Метаболическая мельница

- Кажется, вы опять собираетесь говорить о кормах? Лучше бы сказали мне: права или нет моя жена, решительно отказываясь покупать кур в магазине? Она утверждает, что они не так вкусны, как рыночные...

- Верно. Если не принять соответствующих мер, то куры и индейки, выращенные на крупных промышленных птицефабриках, действительно не будут отвечать изысканному вкусу. Виновата стерильность производства. Она не допускает Заражения птицы некоторыми видами бактерий, синтезирующих особые вещества, которые и придают курятине тонкий вкус. Ну а первопричиной здесь является метаболическая мельница.

Метаболической мельницей в физиологии животных принято называть совокупность процессов усвоения разложения питательных веществ, синтеза новых соединений и превращения энергии...

В принципе пищевые потребности всех живых существ одинаковы: о них мы уже говорили в начале книги. Удовлетворяются они за счет веществ трех категорий. К первой относятся вещества - источники энергии; их требуется несколько граммов в день на каждый килограмм собственного веса. Вторая категория -- белки, идущие на построение органических молекул тела; их нужно по нескольку миллиграммов на тот же килограмм. И, наконец, веществ третьей категории нужно еще меньше, несколько микрограммов; это витамины и коферменты, факторы роста.

На этом, однако, и заканчивается сходство в пищевых потребностях животных, которые, нуждаясь в одних и тех же продуктах, очень сильно отличаются по способности использовать их. Например, вещество, играющее необходимейшую роль витамина для одного животного, может не представлять никакой ценности для другого. Петух с громадной пользой для себя глотает куски булыжников, а попробуйте-ка натолкать их в желудок поросенку...

Типы питания домашних животных сложились задолго до того, как человек принял на себя обязанности их кормильца. Сложились они под влиянием условий жизни, резко отличных у одних видов от других. Учитывать это обстоятельство приходилось уже довольно давно. Так, в начале прошлого столетия одно из первых русских руководств по животноводству замечало, что «все наши домашние животные, исключая собаку, питаются произрастаниями земной поверхности, которые весьма многоразличиы... Если бы мы всегда могли давать нашим домашним животным тот корм, который им от природы назначен, посему для них лучший и здоровейший, то кормление и содержание их было бы весьма просто. Но как обстоятельства всего хозяйства требуют, чтобы многие остатки назначаемы были в корм животным, как, например, барда и пр., то и самое кормление стало сложнее и требует большой осмотрительности».

Метаболическая мельница

К нашему счастью, все домашние животные еще до того, как стали домашними, уже привыкли к достаточно разнообразной пище. Развитие животноводства существенно осложнилось бы, если бы ориентировалось на строго специализированную диету: представьте себе свинью, питающуюся исключительно кедровыми шишками и более ничем...

Впрочем, от неразборчивости скота к корму животноводу мало радости, иногда даже горе - особенно когда вступает в силу пословица «голод не тетка».

России, например, вплоть до 20-х годов нынешнего столетия скот нередко подкармливали «пареной во-своего рода чаем из сена пополам с помоями, древесным сеном» - листвой деревьев. Или, более того, навозом в запаренном и слегка сдобренном мукой виде. Естественно, что подобные «питательные вещества» активно способствовали распространению болезней, отравлениям и падежу.

Вернемся, однако, к проблемам пищеварения.

Начинается оно уже практически во рту: здесь измельчаются крупные частицы корма и перемешиваются со слюной. Слюны выделяется очень много. Травоядные фабрикуют ее в гигантских количествах - до 10 процентов от собственного веса в течение суток! Это означает, что вполне зрелая корова производит ее по 50- 60 килограммов ежесуточно. Продукты этой колоссальной слюнофабрики не только принимают участие в пищеварении, но и действуют как смазка: слишком уж много приходится жевать. Отсюда-то и вытекает научно-физиологическое обоснование лозунга, начертанного И. Ильфом и Е. Петровым в «Двенадцати стульях»: «Тщательно пережевывая пищу, ты помогаешь обществу!» И домашние животные действительно приносят обществу неоценимые услуги, тщательно перемалывая все, что кладут им в кормушки.

