Известно, что в любой момент времени мощность поглощаемой по всей планете энергии в результате фотосинтеза составляет 130 тераватт. Сложно представить, как это много, однако данная величина составляет лишь 0,1 % от всей солнечной энергии, достигающей Земли (а также в три раза превышает суммарное энергопотребление человечества).
Обычно фотосинтез происходит незаметно для человеческого глаза, и вам просто придется поверить мне на слово, однако если вам все же хочется посмотреть этот процесс в действии, то можно провести потрясающий эксперимент, который сделает его видимым. Купите какое-нибудь водное растение семейства водокрасовых – лучше всего для этой цели подходит Элодея канадская (Elodea canadensis). Обрежьте на сантиметр верхнюю часть растения острыми ножницами, поместите его в воду так, чтобы оно полностью оказалось под ней (для этого достаточно прицепить к нему зажим для бумаг). Теперь посветите на него фонарем. Вскоре вы увидите, как из воды появляются мелкие пузырьки. Это вырабатывается кислород. Знаю, знаю! Я записал это на видео, так что загляните на YouTube-канал GastronautTV.
Что является, а что не является едой?
Вы, возможно, удивитесь, однако все, что может поместиться в вашем пищеварительном тракте, строго говоря, съедобно, будь то хлеб, древесина, трава, жвачка или куски железного лома. Если вы не можете получить из чего-то питательных веществ, как в случае с железным ломом и жвачкой, то это называют нерастворимой клетчаткой (полезна для проталкивания пищи по кишечнику), а если вы не можете переварить что-то в своем тонком кишечнике, однако толстый кишечник в состоянии это расщепить (как в случае с древесиной и травой), то это называют растворимой клетчаткой. Все остальное считается питательными веществами и, как правило, в процессе пищеварения приносит ту или иную пользу.
Как устроен пищеварительный процесс?
Итак, вы раздобыли чудную съедобную пищу, возможно, даже сами ее приготовили. Теперь пришла пора ее переварить. В среднем на переваривание пищи вашему организму требуются целых 50 часов у взрослых (33 часа у детей), из которых 40 часов приходится на толстый кишечник. И тут начинается самое веселое…
Первый этап пищеварения: пережевывание – механическое расщепление пищи
Ваши коренные зубы создают значительное усилие вплоть до 120 кг, когда вы впиваетесь ими в еду, и можно вас простить, если вы считаете процесс механической обработки пищи со всем этим сдавливанием, перемалыванием и расплющиванием самой важной частью пищеварительного процесса, однако вы не правы. На самом деле вы лишь увеличиваете площадь поверхности пищи, чтобы облегчить задачу для остальных этапов пищеварения. С другой стороны, самой яркой и приятной частью употребления пищи являются эти ощущения у вас во рту, а не получение из еды питательных веществ. Пережевывая пищу, мы наслаждаемся запахом и вкусом молекул, которые их создают, взаимодействуя с нашими хеморецепторами, а также наслаждаемся текстурой пищи, активирующей наши механорецепторы. Мы ощущаем температуру еды с помощью терморецепторов и даже улавливаем звук еды (особенно хруст) с помощью слуховых рецепторов (на самом деле восприятие звука – это сверхчувствительное осязание). Только вот все эти характеристики еды не несут в себе никакой питательной ценности – они лишь способствуют тому, чтобы мы выбирали пищу, несущую в себе максимальное количество энергии. Любопытно, что во время еды наша нервная система посылает сигнал толстому кишечнику, вызывая желание воспользоваться туалетом, что довольно странно, так как пища, которую мы едим, еще не скоро доберется до прямой кишки. Что ж, по крайней мере, кишка предупреждена, что в ближайшее время ей придется поработать.
Второй этап пищеварения: слюна – ферментативное расщепление
Ежедневно вы вырабатываете порядка двух литров слюны, состоящей на 94–99,5 % из воды и фермента под названием амилаза, который начинает процесс расщепления пищи на отдельные составляющие (слюна также содержит в небольшом количестве кальций, фтор, магний, натрий, мочевую кислоту, белки, пероксидазу и бактерии).
ПОПРОБУЙТЕ ПРОВЕСТИ СЛЕДУЮЩИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ:
Смешайте заварной крем быстрого приготовления и разделите его на два стакана. Плюньте четыре-пять раз в один из стаканов (обычно я прошу плюнуть в него нескольких людей, что они находят на удивление отвратительным) и перемешайте все это чайной ложкой, после чего вылейте содержимое обоих стаканов на разделочную доску под наклоном. Заварной крем, смешанный со слюной, будет очень жидким, в то время как крем из второго стакана по-прежнему останется вязким и густым. Слюна расщепляет сложные сахара в креме, делая его очень водянистым, причем эта реакция происходит весьма быстро.
Третий этап пищеварения: проглатывание пищи через пищевод
Примерно пятьдесят пар мышц задействованы в сложном процессе подготовки и проглатывания вашей еды. Когда пища проходит в заднюю часть ротовой полости, запускается глотательный рефлекс, который пропихивает ее в горло, одновременно с этим автоматически перекрывая вашу гортань и останавливая дыхание, чтобы еда не попала в трахею. Затем, благодаря череде мышечных сокращений, именуемых перистальтикой, пища проталкивается вниз по пищеводу, пока не достигает нижнего пищеводного сфинктера, немного напоминающего кошачью задницу (главным образом потому что в каком-то смысле это… одно и то же). Это клапан, который пропускает пищу в желудок, при этом не выпуская из него желудочные соки, – если только вас не начнет рвать. Также он открывается, чтобы выпустить отрыжку.
Четвертый этап пищеварения: желудок – кислота и ферменты
Этот мускулистый орган расположен в организме слева и представляет собой небольшой мешочек размером 75 мм – с кулачок, – когда пуст, однако он способен увеличиваться в объеме до 1 л при нормальной работе и до 2 л в случае необходимости. Как только пища попадает в желудок, его внутренние стенки начинают выделять желудочный сок, включающий в себя пищеварительные ферменты под названием протеазы, предназначенные для расщепления белков. Кроме того, здесь вырабатывается желудочная кислота, включающая изрядное количество соляной кислоты, которая убивает бактерии, разрушает белки и, по сути, повторно готовит вашу пищу. Когда у вас случается рвота, то кислый вкус во рту является приятным послевкусием желудочных соков. Желудок встряхивает все свое содержимое, чтобы тщательно перемешать ферменты и кислоты с пищей. Еда проводит в желудке от 15 минут до 4 часов. Чем больше жира вы съедите, тем больше времени пища проведет в желудке, чтобы организм успел выработать необходимую для переваривания жира желчь. Сам желудок питательные вещества не усваивает (это происходит главным образом на следующем этапе пищеварительного процесса), за исключением некоторых лекарств, аминокислот, спиртов и кофеина.
Забавно, что в желудке также имеются вкусовые рецепторы, способные посылать сигналы удовольствия мозгу, когда взаимодействуют с глутаматами, сахарами, углеводами, белками и жирами.
С помощью все той же перистальтики желудок постепенно проталкивает смешанную с желудочными соками пищу (которую гастроэнтерологи теперь называют химус) на следующий этап путешествия через привратник желудка – еще один особый сфинктер – в первый участок тонкого кишечника, именуемый двенадцатиперстной кишкой.
