Prežvekovalci v svoji prehrani uporabljajo spojine, ki jih druge vrste, na primer ljudje, ne morejo asimilirati. To je posledica velike raznolikosti mikroorganizmov, ki so odgovorni za anaerobno prebavo (brez kisika) teh hranil v vampu, skozi postopek, imenovan fermentacija.
To je potrebno za preživetje številnih kmetijsko pomembnih vrst, na primer krav. Tukaj vam povemo, kaj je vap in nekateri mikroorganizmi, ki sodelujejo v tem fascinantnem procesu.
Rumen
Prežvekovalci (govedo, koze, cervidi in ovce) imajo nekoliko zapleten prebavni sistem, sestavljen iz štirih votlin:
- Namerilni križ.
- Vampi.
- Omasum.
- Abomasum.
Znotraj vampa na tisoče mikroskopskih bitij proizvaja encime, ki pomagajo prebaviti rastlinska vlakna in celični material. Zato pravimo, da vamp je mikrobni ekosistem, kjer bakterije sestavljajo 60% populacije mikroorganizmov.
Postopek vampa
To moramo vedeti vamp komunicira z usti skozi požiralnik, in to so koraki, ki jim hrana sledi, dokler se ne prebavi:
- Prvič, živali jedo rastlinsko hrano. Ti vsebujejo celulozo, škrob, pektine in druge elemente, ki jih prežvekovalci ne morejo neposredno prebaviti, ker nimajo potrebnih encimov.
- Hrana nato preide iz ust v vamp, kjer mikroorganizmi te kompleksne molekule pretvorijo v enostavnejše (nizko molekularne maščobne kisline), ogljikov dioksid in metan.
- Ko se te molekule razgradijo v druge, ki jih lahko črevesje živali absorbira, se hrana vrne v usta, kjer se ponovno zaužije in ponovno zaužije.
- Na koncu prebavljena hrana preide v retikulum, nato v omasum in abomasum, ki deluje kot glavni želodec, ker se tam pojavi prebavni proces.
Fermentacija
Te mikrobne skupnosti proizvajajo encimi z bistvenimi funkcijami za razgradnjo ogljikovih hidratov (iz celuloze, škroba in sladkorjev) ter dušikovih spojin in lipidov. To razgradnjo izvedemo s postopkom, imenovanim fermentacija.
Postopek fermentacije je bistven za pridobivanje energije (v obliki ATP), za rast samih mikroorganizmov in za proizvodnjo bistvenih molekul za živali, kot je glukoza. Zelo pomembni so tudi v spojinah, ki vsebujejo dušik., ki je bistvenega pomena za sintezo beljakovin.
Na ta način prebavni sistem teh živali pridobi vir energije, ne da bi se morali zateči k zunanjim elementom, kot je vitamin B ali esencialne aminokisline, ker mikroorganizmi jih sami proizvajajo v notranjosti.
Simbiotski odnos v anaerobnem okolju
Poudariti moramo, da, kot vidimo, vamp je primer medsebojne simbioze: Prežvekovalci mikroorganizmom zagotavljajo primerno okolje za njihovo rast in aktivnost. V zameno mikroorganizmi gostitelju ponujajo hranila iz hrane, ki jih drugače ne bi mogli prebaviti.
Na ta način imajo prežvekovalci prehrano, bogato z vlakninami in nizko vsebnostjo beljakovin.
Ta ekosistem prežvekovalcev je sestavljen iz najrazličnejših mikroorganizmov, ki vzpostavljajo simbiotsko razmerje v okolju, kjer ni kisika.
Ta mikrobiota je sestavljena iz bakterij, arhej, protozoj in gliv. Bakterije so najbolj dovzetne za fizikalno -kemijske lastnosti vampa. Tisti, ki prevladujejo v tej skupnosti, pripadajo dvema robovoma:
- Poročila: predvsem tiste žanra Butyvibrio, Lachnospira, Succiniclasticum Y Ruminokok.
- Bakteroideti: prevladujoči spol je Prevotella.
Arheje obsegajo približno 1% mikrobne mase, pri evkariontih pa najdemo protozoe, ki zasedajo tretjino celotne mase, in nekatere glive.
Bakterije
Celulozo, glavno sestavino celične stene rastlin, je treba pravilno prebaviti in zanje celulolitične bakterije so bistvene.
V tem primeru pH, ki je nižji od 5,5, vpliva na proces prebave vlaken, temperatura 39 stopinj pa zmanjša sposobnost adhezije bakterij.
Pomembni so tudi amilolitične bakterije zaradi prisotnosti škroba v prehrani goveda in krav, ki jedo žito.
The mlečne bakterije Presnavljajo mlečno kislino in nadzorujejo njeno kopičenje ter tako pomagajo vzdrževati pH v ustreznem območju.
Končno, bakterije, ki razgrajujejo pektin igrajo tudi bistveno vlogo, saj pektin predstavlja 10-20% vseh ogljikovih hidratov v prehrani teh živali.
Metanogeni loki
Dejavnost mikroorganizmov je glavni vir toplogrednih plinov v kmetijstvu. Metan proizvajajo metanogene arheje in ga dobimo kot končni produkt fermentacije. Šteje se za izgubo energije, ker predstavlja 6 - 10% celotne energije.
Ko se ta plin izloči v okolje, prispeva k učinku tople grede. Med metanogenezo se koncentracije CO2 in vodika v mediju znižajo, kar je potrebno. 80% metana nastane s fermentacijo vlaken (celuloze), preostalih 20% pa nastane med razgradnjo gnoja.
Protozoe
Ti mikrobi sodelujejo pri zmanjševanju tveganja za acidozo po zaužitju živil z visoko koncentracijo lahko prebavljivih sladkorjev.
90% protozoj pripada rodu Entodiminiomorphida, katerih glavna funkcija je hidroliza in fermentacija celuloze. Diplopastron affine ima amilolitično aktivnost, s katero proizvaja maltozo in glukozo.
Gobe
obstajajo celulolitične glive ki proizvajajo določene encime, ki lahko hidrolizirajo celulozo in ksilan. Glivična aktivnost spodbuja prebavo celične stene zelenjave.
Pomembni so predvsem pri zaužitju prežvekovalcev. Na primer, Neocallimastix frontalis Topi lignin v celičnih stenah, tako da lahko bakterije zlahka dostopajo do celuloze.
Pomen mikrobov
Kot smo videli, so mikroorganizmi bistveni pri razgradni presnovi hrane, ki jo uživajo prežvekovalci. Torej je to še en primer pomena teh enoceličnih bitij v živalskem svetu.
Podobno in na koncu je treba pojasniti, da je bistveno, da ta mikrobiota ostane zdrava, da se izognemo fiziološkim težavam pri živalih, kot je acidoza.