Żwacz, ekosystem drobnoustrojów w krowie

Żwacz jest odpowiedzialny za trawienie złożonych związków roślinnych na prostsze, aby zwierzę mogło je przyswoić. Dlatego istnieje symbioza między ekosystemem drobnoustrojów a przeżuwaczami. Ostatnia aktualizacja: 2 listopada 2020 r. Przeżuwacze żywią się związkami, których nie trawią inne gatunki, takie jak ludzie. Dzieje się tak dzięki dużej różnorodności mikroorganizmów odpowiedzialnych za beztlenowe (beztlenowe) trawienie tych składników odżywczych w żwaczu, w procesie zwanym fermentacją. Proces ten jest niezbędny do przetrwania wielu gatunków o znaczeniu rolniczym, takich jak krowy. W dzisiejszym artykule omówimy, czym jest żwacz i niektóre mikroorganizmy zaangażowane w ten fascynujący proces.

Żwacz

Przeżuwacze (bydło, kozy, jelenie i owce) mają nieco złożony charakter układ pokarmowy, składający się z czterech jam:

• siatka
• żwacz
• omasum
• tralec

Wewnątrz żwacza tysiące mikroskopijnych istot wytwarzają enzymy, które pomagają trawić włókna roślinne i celulozę. Dlatego mówimy, że żwacz jest ekosystemem mikrobiologicznym, w którym bakterie stanowią 60% populacji mikroorganizmów.

Proces żwacza 

 Żwacz komunikuje się z jamą ustną przez przełyk; są to etapy, które wykonuje pokarm aż do jego strawienia:

• Po pierwsze, zwierzęta spożywają rośliny zawierające celulozę, skrobię, pektyny i inne elementy, których przeżuwacze nie mogą strawić bezpośrednio, ponieważ nie mają niezbędnych enzymów .
• Następnie pokarm przechodzi z ust do żwacza, gdzie mikroorganizmy przekształcają te złożone cząsteczki w prostsze, takie jak kwasy tłuszczowe o niskiej masie cząsteczkowej, dwutlenek węgla i metan.
• Kiedy te cząsteczki zostaną całkowicie rozłożone na inne, które jelito zwierzęcia może wchłonąć, pokarm wraca do pyska, gdzie jest ponownie przeżuwany i ponownie spożywany.
• W końcu, częściowo strawiony pokarm przechodzi do retikulum, a następnie do omasum i trawieńca (główny żołądek), ponieważ tam zachodzi proces trawienia.

Fermentacja

Te zbiorowiska drobnoustrojów wytwarzają enzymy z niezbędnymi funkcjami rozkładania węglowodanów (z celulozy, skrobi i cukrów), a także nit związki genowe i lipidy. Ten rozkład zachodzi w procesie fermentacji. Proces ten jest niezbędny do pozyskiwania energii (w postaci ATP), do wzrostu samych mikroorganizmów oraz do wytwarzania niezbędnych dla zwierząt cząsteczek, takich jak glukoza . Są również ważne w związkach zawierających azot, który jest niezbędny do syntezy białek. Same mikroorganizmy wytwarzają je wewnątrz, a układ pokarmowy zwierzęcia pozyskuje źródło energii bez konieczności sięgania do elementów zewnętrznych, takich jak witamina B czy niezbędne aminokwasy.

Żwacz – relacja symbiotyczna w środowisku beztlenowym

Musimy podkreślić, że jak widać, żwacz jest przykładem symbiozy mutualistycznej: przeżuwacze zapewniają mikrobom odpowiednie środowisko do ich rozwoju i aktywność. W zamian mikroorganizmy dostarczają żywicielowi składników odżywczych, których inaczej by nie strawił. W ten sposób przeżuwacze mają dietę bogatą w błonnik i ubogą w białko. Ten ekosystem żwaczy składa się z szerokiej gamy mikroorganizmów. Nawiązują one symbiotyczny związek w środowisku, w którym nie ma tlenu. Ta mikrobiota zawiera bakterie, archeony, pierwotniaki i grzyby. Bakterie są najbardziej podatne na właściwości fizykochemiczne żwacza. Te, które dominują w tej społeczności, należą do dwóch różnych filozofii:

• Firmicutes – zwłaszcza z rodzaju Butyvibrio, Lachnospira, Succiniclasticum i Ruminococcus

• Bacteroidetes – Prevotella jest tu dominującym rodzajem

Archeony stanowią około 1% masy drobnoustrojów, a u eukariontów występują pierwotniaki. Stanowią one jedną trzecią całości i są też grzyby.

Bakterie

Krowy muszą prawidłowo trawić celulozę, główny składnik ściany komórkowej roślin. Dlatego bakterie celulolityczne są niezbędne. W tym przypadku pH niższe niż 5,5 wpływa na proces trawienia włókien, a temperatura 39 stopni osłabia zdolność adhezji bakterii. Bakterie amylolityczne są również ważne ze względu na obecność skrobi w diecie bydła i krów żywionych zbożem. Bakterie kwasu mlekowego metabolizują kwas mlekowy i kontrolują jego akumulację. W ten sposób pomagają utrzymać pH w odpowiednim zakresie. Wreszcie bakterie rozkładające pektyny również odgrywają ważną rolę, ponieważ pektyna stanowi 10-20% wszystkich węglowodanów w diecie tych zwierząt.

Łuki metanogenne

Aktywność mikroorganizmów jest głównym źródłem gazów cieplarnianych w rolnictwie. Metan jest wytwarzany przez łuki metanogenne i otrzymywany jako końcowy produkt fermentacji. Niektórzy uważają to za stratę energii, ponieważ stanowi 6 – 10% całkowitej energii. Gaz ten przyczynia się do efektu cieplarnianego, gdy przenika do środowiska. Podczas metanogenezy poziom CO2 i wodoru w medium spada; jest to dobre, ponieważ jest konieczne. 80% metanu pochodzi z fermentacji włókien (celulozy), a pozostałe 20% z rozkładu obornika.

Protozoa

Te drobnoustroje zmniejszają ryzyko kwasicy po spożyciu pokarmów o wysokim stężeniu łatwo przyswajalnych cukrów. Główną funkcją 90% pierwotniaków orzęsków jest hydroliza i fermentacja celulozy. Ciliate Diplopastron afina wykazuje aktywność amylolityczną, dzięki której wytwarza maltozę i glukozę.

Grzyby

Niektóre grzyby celulolityczne wytwarzają pewne enzymy zdolne do hydrolizowania celulozy i ksylanów. Aktywność grzybów wspomaga trawienie ściany komórkowej warzyw. Są one ważne przede wszystkim, gdy przeżuwacze spożywają zdrewniałe substraty. Na przykład Neocallimastix frontalis rozpuszcza wyściółkę w ścianach komórkowych, dzięki czemu bakterie mogą bez problemu uzyskać dostęp do celulozy.

Znaczenie drobnoustrojów

Jak widać, mikroorganizmy są niezbędne w rozkładającym się metabolizmie pokarmu spożywanego przez przeżuwacze. Jest to więc kolejny przykład znaczenia tych jednokomórkowych istot w świecie zwierząt. Na koniec musimy wyjaśnić, że ta mikrobiota musi pozostać w dobrym stanie, aby uniknąć problemów fizjologicznych u zwierzęcia, takich jak kwasica. Może Cię to zainteresować... Przeczytaj to w Moje zwierzęta Czym są przeżuwacze? Istnieje wiele rodzajów przeżuwacze. W tym artykule opowiemy Ci wszystko o tych zwierzętach i o tym, co czyni je wyjątkowymi.