Verdauungssystem (Foto: SWR – Screenshot aus der Sendung)

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Aus Kost wird Kot | Hintergrund

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Das Verdauungssystem des Menschen

Grundsätzliche Aufgabe des Verdauungstraktes ist es, die mit der Nahrung aufgenommenen Nährstoffe zur Energiegewinnung oder zum Aufbau körpereigener Substanz in ihre einfachsten Bausteine zu zerlegen. Das Verdauungssystem des Menschen besteht grob gesagt aus Mundhöhle mit Zähnen, Speiseröhre, Magen, Dünn- und Dickdarm. Außerdem übernehmen Leber, Gallenblase und Bauchspeicheldrüse wichtige Aufgaben in diesem komplexen Prozess. In der Mundhöhle wird die aufgenommene Nahrung mit den Zähnen zerkleinert. Gleichzeitig produzieren Drüsen den Mundspeichel, den die Zunge mit der Nahrung zu einem Speisebrei vermischt. Durch den Mundspeichel werden das Kauen und Schlucken erleichtert. Im Speichel sind Enzyme enthalten, die schon im Mund mit der Zerlegung von Stärkemolekülen beginnen. Während des Schluckvorgangs verschließt der Kehlkopf dann die Luftröhre, um ein Verschlucken zu verhindern. Ein etwa 30 Zentimeter langer Muskelschlauch, die Speiseröhre, befördert den Nahrungsbrei durch peristaltische Bewegungen (ringförmige Kontraktion, die sich in eine Richtung fortsetzt) durch den Rachenraum zum Magen. In diesem Hohlmuskel wird die Nahrung vor ihrer Weiterverwertung gesammelt. Die Drüsen der Magenschleimhaut produzieren Magensaft, der neben dem Schleim, der vor Selbstverdauung schützt, auch Salzsäure enthält. Die Salzsäure tötet Krankheitskeime ab und spaltet die in der Nahrung enthaltenen Proteine in die einzelnen Bausteine. Durch das regelmäßige Erschlaffen des Pförtners, den Schließmuskel am unteren Magenausgang, wird der durchsäuerte Nahrungsbrei portionsweise in den Dünndarm entlassen. Im ersten Abschnitt des Dünndarms, dem sogenannten Zwölffingerdarm, werden Verdauungssäfte der Leber und der Bauchspeicheldrüse zugesetzt. Der in der Leber produzierte Gallensaft wird in der Gallenblase gespeichert und ermöglicht bei fetthaltiger Nahrung die Resorption der Fettspaltprodukte durch die Dünndarmwand. Die Verdauungssäfte der Bauchspeicheldrüse sind für die Aufspaltung aller Nährstoffe zuständig. Durch die zahlreichen Vertiefungen und Faltungen, die mit Darmzotten versehen sind, wird die Oberfläche des Dünndarms um ein Vielfaches vergrößert, wodurch die Aufnahme der wichtigen Spaltprodukte ins Blut erleichtert wird. Die unverdaulichen Nahrungsbestandteile gelangen nun in den Dickdarm. Hier wird dem Darminhalt Wasser und Gallensäure entzogen. Zudem enthält er Bakterien, die einige wichtige Vitamine produzieren. Hinter dem Mastdarm befindet sich am Ende des Verdauungstraktes der After, durch den die zu Kot gewordene Kost ausgeschieden wird.

Das Verdauungssystem des Rindes

Rinder ernähren sich ausschließlich von Pflanzen. Aufgrund der Besonderheiten im zellulären Aufbau, insbesondere wegen der recht stabilen Zellwände, ist pflanzliche Nahrung schwerer verdaulich als tierische. Zudem sind in ihr weniger Nährstoffe enthalten. Aufgrund dieser Tatsachen ist der Magen der Rinder hoch spezialisiert. Er ist viergeteilt. Das nahezu unzerkaute Futter wird zunächst über die Speiseröhre in den Pansen befördert. Dort lebt eine Vielzahl von Bakterien und anderen Kleinstlebewesen. Diese beginnen mit der Zersetzung der pflanzlichen Kost. Der entstandene Nahrungsbrei wird im Netzmagen zu kleinen Ballen geformt, die teils portionsweise ins Maul des Rindes zurückgestoßen werden. Etwa zwei Stunden nach der ersten Nahrungsaufnahme beginnt das Rind mit dem Wiederkäuen. Mit den breiten, niedrigen Backenzähnen wird die vorverdaute Nahrung nun ausgiebig gekaut. Die harten Schmelzfalten der Backenzähne zermahlen das Gras vollständig. Nach dem Wiederkäuen wird der Nahrungsbrei erneut geschluckt und gelangt in den Netzmagen. Dieser "sortiert" die Nahrung: Grobe Stücke werden erneut zum Zerkleinern nach oben befördert, feiner Brei wird an den Blättermagen weitergegeben. Dort wird Wasser entzogen. Die so vorbereitete Nahrung gelangt in den Labmagen. Verdauungssäfte werden abgegeben und spalten die Nährstoffe in kleinste Bestandteile. Diese werden vom Darm aus ins Blut überführt. Die unverdaulichen Bestandteile gelangen in den Dickdarm und werden als Kot ausgeschieden.

