Bài học

Tiêu hoá ở thú ăn thịt và thú ăn thực vật

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em so sánh được đặc điểm tiêu hoá của thú ăn thịt và thú ăn thực vật theo răng, độ dài ruột và khả năng lên men cellulose, và giải thích được vì sao động vật nhai lại cần một dạ dày chia bốn ngăn.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã học ống tiêu hoá hoàn chỉnh, hai cửa, phân hoá vùng, cho phép ăn liên tục (same-grade bridge). Bài này hỏi tiếp một câu cụ thể hơn: cùng dùng một kiểu ống tiêu hoá đó, vì sao răng và ruột của một con hổ lại khác hẳn răng và ruột của một con bò?

Khởi động

Một con hổ nuốt gần trọn miếng thịt lớn, gần như không nhai kỹ. Một con bò lại nhai đi nhai lại hàng giờ liền loại cỏ vừa nuốt trước đó — hiện tượng gọi là nhai lại. Vì sao hai loài thú lại ăn theo hai cách khác nhau đến vậy?

Kiến thức trọng tâm

Răng phản ánh loại thức ăn

Thú ăn thịt (carnivore) có răng nanh dài, nhọn, dùng để cắn giữ và xé thịt con mồi, cùng những răng hàm có cạnh sắc như lưỡi kéo để cắt nhỏ thịt và gân. Chúng không cần nghiền kỹ, vì protein và lipid trong thịt được enzyme tiêu hoá tương đối nhanh ngay ở dạ dày và ruột non. Thú ăn thực vật (herbivore) có răng cửa thích nghi để cắt hoặc gặm cỏ, còn răng hàm rộng, bề mặt phẳng với nhiều nếp men cứng để nghiền nát mô thực vật — thành tế bào cellulose rất bền, nếu không được nghiền vụn ngay từ đầu, vi sinh vật ở các đoạn ruột phía sau sẽ khó tiếp cận để lên men.

Ruột dài ngắn khác nhau vì cellulose khó tiêu

Cellulose là thành phần chính của vách tế bào thực vật, và không loài thú nào tự tiết được enzyme cellulase để phân giải nó. Muốn tiêu hoá được cellulose, thú ăn thực vật phải dựa vào các vi sinh vật cộng sinh sống trong ống tiêu hoá, tiết cellulase thay chúng. Quá trình lên men vi sinh vật diễn ra chậm, cần thời gian lưu thức ăn đủ lâu, nên ruột của thú ăn thực vật dài hơn hẳn ruột của thú ăn thịt cùng cỡ cơ thể. Nếu ruột ngắn như thú ăn thịt, thức ăn sẽ trôi qua quá nhanh — vi sinh vật chưa kịp lên men hết cellulose thì thức ăn đã bị đẩy ra ngoài.

Dạ dày bốn ngăn ở động vật nhai lại

Bò, trâu, dê thuộc nhóm động vật nhai lại (ruminant), có dạ dày chia thành bốn ngăn nối tiếp: dạ cỏ, dạ tổ ong, dạ lá sách, và dạ múi khế. Thức ăn nuốt vội ban đầu đi thẳng vào dạ cỏ — ngăn lớn nhất, chứa một quần thể vi sinh vật cộng sinh khổng lồ chuyên lên men cellulose. Một phần thức ăn đã lên men được ợ ngược lên miệng để nhai lại kỹ hơn, rồi nuốt xuống lần hai, lúc này đi qua dạ tổ ong, tiếp tục lên men và vón thành từng viên nhỏ. Từ đó thức ăn chuyển sang dạ lá sách, nơi phần lớn nước được hấp thụ bớt, trước khi tới dạ múi khế — ngăn duy nhất tiết dịch vị và enzyme tiêu hoá giống dạ dày đơn thực của thú ăn thịt, hoàn tất giai đoạn tiêu hoá hoá học chính.

Ba ngăn đầu chuyên lên men và cô đặc; chỉ ngăn cuối cùng — dạ múi khế — tiêu hoá bằng enzyme như dạ dày người.

Mỗi đặc điểm phục vụ đúng loại thức ăn của nhóm đó — thịt dễ tiêu hoá nhanh, thực vật cần nghiền kỹ và lên men lâu.

Ví dụ

So sánh chó và bò về tiêu hoá

1
Hãy so sánh một con chó (thú ăn thịt) và một con bò (thú ăn thực vật, nhai lại) theo ba tiêu chí: răng, độ dài ruột tương đối, và khả năng lên men cellulose.

