Butun memeli hayvanların hazım sistemleri; yemek borusu, mide, ince ve kalın bağırsak gibi organlardan oluşmuştur. Ancak bu organların olculeri ve fonksiyonları turden ture farklılık gostermektedir. Etoburların hazım sistemi, otoburlardan cok farklıdır. Otoburlar icerisinde de hazım sistemi tasarımında buyuk farklılıklar gozlenmektedir. Acaba, etoburlarda, yenen besine gore hazım sistemi optimum olacak şekilde tasarlanmış mıdır? Bu yazıda bu soruya cevap arayacağız.
Nebatî besinleri ayrıştırmada iki farklı işlem kullanılır:
1)Hayvanın kendi salgıladığı enzimler ile sindirim.
2) Hazım sisteminde yaşayan mikroorganizmalarla fermantasyon.
Bitki hucrelerindeki şeker, nişasta, protein ve yağ gibi maddeler sindirilebilir veya fermante edilebilir. Ancak seluloz gibi hucre duvarı maddeleri sadece fermantasyonla ayrıştırılabilir. Fermantasyonda, mikroorganizmalar bir miktar besin enerjisini kendi bolizma ve buyumelerinde kullanır. Yağ asitleri gibi bazı fermantasyon urunleri ise, mikroorganizmalar tarafından kullanılamaz ve bunları emerek, otobur; selulozdaki besin enerjisinin % 75’ini elde eder.
İnce bağırsaklar gibi nispeten dar borularda, sindirim cok hızlı olur; cunku burada sindirilmekte olan besine, sindirilmemiş besin ilÂve edilmez. Dar borularda mikroorganizmalar uzun sure kalamadıkları icin, fermantasyon, karışımın mumkun olabildiği daha buyuk odalarda gercekleşir.
Otoburların hazım sistemi fermantasyon odaları ve sindirim borularının seri bağlanması ile oluşur. İneklerde midenin bir kısmı dev bir fermantasyon odası olarak genişletilmiştir, ince bağırsak sindirim yapmaktadır ve arka hazım sisteminde, daha kucuk ikinci bir fermantasyon odası vardır. Atlar midelerini fermantasyon işlemi icin kullanmaz; fakat arka hazım sisteminde geniş bir fermantasyon odası vardır.
Fermantasyon odacıklarını hazım sisteminin her iki ucuna koymada bazı avantaj ve dezavantajlar vardır. İneklerde olduğu gibi, on hazımda fermantasyon odasının olması sayesinde coğalan mikroorganizmalar bağırsağa gecerek sindirilir. Ancak bunun dezavantajı ise, hucrelerin ihtiva ettiği maddelerin once fermantasyona uğraması ve ineğe daha az enerji vermesidir. Arka hazım fermantasyonunda ise, yukarıda bahsedilen avantaj ve dezavantaj yer değiştirmektedir.
Bir matematikî modelleme yapılarak hangi sistemin, hangi hayvan icin daha avantajlı olduğu tespit edilebilir. Bir hayvanın hazım sisteminin toplam V hacmine sahip olduğunu varsayalım. Onhazım fermantasyon hacmi v1V, bağırsak hacmi v2V ve arkahazım fermantasyon hacmi v3V olsun . Hayvanın belli oranlarda hucre ici madde, ve belli oranlarda hucre duvarı maddesi yediğini varsayalım. Yeme hızı, fermantasyon zamanı ve sindirim zamanı ile ilgili gercekci tahminler yapalım. Butun bu bilgiler bilgisayar programına yuklenerek hayvanın ne kadar enerji elde ettiği hesaplanmıştır. Bu enerjinin maksimum olacağı hacimler bulunmuştur.
İki farklı durum icin optimum cozumler gosterilmiştir. Ucgen uzerindeki her bir nokta ayrı bir duruma karşılık gelir. Mesel alt sol koşe, sadece onhazım fermantasyon odası olan bir hazım sistemini temsil eder (v1=l, v2=0, v3=0). Sol kenarda tam ortadaki bir nokta ise, aynı hacme sahip bir onhazım fermantasyon odasını ve bağırsağı temsil eder; ama arkahazım fermantasyon odası hic yoktur (v1=0.5, v2=0.5, v3=0). Ucgen icerisindeki noktalar ise, her uc elemanın değişik hacim oranlarında olduğu durumları temsil eder. Cizgiler eş enerji veren noktaları; yıldız ise, maksimum enerji noktasını gosterir.
Hucre duvarı malzemelerinin yoğunluklu olduğu zayıf besinli bir diyete ait sonucları vermektedir. Bu diyet icin optimum hazım sistemi tasarımında bilgisayar sonucları buyuk bir onhazım fermantasyon odası ile daha kucuk bir arkahazım fermantasyon odasını ve bunlara nispeten cok daha kucuk bağırsak hacmini vermektedir (v1=0.6, v2=0.1, v3=0.3). Sığır ve antiloplar bu tip bir hazım sistemine sahiptir; ot ve calı gibi besin değeri az bitkilerle beslenir.
Nispeten daha zengin bir diyete karşılık gelmektedir. Bu diyet icin uygun hazım sistemi, onhazım fermantasyon odasının olmadığı, ama geniş bir arkahazım fermantasyon odasının olduğu sistemdir (v1=0, v2=0.4, v3=0.6). Atlar bu tip bir hazım sistemine sahiptir. Bircok bilim adamı bu duruma şaşırmaktadır; cunku atların besin değeri az otlarla beslendiği bilinmektedir. Bu durumu doğru analiz edebilmek icin evcil atları değil, tabiattaki vahşi atları incelememiz gerekir. Zebraların hazım sistemlerinde, besin değeri az olan ot sapları bol miktarda bulunmuştur. Ancak zebralar enerjilerinin buyuk bir kısmını, bu sapların ustunde yetişen tohumlardan almaktaydılar. Diyetleri sığır ve antiloplara gore daha zengindi.
Cok zengin diyetlerde ise, optimum hazım sistemi sadece bağırsaklardan oluşmaktadır. Orumcek maymunlar, meyvelerden oluşan zengin bir diyetle beslenir ve hazım sistemleri, bağırsakların buyuk hacim tuttuğu, kucuk bir arka hazım fermantasyon hacminin olduğu bir sistemdir.
Ozetle, her bir hayvanın beslenme diyetine uygun bir hazım sistemi mukemmel olarak tasarlanmamış olsaydı, bu canlılar hayatlarını devam ettiremezlerdi.