمی عمومی (رایگان) در فرادرس

کلیک کنید

این اسیدهای چرب فرار ۵۰ الی ۷۰ درصد انرژی مورد نیاز گاو را تامین می‌کنند. رژیم غذایی می‌تواند بر میزان تولید اسیدهای چرب فرار توسط میکروب‌های سیرابی اثر بگذارد، برای مثال در ادامه با شرایط مختلف مواد غذایی مصرفی گاو و میزان انرژی تولیدی آشنا می‌شویم.

• رژیم غذایی غنی از علوفه باعث می‌شود که حدود ۶۰ الی ۷۰ درصد اسید چرب تولید شده، استیک اسید باشد. ۳۰ الی ۴۰ درصد باقی‌مانده نیز بین دو اسیدچرب دیگر به طور مساوی تقسیم نمی‌شود، یعنی پروپیونیک اسید حدود ۱۵ الی ۲۰ درصد و بوتیریک اسید ۵ الی ۱۵ درصد از سهم کلی اسیدچرب فرار تولید شده را به خود اختصاص می‌دهند.
• مصرف بیشتر دانه‌ها یا علوفه آسیاب شده می‌تواند درصد تولید اسیدهای چرب را تغییر بدهد، به طوری که درصد تولید استیک اسید تا حدود ۴۰ درصد کاهش می‌یابد و میزان تولید پروپیونیک اسید نیز به حدی افزایش می‌یابد که ۴۰ درصد از اسیدهای چرب ساخته شده توسط میکروب‌ها پروپیونیک اسید خواهند بود.

میکروب‌های سیرابی حدود ۳۰ الی ۵۰ درصد فیبرهای موجود در غذای حیوان، یعنی سلولز و همی‌سلولز را تجزیه می‌کنند. بیش از ۶۰ درصد نشاسته نیز با توجه به نوع غذا و سرعت حرکت غذا در سیرابی تجزیه می‌شود، با این درصدها می‌توان گفت که بخش بزرگی از قندهای موجود در رژیم غذایی در سیرابی تجزیه می‌شوند. اسیدهای چرب فرار با ورود به گردش خون، خود را به بافت‌های مختلف بدن می‌رسانند و به این ترتیب سلول‌های مختلف از آن‌ها به عنوان منبع انرژی برای اهداف زیر استفاده می‌کنند.

• حفظ و پایداری
• رشد
• تولیدمثل
• تولید شیر

مصرف نیتروژن با منشا پروتئینی و غیر پروتئینی در سیرابی

تمام پروتئین‌های ماده غذایی در سیرابی تجزیه نمی‌شوند. پروتئین در طی فرآیند تخمیر به آمونیاک، اسیدهای آلی، آمینواسیدها و محصولات دیگری تبدیل می‌شود. در حدود ۴۰ الی ۷۵ درصد پروتئین‌های طبیعی موجود در مواد غذایی مصرفی در سیرابی تجزیه می‌شود که این مقدار نیز به عواملی بستگی دارد که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.

• میزان انحلال‌پذیری پروتئین
• مقاومت پروتئین در برابر تجزیه
• سرعت عبور ماده غذایی از سیرابی

در کنار تجزیه پروتئین، منابع نیتروژن غیرپروئینی نیز آمونیاک تولید می‌کنند. در ادامه تعدادی از این منابع را به عنوان مثال نام می‌بریم.

• اوره
• نمک‌های آمونیوم
• نیترات‌ها

میکروب‌های موجود در سیرابی به آمونیاک برای رشد و تولید پروتئین نیاز دارند، آن‌ها آمونیاک و اسیدهای آلی را به آمینواسیدها تبدیل می‌کنند تا پروتئین‌ها و آنزیم‌های مختلف را بسازند. در صورتی که میزان آمونیاک تولیدی بیش از حد مورد نیاز میکروب‌ها باشد، اکثر آن جذب گردش خون می‌شود و بخشی از آن نیز به بخش‌های پایین در لوله گوارش منتقل شده و در آن بخش‌ها جذب خون می‌شود. پروتئین‌های تجزیه نشده در سیرابی و پروتئین‌های میکروبی به شیردان و روده کوچک منتقل می‌شوند تا در این بخش‌های دستگاه گوارش تجزیه و جذب شوند.