Исключение составляет птица. Зубов у нее нет. Поэтому она жует желудком. Еще вышеупомянутый Спалланцани установил, что сила мускулов желудка курицы настолько велика, что растирает в порошок орехи и стеклянные шарики, шлифует гранит и сплющивает монеты и свинцовые трубки (все названные предметы дотошный естествоиспытатель настойчиво заталкивал в горло экспериментальным несушкам). Именно поэтому птицы и глотают камни: они помогают перетирать жесткие зерна. Правда, последние, прежде чем попасть в желудок, на некоторое время задерживаются в расширенной части пищевода - в зобе. Поклевав немного, курица всегда тянется к воде. Влага, попавшая в зоб вместе со слюной, несколько размягчает твердый корм, составляющий основу птичьего рациона, и снижает расходы энергии на ее перетирание желудком.

Функции воды в пищеварительном процессе состоят не только в размягчении, но и в растворении пищи. Ведь все химические реакции, идущие в желудочно-кишечном тракте, протекают в растворах. В этом отношении между животным и растением нет принципиальной разницы: и те и другие питаются исключительно бульонами. Все же нерастворимое в воде немедленно из организма изгоняется... если только не остается в виде малоприятных скалистых образований где-нибудь в печени или в другом подходящем месте.

Не следует думать, что куриный желудок - особое исключение из типовой системы. Конструктивно желудки животных выполнены, конечно, очень разнообразно. Однако любой из них умеет в большей или меньшей степени сжиматься и расширяться, оказывая дополнительное механическое воздействие на пищу. И все же основная его задача состоит не в перемалывании, а в химическом превращении попавших в него предметов.

Собственно пищеварением следует называть процесс расщепления, разрушения крупных, нерастворимых молекул питательных веществ на более простые, растворимые соединения. Только такие соединения и могут пройти сквозь слизистую оболочку стенок желудочно-кишечного тракта и поступить в кровь и лимфу. Поэтому-то они. и являются исходными продуктами для вышеупомянутой метаболической мельницы. Что же касается механизма операции расщепления, то он может иметь химическую или микробиальную природу.

Химическое воздействие на попавший в желудок корм осуществляется с помощью ферментов пищеварительного сока. Это универсальные вещества, способные в кратчайшие сроки разрушить самые разнообразные предметы. Что это действительно так, подтверждает небезуспешный опыт одного экстравагантного австралийского джентльмена, поклявшегося съесть собственную автомашину в течение всего лишь трех месяцев.

Сила химического воздействия ферментов удивительна: они во многом превосходят такие сильнейшие растворители, как царская водка или серная кислота. Одновременно ферменты выполняют роль катализаторов, ускорителей химических процессов. При этом действенность и надежность их настолько велики, что современной химической промышленности остается лишь мечтать о веществах с подобными качествами.

Судите сами: метаболическая мельница и предшествующие ей процессы расщепления позволяют заменять белковые структуры тела с огромной скоростью. Так, период полуобновлеиия белков у крысы составляет 17 дней, у крупных животных и человека - 50-80 дней.

Но это только в среднем. Швейцарский ученый Дж. Ландис в 1968 году в опытах на козах доказал, что всего лишь за сутки обновляется следующее количество белков различных тканей их тела: стенка желудка - 45 процентов, костный мозг - 28, печень - 15, почки - 13, сер. дечная мышца - 3,5, мозг - 2,3 процента. Таким образом, можно утверждать, что благодаря колоссальной скорости обмена веществ в живом организме коза каждые 30 суток получает новое сердце, а всего через 43,5 дня, нужно это ей или нет, - новые мозги...

- Вот это мельница! Нам бы с вами такую! У меня ведь, знаете ли, желудок...

- Мне кажется, вы слишком торопитесь с заключениями. Не следует предаваться излишним восторгам по поводу «законченной стройности» пищеварительного аппарата наших домашних животных. Тем более что на его задачи мы сейчас смотрим вовсе не так, как пятьдесят-шестьдесят лет назад. Вот, например, как вы думаете, что мы делаем, когда кладем корм в кормушку?

- Ну... кормим корову.

- Ошибаетесь. Действительно мы кормим, но... нe корову.