Gläsernes Modell eines Rinds: Zu sehen ist der Verdauungstrakt von der Speiseröhre bis zum Darm. (Foto: SWR/WDR – Animation aus der Sendung)
Der Pansen ist der größte Magen des Rinds. Vom Pansen wandert der wiedergekäute Nahrungsbrei in den Netzmagen. Über den Blättermagen kommt die Nahrung in den Labmagen.

Erstaunliches zum Thema „Kot“ – einige Beispiele

Eine Packung mit der Aufschrift ‚Luwak Coffee‘ und der Abbildung einer Schleichkatze. (Foto: SWR/WDR – Print aus der Sendung)
Von Schleichkatzen gut vorverdaut: der teuerste Kaffee der Welt

Der Name Kopi Luwak stammt vom indonesischen Wort „Kopi“ für Kaffee. Luwak ist eine Region auf Java, aber auch die dort beheimateten Schleichkatzen werden so genannt. Schleichkatzen ernähren sich von Insekten, Kleintieren und Früchten. Auch die Früchte der Kaffeepflanze stehen auf ihrem Speiseplan. Sie verdauen aber nur das rote Fruchtfleisch der Kaffeekirsche; der Kern – die Kaffeebohne - wird wieder ausgeschieden. Das Exkret wird von den Einheimischen eingesammelt. Die Bohnen werden gewaschen und leicht geröstet. Im Darm der Schleichkatzen sind die Kaffeekirschen einer Nassfermentation durch Enzyme ausgesetzt, welche die Geschmackseigenschaften ändert: Angeblich entsteht ein dunkles und volles, aber auch etwas „muffiges“ Aroma.

Einige Nagetierarten, so beispielsweise Hamster und Ratten, verwerten ihren energie- und vitaminreichen Weichkot, indem sie ihn verzehren. Während der zweiten Passage durch den Verdauungstrakt werden Nährstoffe und Vitamine, die beim ersten Mal ausgeschieden wurden, nun resorbiert und so dem Körper zugeführt. Erst beim zweiten Ausscheiden ist der Kot trocken und hart und für eine weitere „Verwertung“ unbrauchbar.

Auf eine sehr besondere Art der Wiederverwertung von Abfallprodukten können sich Bienen spezialisieren. Sie saugen die Ausscheidungen einer bestimmten Lausart, der Tannenlaus, auf. Diese ernährt sich von zuckerhaltigen Pflanzensäften. Die Bienen transportieren den gewonnen Nahrungssaft in den Stock. Dort wird er erbrochen, in Waben gespeichert und reift so allmählich zu Honig heran.

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Angriff der Viren

Der renommierte schwedische Wissenschaftsfotograf Lennart Nilsson will das Unsichtbare sichtbar machen: Was passiert, wenn Viren menschliche Zellen angreifen? Er will Vogelgrippe-Viren dabei fotografieren, wie sie in die Zelle eindringen, sich in ihr vermehren und sie dadurch zerstören. Dafür hat er sich mit führenden Wissenschaftlern des renommierten Karolinska-Instituts in Stockholm zusammengetan, die sich von seinen Aufnahmen neue Erkenntnisse bei der Bekämpfung von Viren erhoffen.
Wenn ein Virus in die Zelle eindringt, zwingt es sie komplett unter seine Herrschaft. Alle ihre Funktionen werden auf eine einzige Aufgabe reduziert: die Produktion von immer mehr Kopien des Virus. Letztlich gehen der Zelle dabei sämtliche Energie und das Baumaterial aus, sie verhungert regelrecht. Kurz bevor es so weit ist, aktiviert sie den Selbstzerstörungsmechanismus. Lennart Nilsson versucht, mit seinen Fotos zu einem besseren Verständnis des Ablaufs einer Virus-Infektion beizutragen. Ergänzende Computeranimationen veranschaulichen, wie das Leben in der Zelle funktioniert – und in welcher Katastrophe es endet, wenn Viren ihr zerstörerisches Werk vollenden.