تولید ویتامین

میکروب‌های سیرابی تولیدکننده دو ویتامین K و B نیز هستند. آن‌ها برای رشد و حفظ سلامت حیوان این ویتامین‌ها را تولید می‌کنند.

سیستم گوارش گوساله

در هفته‌های ابتدایی پس از تولد گوساله‌ها سه بخش ابتدایی معده یعنی سیرابی، نگاری و هزارلا هنوز به طور کامل توسعه نیافته‌اند و بزرگ‌ترین بخش معده آن‌ها شیردان است. در این بازه زمانی سیرابی فعالیتی ندارد که همین موضوع باعث می‌شود گوساله‌ها نتوانند بعضی از مواد غذایی که گاوها به راحتی هضم می‌کنند را به عنوان ماده غذایی مصرف کرده و آن را هضم کنند.

سیرابی تا زمانی که گوساله‌ها از شیر مادر خود برای تغذیه استفاده می‌کنند، به طور کامل رشد نمی‌کند. زمانی که گوساله‌ها شروع به مصرف علف و بوته‌های گیاهان می‌کنند، جمعیت میکروبی موجود در سیرابی و نگاری آن‌ها افزایش می‌یابد.

جدول سیستم گوارش نشخوارکنندگان

منشا واژه «نشخوارکننده» دستگاه گوارش خاص این حیوانات است که به آن‌ها توانایی تجزیه سلولز را داده است، این ویژگی از این جهت خاص است که به طور کلی مهره‌داران قابلیت تولید آنزیم تجزیه‌کننده پیوندهای بین گلوکز‌های سازنده سلولز را ندارند و فیبرهای سلولزی در دستگاه گوارش هیچ مهره‌داری تجزیه نمی‌شود، بجز نشخوارکنندگان که به دلیل ساختار دستگاه گوارش خود می‌توانند از حضور میکروب‌های تجزیه‌کننده سلولز استفاده کنند و مواد مغذی مورد نیاز خود را از گیاهان به دست آورند.

در این بخش قصد داریم به کمک یک جدول تمام بخش‌های دستگاه گوارش گاو را به عنوان یکی از شناخته‌شده‌ترین نشخوارکنندگان معرفی کنیم.

چه حیواناتی نشخوار می‌کنند؟

حدود ۲۰۰ گونه مختلف از جانوران جزو دسته نشخوارکنندگان قرار می‌گیرند که گروهی از آن‌ها مانند گاوها اهلی هستند، در حالی که گروهی دیگر مانند زرافه‌ها حیواناتی غیراهلی یا وحشی هستند. در ادامه مثال‌های بیشتری از نشخوارکنندگان را نام می‌بریم.

• بزها
• گوزن‌ها
• گوسفندها
• شترها
• بوفالوها
• گاوها

یادگیری میکروب‌شناسی با فرادرس

میکروب‌ واژه‌ای است که به موجود زنده‌ای اشاره دارد که ابعادی بسیار کوچک دارد و برای مشاهده آن باید از میکروسکوپ استفاده کرد. اندازه کوچک میکروب‌ها باعث پدید آمدن چالش‌های متنوعی در راه مطالعات تحقیقاتی مرتبط با آن‌ها می‌شود اما امروزه با استفاده از روش‌های بسیار پیشرفته آزمایشی، آزمایش‌های میکروبی با مشکلات کمتری همراه هستند.

با توجه به طیف گسترده میکروب‌ها آن‌ها را می‌توان هم عامل بسیاری از بیماری‌ها دانست و هم می‌توان میکروب‌ها را به عنوان بهترین راه‌حل‌های بسیاری از فرآیندهای صنعتی شناخت، به عنوان مثال می‌توان از میکروب‌های خاصی برای خالص‌سازی سنگ‌های معادن مختلف استفاده کرد، در این مطلب نیز با تاثیر میکروب‌های سیرابی در فرآیند هضم مواد غذایی آشنا شدیم. بنابراین میکروب‌ها را می‌توان ارگانیسم‌هایی به حساب آورد که گروهی از آن‌ها مفید و گروهی نیز مضر هستند.

یادگیری نکات مربوط به حیات در سطح میکروسکوپی پیچیدگی‌های خاصی دارد که برای افزایش سرعت تسلط بر آن‌ها می‌توان از فیلم‌های آموزشی استفاده کرد. فرادرس با نیازسنجی اصولی و علمی فیلم‌ها آموزشی متنوعی تولید و منتشر کرده است که به هر کدام به بخشی از نیازهای علم‌آموزان پاسخ می‌دهند، در ادامه تعدادی از آن‌ها را به شما معرفی می‌کنیم.