Успехи микробиологии в конце XIX-начале XX века быстро привели к открытию целого мира мелких существ, безбедно живущих внутри других, более крупных. Одним из наиболее плотно заселенных мест оказался желудочно-кишечный тракт жвачных животных. Всего лишь в одном грамме содержимого желудка коровы насчитывают 10 миллиардов бактерий и миллион простейших организмов (инфузорий).

Естественно, что подобная плотность внутрижелу-дочного населения не может не оказывать заметного влияния на жизнь хозяина. Поэтому сразу же после того, как ученые произвели тщательную перепись этого населения, они принялись за изучение той роли, которую оно играет в процессах пищеварения.

Задача оказалась тяжелой, ведь состав жителей коммунальной желудочно-кишечной квартиры сильно колеблется в зависимости от получаемого животным корма, его возраста и ряда других условий. Динамически-равновесный мир существ, обосновавшийся в чреве коровы, едва ли не так же сложен и противоречив, как и мир больших зверей и птиц, обитающих где-нибудь в африканской саванне. Изучить же его в природном состоянии оказалось еще труднее: одно дело исследовать привычки пасущейся в степи антилопы, другое - изучить интимную жизнь инфузории «туфельки», резвящейся внутри бараньего желудка.

Метаболическая мельница-2

Примерно с начала 50-х годов для проведения подобных наблюдений стали применять специальные модели желудка - искусственный рубец. Затем использовали методику стерилизации животных, в соответствии с которой все представители фауны и флоры, свившие уютное гнездо в коровьей утробе, принудительно умерщвлялись. Кормили подопытное животное «обезвреженным кормом», после чего результаты откорма сравнивали с последствиями обычного нестерильного питания. Поскольку число видов обитателей желудка достаточно велико, приходилось последовательно выяснять роль каждого. Для этого устраивали охоту вначале на один иэ видов и изгоняли его, потом на другой и т. д. Оказалось также удобным производить преднамеренное заражение предварительно стерилизованного пищеварительного аппарата каким-либо определенным видом микро организмов.

Результаты оказались прямо-таки потрясающими. Выяснилось, что значительная часть домашних животных, так сказать, в чистом виде практически не существует: есть сообщество коровы и живущих внутри нее Микроорганизмов. Причем ни она без них, ни они без ее обходиться не могут. Взаимосотрудничество между ними настолько тесное, что просто непонятно, как могли появиться на свет независимо друг от друга коровы и живущие внутри их микробы.

Описанный тесный симбиоз коровы и ее сожителей-л явление, чрезвычайно полезное для человека. Дело в том, что ни одно животное в мире еще не научилось самостоятельно вырабатывать вместе с пищеварительным соком такие вещества - энзимы, которые способствовали бы расщеплению грубой клетчатки растений: (исключение составляют улитки). А вот жвачные со своими друзьями-внутрижителями это делать могут.

Существенным отличием жвачных от других видов животных является многокамерность их желудка. У коровы этих камер четыре: рубец, сетка, книжка и сычуг. Наибольший объем занимает рубец (85 процентов от общего). Вместимость его потрясающа: в него можно «положить» сразу почти полтора центнера пищи! Однако это не просто склад, но и колоссальная фабрика, нз которой работают микроорганизмы. Они интенсивно выделяют ферменты, которые могут расщепить любую клетчатку. Именно поэтому, например, колючки кажутся верблюду безусловно съедобным и вкусным блюдом, а нам - просто колючками.

Не следует, впрочем, полагать, что из-за микробов работяг корове совсем нечего делать, а остается лишь запихивать внутрь себя хорошие порции травы. Напротив, жизнь у нее достаточно тяжелая.

Прежде всего необходимо подвергнуть попавший в а рубец корм усиленному перемешиванию. Для этого следует обеспечить ритмические сокращения стенок желудка. Но корова - не петух, она не может очень сильно «жевать» желудком. Приходится периодически отправлять корм назад в ротовую полость и приниматься за жвачку (на это, как мы помним, корова затрачивает ровно третью часть жизни). В результате такой многократной обработки, смачивания слюной и воздействия микроорганизмов около 70 процентов грубого корма, н съеденного коровой, усваивается в рубце. Весь он превращается в легкоусвояемый микробиальный белок (и, таким образом, животное спокойно съедает своих квартирантов), а также в растворимые и газообразные соединения. Эти последние всасываются в кровь или теряются при отрыгивании.

