Ernährung und Verdauung bei Tieren

Arten der Ernährung

• Autotrophe: Organismen, die die Fähigkeit haben, anorganische Stoffe als Rohstoffe für die Ernährung zu nutzen. Energiequellen sind:
  • Chemosynthetisch: Nutzen die Energie aus chemischen Reaktionen (Bakterien).
  • Photosynthetisch: Nutzen Sonnenenergie (Cyanobakterien und Pflanzen).
• Heterotrophe: Sie benötigen organische Substanz und Nährstoffe (Bakterien, Pilze, Tiere).

Verarbeitung und Verwertung von Nährstoffen findet im Inneren der Zelle in einer komplizierten Kette von Reaktionen statt. Stoffwechsel (Metabolismus):

• Katabolismus (Abbau): Abbau von Stoffen und Energiegewinnung.
• Anabolismus (Aufbau): Synthese von Molekülen unter Energieverbrauch.

Nahrungsaufnahme

Die Aufnahme von Nahrung ist ein wichtiger Prozess für heterotrophe Organismen, der die Struktur und Komplexität des Tieres bestimmt.

Dies bedingt auch das Vorhandensein zahlreicher sensorischer Endungen rund um die Aufnahmeorgane, die eine Beurteilung der chemischen Eigenschaften von Lebensmitteln ermöglichen, sowie effektive Fortbewegungsstrategien (z. B. bei Räubern).

Verdauung

Ein komplexer Prozess, bei dem Nahrung in einfache Substanzen umgewandelt wird, die in die Zellen gelangen können.

Während der Verdauung wird die Nahrung einer Reihe von Prozessen unterzogen:

• Mechanische Verdauung:
  • Zerkleinern der Nahrung (Mund, Magen).
  • Transport durch den Verdauungstrakt.
• Chemische Verdauung:
  • Enzyme wandeln komplexe Moleküle in einfache um.
• Bakterielle Verdauung:
  • Cellulose-Fermentation bei Pflanzenfressern.
  • Darmflora produziert Vitamin K.
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Aufgrund dessen entwickeln Tiere einen Magen-Darm-Trakt, der folgende Funktionen hat:

Funktionen des Magen-Darm-Trakts

• Transport der Nahrung und Ausscheidung von Kot.
• Erleichterung der Vermischung von Nahrung mit Verdauungsenzymen.
• Regulierter Transport von einem Abschnitt zum nächsten.

Dies geschieht durch:

• Peristaltik: Wellenförmige Kontraktionen, die die Nahrung vorwärts bewegen.
• Schließmuskel (Sphinkter): Dicke Muskelringe.

Verdauungsdrüsen: Produzieren und sezernieren Verdauungssäfte in den Trakt, wo sie sich mit der Nahrung mischen.

Prozesse in verschiedenen Teilen des Verdauungssystems

• Ingestion (Verschlucken): Aufnahme der Nahrung in den Verdauungstrakt.
• Verdauung:
  • Extrazelluläre Verdauung: Findet in einem Hohlraum außerhalb der Zellen statt.
  • Intrazelluläre Verdauung: Wenn Nahrungspartikel in die Zellen aufgenommen und dort verdaut werden (Protozoen und Schwämme).
• Absorption: Aufnahme von Nährstoffen aus dem Verdauungstrakt in den Blutkreislauf.
• Defäkation (Stuhlgang): Ausscheidung unverdauter Reste aus dem Körper.

Das Verdauungssystem bei Wirbellosen

1. Wirbellose mit intrazellulärer Verdauung

• Schwämme (Spongia): Keine spezialisierten Verdauungsorgane.
  • Poren (Ostien): Aufnahme von Wasser und Nahrungspartikeln.
  • Choanozyten: Erzeugen Wasserstrom und fangen Nahrungspartikel.
  • Amöbozyten: Verdauen die Nahrung intrazellulär.
  • Osculum: Ausscheidung von Wasser und Abfallstoffen.

2. Wirbellose mit gastrovaskulärem Hohlraum

• Nesseltiere (Cnidaria): Polypen und Quallen.
  • Eine einzige Öffnung für Nahrungsaufnahme und Ausscheidung.
  • Besitzen einen gastrovaskulären Hohlraum, in dem extrazelluläre Verdauung stattfindet.

3. Wirbellose mit vollständigem Verdauungstrakt

Besitzen einen Verdauungstrakt mit zwei Öffnungen: Mund und Anus.