• فیلم آموزش جامع و با مفاهیم کلیدی میکروبیولوژی صنعتی فرادرس
• فیلم آموزش جامع و کاربردی آزمایشگاه میکروبیولوژی ۱ فرادرس
• فیلم آموزش میکروبیولوژی پزشکی فرادرس
• فیلم آموزش جامع و با مفاهیم کلیدی بیوتکنولوژی میکروبی فرادرس

رشد و تکامل دستگاه گوارشی نشخوارکنندگان

نشخوارکنندگان نابالغ مانند گوساله‌های جوان که سنی حدود ۲ الی ۳ ماه دارند را با توجه به فعالیت دستگاه گوارش آن‌ها نمی‌توان نشخوارکننده به حساب آورد. در حقیقت در ماه‌های اولیه زندگی، نشخوارکنندگان از شیر مادر استفاده می‌کنند که باعث می‌شود سیرابی به اندازه مناسب خود نرسد و آن‌ها نیز برای تامین نیازهای خود نیازی به استفاده از میکروب‌های گوارشی و به دنبال آن سیرابی نداشته باشند.

فیلم آموزش جنین شناسی مقایسه ای جانوران + نکات و مفاهیم مهم در فرادرس

کلیک کنید

نشخوارکنندگان نابالغ ابتدا باید فرآیند رشد سیرابی، نگاری و هزارلا را طی کنند که این فرآیند شامل افزایش اندازه و افزایش میزان عضلات این بخش‌ها است. در هنگام تولد یک گوساله، بزرگ‌ترین بخش معده او، شیردان است، به طوری که حدود ۵۰ درصد از کل ناحیه معده به شیردان اختصاص داده شده است. در مورد ۵۰ درصد باقی‌مانده نیز باید گفت که ۳۵ درصد به سیرابی و نگاری و ۱۴ درصد به هزارلا تعلق دارد.

با رشد گوساله، سه بخش ابتدایی معده نیز بزرگ می‌شوند و درصد بیشتری از حجم معده حیوان را به خود اختصاص می‌دهند به طوری که در گاوهای بالغ درصد فضای اشغال شده توسط هر یک از بخش‌های معده به شرح زیر است.

• شیردان: ۲۱ درصد
• سیرابی و نگاری: ۶۲ درصد
• هزارلا: ۲۴ درصد

جمع‌بندی

در این مطلب از مجله فرادرس با نشخوارکنندگان آشنا شدیم که گروهی از پستانداران سم‌دار هستند و از جمله شناخته شده‌ترین نشخوارکنندگان می‌توان به حیواناتی اهلی مانند گاوها و گوسفندان اشاره کرد. حیوانات غیراهلی مانند زرافه‌ها و آهوها نیز جزو دسته نشخوارکنندگان هستند.

مهم‌ترین وجه‌ تمایز نشخوارکنندگان، دستگاه گوارشی خاص آن‌ها است که دارای معده‌ای با چهار بخش مجزا است. حضور میکروب‌های تخمیرکننده در دستگاه گوارش و ساختار خاص معده به نشخوارکنندگان اجازه می‌دهد که سلولز دیواره سلولی گیاهان را تجزیه کند و به این ترتیب این حیوانات می‌توانند از تمام مواد مغذی موجود در رژیم غذایی خود بهره ببرند. بخش‌های سازنده معده را با عناوین زیر می‌شناسیم.

1. سیرابی
2. نگاری
3. هزارلا
4. شیردان

نشخوارکنندگان در ابتدا غذای خود را خوب نمی‌جوند بلکه برای افزایش سرعت غذا خوردن، تنها چند بار آن را جویده و قورت می‌دهند. غذا با ورود به سیرابی با میکروب‌های مختلفی که در این بخش از معده وجود دارند مخلوط می‌شود. سپس در نگاری به صورت تکه‌هایی در می‌آید که به دهان برمی‌گردند و حیوان در زمان استراحت مشغول جویدن آن‌ها می‌شود. با قورت دادن مجدد این تکه‌های غذایی، غذا وارد هزارلا و در نهایت شیردان می‌شود که به عنوان معده حقیقی شناخته می‌شود.