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Aus Kost wird Kot

Ein Ritual, das sich täglich wiederholt – der Gang aufs Klo! Unser Körper entzieht dem Essen, was er braucht. Er kann die Nahrung aber nicht rückstandslos verdauen; die Reste müssen entsorgt werden. 3D-Computer-Animationen veranschaulichen, was bei der Verdauung im Körper vor sich geht, welche Rolle zum Beispiel Galle, Bauchspeicheldrüse oder Darmbakterien spielen. Auch tierische Verdauungsstrategien werden unter die Lupe genommen: Eine Kuh profitiert von Symbionten in ihrem Magen, Termiten fressen den proteinreichen Kot ihrer Artgenossen, Bienen verwerten die Ausscheidungen von Läusen und Nagetiere erhalten wichtige Vitamine aus ihrem eigenen Kot. Aus den Hinterlassenschaften von Schleichkatzen brauen sich manche Feinschmecker einen ganz besonderen Kaffee. Aber Vorsicht: In Fäkalien stecken oft auch Krankheitserreger. Dass wir bei den täglich neu anfallenden Massen nicht im Mist ertrinken, verdanken wir dem „Recyclingservice“ der Natur – Mistkäfern und vielen anderen kleinen Helfern.

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Das Gehirn

Das Gehirn zählt zu den erstaunlichsten Organen des Menschen. Es ist so komplex, dass es bis heute nur zum Teil erforscht ist. Eine Reise in unseren Denkapparat zeigt, was Wissenschaftler bisher über den Aufbau des Gehirns herausgefunden haben, wie unser Gedächtnis funktioniert und dass Lernen „Nervensache“ ist.
Protagonistin ist die erfolgreiche Gedächtnissportlerin Dorothea Seitz. Die 18-jährige Junioren-Weltmeisterin zeigt uns, wie sie ihre grauen Zellen fit hält. Der Film dokumentiert den normalen Tagesablauf der Schülerin ebenso, wie ihre anspruchsvollen Denkübungen und Wettbewerbe. Was dabei in Dorotheas Gehirn passiert, zeigen Experimente im Kernspintomografen und 3D-Animationen.

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Kraftmaschine Mensch

Der Mensch ist eine Kraft- und Bewegungsmaschine, die zu unglaublichen Höchstleistungen fähig ist. Im Zusammenspiel von Gehirn, Muskulatur und Skelett entstehen grazile aber auch sehr dynamische Bewegungen. Triathleten sind Musterbeispiele an Kraft und Ausdauer: Schwimmen, Radfahren, Laufen – verteilt auf über acht Stunden Wettkampf. Woher kommt die Kraft und wie wird sie optimal eingesetzt? Im Vergleich zur Tierwelt schneidet der Mensch zwar in Einzeldisziplinen schlechter ab, aber sein Gehirn verhilft ihm zum komplettesten Bewegungsrepertoire aller Lebewesen.

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Netzwerk Nerven

Ohne die feine „Verkabelung“, die unseren gesamten Körper durchzieht, könnten wir nicht mal den kleinen Finger krumm machen. Vieles ist also reine „Nervensache“. Das wissen auch die Artisten des Zirkus FlicFlac, die täglich ihr „Nervenkostüm“ trainieren, um Höchstleistungen zu vollbringen. Ein Blick in das Innere des Körpers zeigt, wie das Wunderwerk Nervensystem funktioniert.

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Nerve Network

Ohne die feine Verkabelung, die den gesamten Körper durchzieht, könnten wir nicht mal den kleinen Finger krumm machen. Vieles ist also reine „Nervensache“. Das wissen auch die Artisten des Zirkus FlicFlac, die täglich ihr „Nervenkostüm“ trainieren, um Höchstleistungen zu vollbringen. Ein Blick in das Innere des Körpers zeigt, wie das Wunderwerk Nervensystem funktioniert.

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Planet Schule