Зайцеобразные и грызуны, чьи ферментеры расположены в конце пищеварительного конвейера, стараются сократить возникающие из-за этого потери весьма оригинальным способом: поедают собственные фекалии, но не все подряд, а особые, формирующиеся в слепой кишке. Эти небольшие катыши, более мягкие и более светлые, чем обычный кал, проходят толстую кишку, не смешиваясь с находящимися здесь пищевыми отходами.
Животные, изогнувшись характерным движением, подхватывают их из анального отверстия прямо на лету и, не разжевывая, проглатывают. Даже в желудке катыши не распадаются, а скапливаются в области его дна. Они покрыты оболочкой, и кислота желудочного сока не угнетает работу автономных ферментеров, поэтому брожение продолжается много часов подряд. Таким образом, у грызунов пища в сопровождении микроорганизмов повторно проходит весь пищеварительный тракт, и азот реутилизируется. К этому способу прибегают крысы и бобры. Поедание кала дает не только белок, но и витамины.
С микроорганизмами водят дружбу даже птицы. Их большие ферментеры располагаются в конце пищевого конвейера – в слепых кишках, которых у растительноядных птиц обычно бывает две. Помощь микроорганизмов особенно важна глухарям, тетеревам, рябчикам, куропаткам, зимою питающимся грубыми кормами.
По характеру потребляемой пищи обитателей южноамериканских джунглей – гоацин можно было бы назвать пернатыми верблюдами. Уж больно несъедобной она кажется. Птицы питаются жесткими кожистыми листьями, главным образом, каучуконосных растений. Пища совсем не калорийная. Чтобы не умереть с голоду, птицы поглощают ее в огромных количествах.
Для переработки зеленой массы потребовались огромные производственные площади. Главным цехом пищекомбината стал большущий зоб. Чтобы разместить крупный ферментер, пришлось провести серьезную реконструкцию тела птицы: значительно уменьшить грудную кость и вместе с прикрепленными к ней летательными мышцами сдвинуть вниз, переместив на живот. Их мышечный аппарат стал значительно меньше, да и расположен не самым лучшим образом. Поэтому летать гоацины практически не могут, разве что спланируют с дерева на дерево.
В зобу гоацинов пища сначала подвергается механической обработке. Роговые стенки многокамерного ферментера превращают ее в зеленую кашицу. Здесь же с помощью микроскопических помощников происходит и ее химическая переработка. От почти готового обеда исходит запашок вполне добротного навоза. Он идет у птицы изо рта. Птенцов это не останавливает. Они сами засовывают голову в глотку родителей, чтобы насытиться находящейся в зобу кашкой.
Хотя переваривание в рубце жвачных и в зобу гоацинов практически ничем не отличается, птичьи «поварята» совершенно уникальные существа: они не боятся большинства растительных ядов и способны переваривать каучук. Вот почему ими заинтересовались ученые, занятые проблемой утилизации отслуживших свой срок автомобильных покрышек и прочего резинового хлама.
Многие насекомые специализировались на питании самыми грубыми растительными кормами. Первыми в этом ряду следует поставить термитов. Они поедают древесину, траву, лиственный опад, лишайники, растения, мало кем из животных используемые в пищу, и почвенный гумус. Термиты пользуются услугами различных микроорганизмов. У низших эту функцию выполняют простейшие одноклеточные, у высших – бактерии. Живут они в выростах задней кишки, большого и сложно устроенного пищеварительного отдела этих насекомых. С их помощью переваривается до 95 процентов целлюлозы, содержащейся в съеденной пище, но только треть – максимум половина лигнина.
Потери лигнина с пометом огромны. В тропическом лесу термиты уничтожают четверть всего лиственного опада, а это ведь только часть поедаемой ими пищи. С такими потерями смириться трудно, и насекомые нашли из этого положения выход, привлекли к участию в переваривании лигнина базидиальные грибы. Их выращивают в специальных камерах, куда насекомые складывают свой помет. На этом субстрате и растут базидиомицеты. Самая питательная, богатая белками часть гриба – его споры, находящиеся в специальных выростах грибного мицелия – конидиеносцах. Их стенки содержат хитин, но его термиты умеют переваривать.