Благодаря действию выделяемых микроорганизмами веществ прочные ткани «скелета» растений становятся более рыхлыми, утоньшаются, содержимое клеток скелета высвобождается и легко поддается воздействию пищеварительных ферментов животного. Удивительного здесь ничего нет: в корове живущие бактерии еще не самые сильнодействующие. В последнее время обнаружены микроорганизмы, избравшие себе основным источником питания... изделия микроэлектроники. Они с большим аппетитом съедают миниатюрные приборы и токопро-водящие сети и вовсе не страдают несварением желудка!

Другим, пожалуй, еще более ценным качеством жвачных являются некоторые особенности использования ими белковых продуктов. Именно они приводят к доминирующему положению крупного рогатого скота в животноводстве. Дело в том, что для «белкового строительства» (точнее - ремонта) необходимы кирпичи. О них мы уже говорили - это аминокислоты. Однако производить их животные не умеют: этому «обучены» только растения и микроорганизмы. Они, и только они, могут продуцировать незаменимые аминокислоты из простых азотистых соединений типа нитратов. Все остальное живущее на Земле получает эти кирпичи уже в готовом виде.

Вывод не из приятных: все сказанное означает, что человечество, уже давно страдающее от белковой недостаточности, имеет очень серьезного конкурента, который так же остро нуждается в незаменимых аминокислотах. Этим конкурентом являются наши домашние животные. Сейчас они «объедают» около половины площадей зерновых культур. Помимо этого, мы вынуждены заботиться, чтобы стада получали корм с достаточным количеством белка. Между тем вы помните о низком КПД животного: на килограмм привеса требуется несколько килограммов корма, который можно было бы использовать по прямому назначению - для собственного питания. Беда еще в том, что животное не может полностью усвоить весь тот белок, который мы ему выделяем из «собственного кармана». Примерно 30 процентов его теряется из-за несбалансированности корма по его аминокислотному составу. Ведь для синтеза белка организму Р уются все аминокислоты, причем в строгой пропорции друг по отношению к другу. Если пропорция нарушается, то оказавшиеся «в излишке» аминокислоты выбрасываются из реакции, а следовательно, и из организма. Конечно, составить сбалансированный рацион можно, но вы вскоре убедитесь, как это трудно.

Неудивительно поэтому, что животноводы уже довольно давно задумывались о том, как бы устранить конкуренцию домашних животных и перевести их на искусственный рацион, например, на пищевые, а еще лучше - промышленные отходы: благо их становится все больше. Немудрено, что в этой связи самое пристальное внимание обратили на себя жвачные: ведь исстари их кормили самым грубым и зачастую необычным кормом, В России им, например, периодически скармливали coломенные крыши хат. И, представьте, от этого скот да-леко не всегда «протягивал ноги»!

Оказалось, что жвачные действительно ничем не угрожают растущему человечеству: у нас и у них могут быть совершенно различные источники питания вообще и белкового в частности. А «виноваты» в этом все те же бактерии. Ведь они, по существу, являются растениями, обмен веществ у них тот же, что и у всех растений, и значит, они способны строить белки собственного тела из содержащих азот соединений небелковой природы так же, как это делает пшеница в поле. Следовательно, как только в рубец попадают какие-либо подобные вещества, так бактерии принимаются за дело и строят из них собственные белковые организмы. Они-то и являются основой питания жвачных.

Существенно помогают делу и инфузории. Эти npостейшие животные не могут превращать небелковые вещества в белковые. Но зато они с удовольствием закусывают бактериями и тем самым трансформируют растительный белок в животный. В ходе пищеварения, перемещаясь из рубца в следующие отделы желудка, инфузории буквально перетираются в тончайшую кашицу, которая легко всасывается и усваивается. И, таким образом, корова, вопреки общераспространенному мнению, является не только травоядным, но и плотоядным животным.