• Weichtiere (Mollusca): Schnecken, Muscheln, Tintenfische.
  • Radula: Raspelorgan.
  • Speicheldrüsen.
  • Hepatopankreas (Mitteldarmdrüse).
• Stachelhäuter (Echinodermata): Seesterne und Seeigel.
  • Mund (oral): Befindet sich auf der Unterseite.
  • Anus (aboral): Befindet sich auf der Oberseite.
  • Magen mit fünf Paar Blinddärmen, die der Absorption dienen.
  • Laterne des Aristoteles (Kauapparat bei Seeigeln).
• Gliederfüßer (Arthropoda): Spinnen, Tausendfüßler, Krebstiere, Insekten.
  • a) Vorderdarm: Rachen und Speiseröhre.
  • b) Mitteldarm: Verdauung und Absorption. Mit Blinddärmen und Hepatopankreas.
  • c) Enddarm: Rektum und Anus.

  Spezialisierung der Mundwerkzeuge bei Insekten:

  • Kauend: Käfer, Heuschrecken.
  • Stechend-saugend: Wanzen, Mücken.
  • Leckend-kauend: Bienen, Wespen.
  • Leckend: Fliegen.
  • Saugend: Schmetterlinge.

Das Verdauungssystem bei Wirbeltieren

• 1. Aufnahmebereich: Der Mund, der bereits Verdauungsfunktionen hat.
• 2. Transportbereich: Rachen und Speiseröhre.
• 3. Speicherbereich: Magen und Blinddarm.
• 4. Verdauungsbereich: Magen, erster Teil des Dünndarms, Zellen der Darmwand, Bauchspeicheldrüse und Leber.
• 5. Absorptionsbereich: Dünndarm, Dickdarm (Absorption von Wasser).

Orale Aufnahme und Verdauung

• Zähne: Zerkleinern der Nahrung (Kauen).
• Einspeichelung:
  • Löst Nahrungspartikel auf.
  • Befeuchtet und schmiert den Nahrungsbolus.
  • Hydrolysiert Stärke durch Amylase (Ptyalin) zu Maltose.
• Verschlucken: Transport des Nahrungsbolus vom Mund durch Rachen und Speiseröhre in den Magen.
  • Schutz der Atemwege: Durch weichen Gaumen und Kehldeckel (Epiglottis).
  • Transport des Bolus durch Peristaltik.

Magenverdauung

• Peristaltische Kontraktionen.
• Wirkung des Magensafts:
  • Pepsin: Spaltet Proteine zu Polypeptiden.
  • Salzsäure (HCl): Schafft saures Milieu für Pepsin.
  • Mucin (Schleim): Schützt die Magenwand.
• Bildung des Speisebreis (Chymus).
• Progressive Entleerung des Magens durch den Pylorus-Schließmuskel.

Verdauung und Absorption im Dünndarm

• Vollständige Verdauung der Nahrung.
• Alkalisierung des Chymus durch Galle, Pankreassaft und Darmsaft. Die Enzyme benötigen ein alkalisches Milieu.
• Galle: Wird in der Leber gebildet und in der Gallenblase gespeichert.
  • Gallenfarbstoffe: Produkte des Abbaus roter Blutkörperchen.
  • Gallensalze: Emulgieren Fette und erleichtern die Wirkung von Lipasen.
• Pankreassaft: Wird in der Bauchspeicheldrüse produziert.
  • Amylase: Hydrolysiert Stärke zu Maltose.
  • Pankreas-Lipase: Hydrolysiert Fette.
  • Trypsin: Hydrolysiert Polypeptide zu einfacheren Peptiden.
• Darmsaft: Wird von Epithelzellen der Darmschleimhaut gebildet.
  • Carbohydrasen: Hydrolysieren Disaccharide zu Monosacchariden.
  • Darm-Lipase: Hydrolysiert Fette.
  • Peptidasen: Hydrolysieren Peptide zu Aminosäuren.
• Bildung des Chylus.
• Aufnahme von Nährstoffen. Anpassungen zur Vergrößerung der Absorptionsfläche:
  • Darmzotten.
  • Absorptionszellen.
  • Becherzellen.
  • Mikrovilli.

Funktionen des Dickdarms

• Transport unverdaulicher Nahrungsreste.
• Wasserabsorption und Kotbildung.
• Bakterielle Gärung: Produktion von Gasen (Geruch) und Vitamin K.
• Speicherung von Kot und Ausscheidung durch Defäkation.