Грядки термитов напоминают висячие сады царицы Семирамиды. Они поддерживаются коническими подпорками, благодаря чему насекомые имеют доступ к их основанию. Уборка урожая идет снизу, а сверху постоянно добавляются новые порции «навоза». Грибы разрушают непереварившийся в кишечнике термитов лигнин и целлюлозу. Растут они медленно. Убирать урожай можно лишь через 5—8 недель после сева.
Для переваривания целлюлозы почвенного гумуса термиты используют спирохет и актиномицет – бактерий с ветвящимися клетками, которые живут у них в средней и задней части кишечника. Используя различных помощников, термиты переваривают от 54 до 93 процентов питательных веществ и по этому показателю далеко обогнали всех других насекомых. Даже всеядные тараканы и те извлекают из пищи лишь 27 процентов съедобных веществ.
Огородничеством занимаются и муравьи. Они умеют выращивать несколько видов грибов. Самые примитивные возделывают дрожжи, собирая для этого «навоз» гусениц. Муравьи рода атта, живущие только в Америке, свои огороды удобряют кашицей из зеленых листьев, цветов и плодов.
Огромные семьи муравьев в считанные дни способны снять с крупного дерева все листья, расчленить их на части, чтобы слишком не надрываться, и перенести в свой дом. Там «огородники» тщательно пережевывают зелень, чтобы удалить с ее поверхности воск, мешающий прорастанию грибного мицелия. Заодно из зеленой кашицы извлекаются жиры.
Из готовой жвачки рабочие выкладывают грядки, на которых выращивают «овощи», видимо, базидиомицеты, родственные тем, что возделываются термитами. Чтобы повысить урожайность, насекомые удобряют почву своим пометом, в котором есть ферменты, гидролизирующие белок и хитин. Кроме того, собирают слюну личинок, в которой тоже много ферментов, и поливают ею грядки. Муравьи – опытные огородники. Они синтезируют в своем организме стимуляторы роста растений и вносят их в «почву», а чтобы предохранить посевы от сорных грибов и бактерий, систематически вылизывают возделываемые участки, покрывая их фунгицидами, содержащимися в слюне. Перерыв в этих работах всего на одни сутки приводит к тому, что грядки сплошь зарастают сорняками.
Когда урожай созревает, муравьи снимают плодовые тела грибов и тщательно их пережевывают, заодно отжимая сок с растворенными в нем углеводами. Они и ранее извлеченные жиры должны компенсировать энергозатраты огородников, занятых возделыванием и переработкой грибов, а белки и аминокислоты достаются личинкам. Таким образом, главное различие между муравьями и термитами не в том, чем они удобряют грядки, а в конечном результате их деятельности. Термиты с помощью грибов превращают неперевариваемые в их организме полисахариды растительного сырья в сахара, а муравьи используют грибы для переработки трудно усвояемых белков высших растений в легко гидролизуемые белки грибных плодовых тел.
Жуки-древоточцы для переваривания целлюлозы пользуются услугами симбиотических микроорганизмов или выделяют фермент целлюлазу сами. Остальным приходится довольствоваться более простыми углеводами, в небольших количествах содержащимися в древесине. Чаще всего в пищу используется камбий, где их больше. Сидя на такой диете, древоточцы серьезно страдают от недостатка азота, а потому их личинки развиваются крайне медленно. Необходимый белок они получают только за счет грибов, поселяющихся в древесине.
Жуки сами заражают ее грибами. Самка, производя яйцекладку, сеет одновременно и грибы, нанося их споры на каждое яичко. К тому времени, когда выведутся личинки, посев успеет дать всходы. Если юных личинок выращивать в безгрибной среде, их рост резко замедляется.
Несколько слов о переваривании хитина. Это сложный полисахарид, сходный с целлюлозой, который входит в состав клеток грибов и бактерий, в наружные оболочки насекомых, моллюсков и червей. Он трудно переваривается, и далеко не все насекомоядные животные вырабатывают для его расщепления фермент хитиназу. Гидролизировать хитин способен и другой фермент – лизоцим, но в пищеварении он участия не принимает, так как содержится в слюне, слезах, слизистых выделениях носа и призван защищать организм от проникновения в него различных бактерий.
