Rumegătoarele folosesc în dieta lor compuși pe care alte specii, precum oamenii, nu le pot asimila. Acest lucru se datorează unei largi diversități de microorganisme care sunt responsabile de digestia anaerobă (fără oxigen) a acestor nutrienți în rumen, printr-un proces numit fermentare.
Acest lucru este necesar pentru supraviețuirea multor specii de importanță agricolă, cum ar fi vacile. Aici vă spunem ce este rumenul și câteva dintre microorganismele implicate în acest proces fascinant.
Rumen
Rumegătoarele (bovine, caprine, cervide și ovine) au un sistem digestiv oarecum complex, alcătuit din patru cavități:
- Reticulul.
- Rumenul.
- Omasumul.
- Abomasul.
În interiorul rumenului, mii de ființe microscopice produc enzime care ajută la digerarea fibrelor vegetale și a materialului celular. Prin urmare, spunem asta rumenul este un ecosistem microbian, unde bacteriile cuprind 60% din populația de microorganisme.
Procesul de rumen
Trebuie să știm asta rumenul comunică cu gura prin esofag, și aceștia sunt pașii pe care îi urmează mâncarea până când este digerată:
- Primul, animalele mănâncă alimente vegetale. Acestea conțin celuloză, amidon, pectine și alte elemente pe care rumegătoarele nu le pot digera direct, deoarece nu au enzimele necesare.
- Mâncarea trece apoi de la gură la rumen, unde microorganismele transformă aceste molecule complexe în altele mai simple (acizi grași cu conținut molecular mic), dioxid de carbon și metan.
- Odată ce aceste molecule au fost descompuse în altele pe care intestinul animalului le poate absorbi, mâncarea se întoarce la gură, unde este reingerată și reingerită.
- În cele din urmă, alimentele semi-digerate trec la reticul, apoi la omasum și abomasum, care acționează ca stomac principal, deoarece este locul unde are loc procesul digestiv.
Fermentaţie
Aceste comunități microbiene produc enzime cu funcții esențiale pentru descompunerea carbohidraților (din celuloză, amidon și zaharuri), precum și compuși azotați și lipide. Această descompunere se realizează printr-un proces numit fermentare.
Procesul de fermentare este esențial pentru obținerea de energie (sub formă de ATP), pentru creșterea microorganismelor în sine și pentru producerea de molecule esențiale pentru animale, cum ar fi glucoza. Acestea sunt, de asemenea, foarte importante în compușii care conțin azot., care este esențială pentru sinteza proteinelor.
În acest fel, sistemul digestiv al acestor animale obține o sursă de energie fără a fi nevoie să recurgă la elemente externe precum vitamina B sau aminoacizii esențiali, deoarece microorganismele în sine le produc în interior.
Relația simbiotică într-un mediu anaerob
Trebuie să subliniem că, după cum putem vedea, rumenul este un exemplu de simbioză mutualistă: Rumegătoarele oferă microbilor un mediu adecvat pentru creșterea și activitatea lor. În schimb, microorganismele oferă gazdei nutrienți din alimente care altfel nu ar putea fi digerați.
În acest fel, rumegătoarele au o dietă bogată în fibre și săracă în proteine.
Acest ecosistem ruminal este format dintr-o mare varietate de microorganisme, care stabilesc o relație simbiotică într-un mediu în care nu există oxigen.
Această microbiotă este alcătuită din bacterii, arhee, protozoare și ciuperci. Bacteriile sunt cele mai sensibile la proprietățile fizico-chimice ale rumenului. Cei care domină această comunitate aparțin a două margini:
- Firmicutes: mai ales cele din gen Butyvibrio, Lachnospira, Succiniclasticum Da Ruminococ.
- Bacteroidete: genul predominant este Prevotella.
Archaea cuprinde aproximativ 1% din masa microbiană, iar în ceea ce privește eucariotele găsim protozoare, care ocupă o treime din total, și unele ciuperci.
Bacterii
Celuloza, componenta principală a peretelui celular al plantelor, trebuie digerată corect și pentru ele bacterii celulolitice sunt esențiale.
În acest caz, un pH mai mic de 5,5 afectează procesul de digestie a fibrelor și o temperatură de 39 de grade afectează capacitatea de adeziune bacteriană.
De asemenea, sunt importante bacterii amilolitice datorită prezenței amidonului în dieta bovinelor și a vacilor care mănâncă cereale.
The bacterii lactice Aceștia metabolizează acidul lactic și controlează acumularea acestuia, ajutând astfel la menținerea pH-ului în intervalul adecvat.
În cele din urmă, bacterii care degradează pectina joacă, de asemenea, un rol esențial, deoarece pectina reprezintă 10-20% din totalul carbohidraților din dieta acestor animale.
Arcuri metanogene
Activitatea microorganismelor este principala sursă de gaze cu efect de seră în agricultură. Metanul este generat de arheele metanogene și se obține ca produs final al fermentației. Este considerată o risipă de energie, deoarece reprezintă 6 - 10% din energia totală.
Când acest gaz este expulzat în mediu, acesta contribuie la efectul de seră. În timpul metanogenezei, nivelurile de CO2 și hidrogen scad în mediu, care este necesar. 80% din metan este generat de fermentarea fibrei (celuloză), în timp ce restul de 20% este generat în timpul descompunerii gunoiului de grajd.
Protozoare
Acești microbi sunt implicați în reducerea riscului de acidoză după consumul de alimente care au o concentrație mare de zaharuri ușor digerabile.
90% dintre protozoare aparțin genului Entodiminiomorphida, a cărei funcție principală este hidroliza și fermentarea celulozei. Diplopastron afin are activitate amilolitică, cu care produce maltoză și glucoză.
Ciuperci
exista ciuperci celulolitice care produc anumite enzime capabile să hidrolizeze celuloza și xilanul. Activitatea fungică favorizează digestia peretelui celular al legumelor.
Sunt importante, mai ales, atunci când rumegătoarele ingerează substraturi lignificate. De exemplu, Neocallimastix frontalis Solubilizează lignina din pereții celulari, astfel încât bacteriile să poată accesa cu ușurință celuloza.
Importanța microbilor
După cum am văzut, microorganismele sunt esențiale în metabolismul degradativ al alimentelor consumate de rumegătoare. Deci acesta este încă un exemplu al importanței acestor ființe unicelulare în lumea animalelor.
La fel și pentru a termina, trebuie clarificat faptul că este esențial ca această microbiotă să rămână sănătoasă pentru a evita problemele fiziologice la animale, cum ar fi acidoză.