В рубце расщепляется 60-80 процентов всех белков, потребляемых жвачным животным. Образовавшийся в процессе расщепления - синтеза микробиальный белок более полноценен, чем исходный растительный. Он содержит все незаменимые аминокислоты и многие внЯ тамины, попутно выделяемые микробами. Благодаря этому корова при случае не отказывается закусить не только самыми грубыми кормами, но и вовсе уж, казалось бы несъедобными вещами. А это, согласитесь, уже совсем интересно: раз мы сами не прочь отведать синтетической икры, то почему бы не приучить к синтетике корову?

Правда, большинство специалистов считает, что в настоящее время синтетика не сможет существенно помочь в решении проблемы подъема продуктивности скота. А проблема очень важна. Вспомните, что корова ежедневно выбивается из сил, работая на своеобразном энергетическом пределе, обусловленном «пределом жеваний». Поэтому-то пастбищная корова и не может преодолеть барьера продуктивности без подкрепления концентратами.

Все вышеизложенное заставляет развивать два совершенно противоположных направления в кормлении жвачных животных. Первое ориентирует на грубый корм, второе - на повышенноконцентратный рацион, не без оснований полагая, что промышленное скотоводство станет высокодоходной отраслью только в случае резкого увеличения продуктивности животных.

Однако вот вопрос: поскольку корова искони привыкла к сену да соломе, то не будет ли ей (читай - ее бактериям и инфузориям) плохо от чересчур питаельных блюд? Вопрос резонный. Проблема, как научить крупный рогатый скот есть более концентрированные корма, едва ли не более важная, чем проблема утилизации разных грубых сельскохозяйственных и промышленных отходов. И, безусловно, не менее сложная: ведь вся история эволюции жвачных писалась на пастбище.

Решение, конечно, не в том, как бы приучить корову к «хлебному столу». Можете не сомневаться: если предложить ей выбор между ним и соломой, то она предпочтет хлеб. И будет есть его с аппетитом. К. сожалению, подобное гурманство не приводит к добру.

Прежде всего излишне высокое содержание концентратов в корме снижает жирность молока. Зато приводит к отложению жира. А ожирение - штука плохая: является склонность к одышке (хорошо еще, что многоэтажные коровники пока сравнительно редкое явление!), нарушается обмен веществ, развиваются различные болезни. Как следствие - сокращение продолжительности жизни (полная аналогия с людьми: толстяки живут в среднем на 7 лет меньше сохраняющих талию). В принципе, если речь идет об откорме на мясо-продукты, то ранняя смерть не беда: бычок попадет над мясокомбинат значительно раньше, чем у него разовьется какой-нибудь паракетоз рубца или абсцесс печени. Другое дело - хорошая корова. Ей бы еще жить да доиться, а тут начинаются напасти типа ущемлении желудка, запора или, наоборот, поноса, или, того хуже, - извращения аппетита (опять аналогия с любителями экзотических яств). Конечный результат один - снижение удоев и... все тот же мясокомбинат.

Ответственность же за все несут те же микроорганизмы. При концентратном кормлении они остаются безработными. Разрыв дипломатических отношений с ними без последствий не проходит. Не удается их и выселить с занимаемой жилплощади; остается одно - изменить тип пищеварения. Например, сконцентрировать его не в рубце, где особое засилье бактерий, а в кишечнике, где преобладает пищеварение за счет выделямых самим животным ферментов.

К сожалению, «выключение» желудка тоже не проходит бесследно. Ведь живое не может существовать, не производя активной работы. Это обстоятельство зая ставляет подумать о добавлении в рацион определенного количества грубого корма, играющего своеобразную роль наполнителя - побудителя работы, атрофирующегося при слишком концентратном кормлении желудка.

Ну а если речь идет не о пище, а о простом «побудителе», то почему бы не заменить его какими-нибудь более современными вещами, чем солома? И действительно, проблема «оживления» желудка решается вполне современно: коровам предлагают съесть молотые устричные раковины, дробленый полиэтилен или специальные гранулы из того же полиэтилена, полипропилена, полистирена и прочих не менее соблазнительных пластмасс. Некоторые из перечисленных предметов способны оставаться в желудке у жвачных навсегда, выполняя роль вечно перевариваемой, но никогда не усваиваемой пищи. Исследователи победоносно утверждают, что подобный «корм» не только с удовольствием поедается скотом, но и положительно влияет на удой.