Tiêu chí	Chó	Bò
Răng	Răng nanh dài nhọn, răng hàm cắt sắc	Răng cửa cắt cỏ, răng hàm rộng để nghiền
Độ dài ruột	Tương đối ngắn so với cơ thể	Rất dài so với cơ thể
Lên men cellulose	Không có, vì không ăn cellulose	Có, nhờ vi sinh vật cộng sinh trong dạ cỏ
Dạ dày	Một ngăn, tiết dịch vị trực tiếp	Bốn ngăn, ba ngăn đầu chuyên lên men

| Tiêu chí | Chó | Bò | |---|---|---| | Răng | Răng nanh dài nhọn, răng hàm cắt sắc | Răng cửa cắt cỏ, răng hàm rộng để nghiền | | Độ dài ruột | Tương đối ngắn so với cơ thể | Rất dài so với cơ thể | | Lên men cellulose | Không có, vì không ăn cellulose | Có, nhờ vi sinh vật cộng sinh trong dạ cỏ | | Dạ dày | Một ngăn, tiết dịch vị trực tiếp | Bốn ngăn, ba ngăn đầu chuyên lên men |

3
Ta có mọi khác biệt giữa chó và bò đều bắt nguồn từ một nguyên nhân chung: thịt không có cellulose nên tiêu hoá nhanh bằng enzyme, còn cỏ có cellulose bền vững nên cần nghiền kỹ và lên men lâu.
4
Vậy cấu tạo răng, độ dài ruột, và số ngăn dạ dày ở hai loài không phải ngẫu nhiên khác nhau, mà đều là hệ quả trực tiếp của loại thức ăn chúng ăn.

Ví dụ

Vì sao thú ăn thực vật cần ruột dài hơn hẳn thú ăn thịt (dạng đề kiểm tra)

1
Hai loài thú có cùng khối lượng cơ thể, một loài ăn thịt và một loài ăn thực vật. Hãy giải thích vì sao ruột của loài ăn thực vật lại dài hơn hẳn ruột của loài ăn thịt.
2
Ta có thức ăn thực vật chứa nhiều cellulose trong vách tế bào, mà không loài thú nào tự tiết được enzyme phân giải cellulose. (1)
3
Vì vậy, thú ăn thực vật phải dựa vào vi sinh vật cộng sinh để lên men cellulose — một quá trình diễn ra chậm, đòi hỏi thời gian lưu thức ăn trong ống tiêu hoá đủ lâu. (2)
4
Kết hợp (1) và (2), ruột phải dài hơn để kéo dài thời gian thức ăn lưu lại, cho vi sinh vật đủ thời gian lên men hết cellulose trước khi thức ăn bị đẩy ra ngoài — trong khi thịt không có cellulose nên tiêu hoá nhanh, không cần ruột dài. Vậy ruột dài ở thú ăn thực vật là hệ quả trực tiếp của việc tiêu hoá cellulose bằng con đường lên men chậm.

Sai lầm thường gặp

Một nhầm lẫn phổ biến là nghĩ mọi thú ăn thực vật đều có dạ dày bốn ngăn giống bò. Thực ra chỉ nhóm động vật nhai lại (bò, trâu, dê, cừu) mới có đặc điểm này; một số thú ăn thực vật khác như ngựa hay thỏ không nhai lại, mà lên men cellulose ở một đoạn ruột già phình to gọi là manh tràng, với dạ dày vẫn chỉ có một ngăn. Cả hai chiến lược đều giải quyết cùng một vấn đề — lên men cellulose — nhưng bằng vị trí khác nhau trong ống tiêu hoá.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Thú ăn thịt: răng nanh nhọn, răng cắt sắc, ruột ngắn, không lên men cellulose. Thú ăn thực vật: răng nghiền phẳng, ruột rất dài, dựa vào vi sinh vật cộng sinh lên men cellulose — ở động vật nhai lại, việc lên men này diễn ra qua bốn ngăn dạ dày nối tiếp.

Nhờ ruột dài và vi sinh vật cộng sinh, thú ăn thực vật lên men xong cellulose — nhưng chất dinh dưỡng vẫn còn nằm trong lòng ruột, chưa vào được cơ thể. Bài sau theo dõi bước cuối cùng của tiêu hoá: hấp thụ, và làm quen với chính những vi sinh vật cộng sinh vừa nhắc tới ở đây.