Жвачные животные используют в своем рационе соединения, которые другие виды, например человек, не могут усвоить. Это происходит благодаря большому разнообразию микроорганизмов, которые отвечают за анаэробное переваривание (без кислорода) этих питательных веществ в рубце., через процесс, называемый ферментацией.
Это необходимо для выживания многих видов сельскохозяйственных животных, например коров. Здесь мы расскажем, что такое рубец и какие микроорганизмы участвуют в этом увлекательном процессе.
Рубец
Жвачные животные (крупный рогатый скот, козы, цервидные и овцы) имеют довольно сложную пищеварительную систему, состоящую из четырех полостей:
- Прицельная сетка.
- Рубец.
- Омасум.
- Сычуг.
Внутри рубца тысячи микроскопических существ вырабатывают ферменты, которые помогают переваривать растительные волокна и клеточный материал. Поэтому мы говорим, что рубец — это микробная экосистема, где бактерии составляют 60% популяции микроорганизмов.
Рубцовый отросток
Мы должны знать это рубец сообщается со ртом через пищевод, и вот шаги, которым следует пища, пока она не переваривается:
- Первый, животные едят растительную пищу. Они содержат целлюлозу, крахмал, пектины и другие элементы, которые жвачные животные не могут переварить напрямую, потому что у них нет необходимых ферментов.
- Затем пища переходит изо рта в рубец, где микроорганизмы превращают эти сложные молекулы в более простые (низкомолекулярные жирные кислоты), диоксид углерода и метан.
- После того, как эти молекулы разложились на другие, которые кишечник животного может поглотить, пища возвращается в рот, где ее повторно проглатывают и повторно проглатывают.
- Наконец, полупереваренная пища попадает в ретикулум, затем в омасум и сычуг, который действует как главный желудок., потому что здесь происходит процесс пищеварения.
Ферментация
Эти микробные сообщества производят ферменты, выполняющие важные функции по расщеплению углеводов (из целлюлозы, крахмала и сахаров), а также азотистых соединений и липидов. Это разложение осуществляется посредством процесса, называемого ферментацией.
Процесс ферментации необходим для получения энергии (в форме АТФ), для роста самих микроорганизмов и для производства необходимых для животных молекул, таких как глюкоза. Они также очень важны в азотсодержащих соединениях., который необходим для синтеза белка.
Таким образом, пищеварительная система этих животных получает источник энергии, не прибегая к внешним элементам, таким как витамин B или незаменимые аминокислоты, потому что сами микроорганизмы производят их внутри.
Симбиотические отношения в анаэробной среде
Мы должны подчеркнуть, что, как мы можем наблюдать, рубец — пример мутуалистического симбиоза: Жвачные животные обеспечивают микробам подходящую среду для их роста и жизнедеятельности. В свою очередь, микроорганизмы предлагают хозяину питательные вещества из пищи, которая не может быть переварена другим способом.
Таким образом, рацион жвачных животных богат клетчаткой и низким содержанием белка.
Эта рубцовая экосистема состоит из большого количества разнообразных микроорганизмов, которые устанавливают симбиотические отношения в среде, где нет кислорода.
Эта микробиота состоит из бактерий, архей, простейших и грибов. Бактерии наиболее чувствительны к физико-химическим свойствам рубца. Те, кто доминируют в этом сообществе, принадлежат к двум краям:
- Фирмикуты: особенно представители рода Butyvibrio, Lachnospira, Succiniclasticum и Ruminococcus.
- Bacteroidetes: преобладающий род Prevotella.
Археи составляют примерно 1% микробной массы, а что касается эукариот, мы находим простейшие, которые занимают треть от общей массы, и некоторые грибы.
Бактерии
Целлюлоза, главный компонент клеточной стенки растений, должна правильно перевариваться, а для них целлюлозолитические бактерии они необходимы.
В этом случае pH ниже 5,5 влияет на процесс переваривания волокон, а температура 39 градусов снижает способность к адгезии бактерий.
Также важны амилолитические бактерии из-за наличия крахмала в рационе крупного рогатого скота и коров-зерноедов.
В молочнокислые бактерии метаболизирует молочную кислоту и контролирует ее накопление, тем самым помогая поддерживать pH в нужном диапазоне.
Наконец, пектин-разлагающие бактерии они также играют важную роль, поскольку пектин составляет 10-20% от общего количества углеводов в рационе этих животных.
Метаногенные арки
Активность микроорганизмов является основным источником парниковых газов в сельском хозяйстве. Метан вырабатывается метаногенными археями. и его получают как конечный продукт ферментации. Это считается пустой тратой энергии, поскольку составляет 6-10% от общей энергии.
Когда этот газ выбрасывается в окружающую среду, он способствует парниковому эффекту. Во время метаногенеза уровни СО2 и водорода в среде снижаются., что необходимо. 80% метана образуется при ферментации волокна (целлюлозы), а остальные 20% образуются при разложении навоза.
Простейшие
Эти микробы участвуют в снижении риска ацидоза после употребления в пищу продуктов с высокой концентрацией легкоусвояемых сахаров.
90% простейших принадлежат к роду Entodiminiomorphida, основная функция которого — гидролиз и ферментация целлюлозы. Аффин диплопастрона обладает амилолитической активностью, с которой он производит мальтозу и глюкозу.
Грибы
существовать целлюлолитические грибы которые производят определенные ферменты, способные гидролизовать целлюлозу и ксилан. Грибковая активность способствует перевариванию клеточной стенки овощей.
Они важны, прежде всего, когда жвачные животные поедают одревесневшие субстраты. Например, Neocallimastix frontalis солюбилизирует лигнин в клеточных стенках, поэтому бактерии могут легко получить доступ к целлюлозе.
Важность микробов
Как мы уже видели, микроорганизмы играют важную роль в деградационном метаболизме пищи, которую съедают жвачные животные. Итак, это еще один пример важности этих одноклеточных существ в животном мире.
Точно так же и в заключение необходимо уточнить, что очень важно, чтобы эта микробиота оставалась здоровой, чтобы избежать физиологических проблем у животного, таких как ацидоз.