В своих попытках обмануть животное ученые-зоотехники идут еще дальше. Недавно они создали еше один род неистребимой соломы - пластмассовый еж, в точности повторяющий формы соответствующих противотанковых заграждений. Внутрь желудка он вводится в сложенном состоянии - в бумажном пакете. Как только бумага размокнет, еж увруго распрямляется и, застряв в желудке, начинает настойчиво щекотать его стенки. Совсем как настоящая солома!

Ну что ж: пути науки неисповедимы. И вряд ли кто-нибудь будет удивлен, если лет через 30 на наших фермах появятся буренки, с аппетитом поглощающие разнообразную синтетическую траву в виде полиэтиленовых фляг, бутылок и горшков. Возможно, что именно этим животным и предстоит разрешить столь остро стоящую проблему борьбы за чистую среду. Ведь синтетика на мусорных свалках, затапливающих человечество, играет все большую и большую роль.

- Послушайте, а стоит ли заменять пластмассовой лапшой обычную солому? Не хватает ее, что ли?

- С пластмассовой возни меньше, да и неурожаев на нее не бывает. Солому с поля только убрать что стоит! Но в принципе вы правы: вопрос спорен. Более перспективными мне кажутся попытки кормить скот канцелярскими отходами. Конечно, после соответствующей переработки.

- Еще бы! Ведь количество используемой бумаги во всем мире удваивается за каждые десять-пятнадцать лет. Так что коровам обеспечены неистощимые запасы новых кормов.

- Да, но если только разница в поедаемое макулатуры и концентратов будет невелика...

Возможность преодоления «порога поедаемости» скотом соломы, и других малоценных кормов была замечена еще в незапамятные времена.

В начале прошлого века «Труды Вольного императорского экономического общества» настоятельно рекомендовали «сельским хозяевам» придерживаться «завещанной от предков» традиции резать сено и солому перед тем, как положить их в кормушку. Для операции мельчения «Труды» рекомендовали прибегнуть к помощи «топора, косы или соломорезки». Последнее из названных устройств тогда «являло собой барабан с ножами, вращаемый от рукоятки или с помощью подножки для ноги». Позднее к барабану приспособили электромотор, а ящик, в который укладывали сено для подачи под барабан, заменили транспортером. В таком виде означенная соломорезка благополучно дожила до наших дней. Впрочем, теперь она не одинока: операции превращения соломы в хорошо усвояемый и питательный корм выполняют сейчас не только многочисленные механические измельчители, но и разнообразные устройства для тепловой, химической и биологической обработки соломы...

Метаболическая мельница-3

Зоотехника с полным основанием можно назвать поваром. Существенная разница между ними состоит, однако, в том, что к зоотехнику нельзя применить такой сильнодействующий фактор, как жалобная книга. Интеллектуальный уровень «братьев наших меньших» не позволяет им научиться писать. А поэтому иногда мы судим о качестве блюд для них только по конечным результатам, которые не всегда бывают успешными.

Впрочем, все познается на опыте. Например, то обстоятельство, что скот можно кормить не только сеном и соломой, но и, скажем, опилками, обнаружили более ста лет назад. В это время стало известно, что в «хороших» опилках содержится 20 процентов углеводов и 2 процента белка. В «плохих» - меньше. Лучше же всего кора. В лесистых областях России скот исстари кормили корой (иногда оную же ели и сами). К концу прошлого столетия было изобретено немало способов химической переработки древесины на корм. К настояшему времени они настолько прогрессировали, а главное - стали настолько экономичными, что можно с уверенностью сказать: в относительно недалеком будущем скот получит полную возможность лакомиться сосновыми стружками и березовыми, опилками. Да ведь и бумажная макулатура - тоже лес. Существует даже опасение, что неумеренный «коровий аппетит» может сыграть трагическую роль в судьбе лесов, и без того уже не слишком завидной.

Однако почему только дары леса? В Западной Европе еще со средних веков большой популярностью пользовался «торфяной хлеб», выпекаемый на корм скоту в виде лепешек из торфа, смешанного с небольшим количеством муки. Правда, ученые-зоотехники утверждали, что подобный состав играет роль главным образом балласта для объемистого желудка коровы. Но это было раньше. Все-таки 198