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Der Pansen: ein mikrobielles Ökosystem

Tiere : Der Pansen: ein mikrobielles Ökosystem

Der Pansen ist dafür verantwortlich, komplexe Pflanzenstoffe in einfachere zu verdauen, damit das Tier sie aufnehmen kann. Deshalb entsteht hier eine Symbiose zwischen den mikrobiellen und den Wiederkäuer-Ökosystemen.

Geschrieben und verifiziert vom Biologen Maria Muñoz Navarro am 13. Juli 2020.

Letztes Update: 13. Juli 2020

Wiederkäuer verwenden in ihrer Nahrung Verbindungen, die andere Arten wie der Mensch nicht aufnehmen können. Dies ist einer Vielzahl von Mikroorganismen zu verdanken, die für die anaerobe Verdauung (ohne Sauerstoff) dieser Nährstoffe im Pansen verantwortlich sind, durch einen Prozess namens Fermentation.

Dies ist für viele Arten von landwirtschaftlicher Bedeutung, wie zum Beispiel Kühe, überlebensnotwendig. Hier verraten wir Ihnen, was der Pansen ist und welche Mikroorganismen an diesem faszinierenden Prozess beteiligt sind.

Pansen

Wiederkäuer (Rinder, Ziegen, Hirsche und Schafe) haben ein etwas komplexes Verdauungssystem, das aus vier Hohlräumen besteht:

  • Das Absehen.
  • Pansen.
  • Das omasum.
  • Der Labmagen.

Im Pansen produzieren Tausende von mikroskopisch kleinen Wesen Enzyme, die bei der Verdauung von Pflanzenfasern und Zellmaterial helfen. Deshalb sagen wir das Der Pansen ist ein mikrobielles Ökosystem, wobei Bakterien 60% der Mikroorganismenpopulation ausmachen.

Pansenprozess

Das müssen wir wissen der Pansen kommuniziert über die Speiseröhre mit dem Mund, und dies sind die Schritte, die das Essen bis zur Verdauung durchläuft:

  1. Zuerst, Tiere essen pflanzliche Nahrung. Diese enthalten Zellulose, Stärke, Pektine und andere Elemente, die Wiederkäuer nicht direkt verdauen können, da ihnen die notwendigen Enzyme fehlen.
  2. Die Nahrung gelangt dann vom Mund in den Pansen, wo Mikroorganismen wandeln diese komplexen Moleküle in einfachere um (niedermolekulare Fettsäuren), Kohlendioxid und Methan.
  3. Sobald diese Moleküle in andere zerlegt wurden, die der Darm des Tieres aufnehmen kann, kehrt die Nahrung in den Mund zurück, wo sie wieder geschluckt und wieder aufgenommen wird.
  4. Schließlich gelangt die halbverdaute Nahrung zum Retikulum, dann zum Muttermund und dem Labmagen, der als Hauptmagen fungiert, weil hier der Verdauungsprozess stattfindet.

Fermentation

Diese mikrobiellen Gemeinschaften produzieren Enzyme mit essentiellen Funktionen zum Abbau von Kohlenhydraten (aus Zellulose, Stärke und Zucker), zusätzlich zu stickstoffhaltigen Verbindungen und Lipiden. Diese Zersetzung erfolgt durch einen Prozess namens Fermentation.

Der Fermentationsprozess ist essentiell für die Gewinnung von Energie (in Form von ATP), für das Wachstum der Mikroorganismen selbst und für die Produktion lebenswichtiger Moleküle für das Tier wie Glukose. Sie sind auch in stickstoffhaltigen Verbindungen sehr wichtig, was für die Proteinsynthese essentiell ist.

Auf diese Weise erhält das Verdauungssystem dieser Tiere eine Energiequelle, ohne auf äußere Elemente wie Vitamin B oder essentielle Aminosäuren zurückgreifen zu müssen, denn die Mikroorganismen selbst produzieren sie im Inneren.

Symbiotische Beziehung in einer anaeroben Umgebung

Wir müssen das betonen, wie wir beobachten können, der Pansen ist ein Beispiel für eine gegenseitige Symbiose: Wiederkäuer bieten Mikroben eine geeignete Umgebung für ihr Wachstum und ihre Aktivität. Im Gegenzug bieten Mikroorganismen dem Wirt Nährstoffe aus der Nahrung, die sonst nicht verdaut werden könnten.

Auf diese Weise ernähren sich Wiederkäuer ballaststoffreich und eiweißarm.

Dieses Pansenökosystem besteht aus einer Vielzahl von Mikroorganismen, die in einer Umgebung ohne Sauerstoff eine Symbiose eingehen.

Diese Mikrobiota besteht aus Bakterien, Archaeen, Protozoen und Pilzen. Bakterien sind am anfälligsten für die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Pansens. Diejenigen, die diese Gemeinschaft dominieren, gehören zu zwei Kanten:

  • Firmen: insbesondere die der Gattungen Butyvibrio, Lachnospira, Succiniclasticum und Ruminococcus.
  • Bakteroidetäten: die vorherrschende Gattung ist Prevotella.

Archaeen machen ungefähr 1% der mikrobiellen Masse aus, und bei Eukaryoten finden wir Protozoen, die ein Drittel der Gesamtmenge einnehmen, und einige Pilze.

Bakterien

Zellulose, der Hauptbestandteil der Zellwand von Pflanzen, muss richtig verdaut werden und ist für sie die cellulolytische Bakterien sind essenziell.

In diesem Fall beeinträchtigt ein pH-Wert unter 5,5 den Faserverdauungsprozess und eine Temperatur von 39 Grad beeinträchtigt die Bakterienadhäsionsfähigkeit.

Wichtig sind auch amylolytische Bakterien aufgrund des Vorhandenseins von Stärke in der Nahrung von Rindern und getreidefressenden Kühen.

Die Milchsäurebakterien Milchsäure metabolisieren und ihre Ansammlung kontrollieren und so dazu beitragen, den pH-Wert im richtigen Bereich zu halten.

Endlich, das pektinabbauende Bakterien sie spielen auch eine wesentliche Rolle, da Pektin 10-20% der Gesamtkohlenhydrate in der Nahrung dieser Tiere ausmacht.

Methanogene Bögen

Die Aktivität von Mikroorganismen ist die Hauptquelle von Treibhausgasen in der Landwirtschaft. Methan wird von methanogenen Archaeen erzeugt und es wird als Endprodukt der Fermentation gewonnen. Es wird als Energieverlust betrachtet, da es 6 - 10 % der Gesamtenergie ausmacht.

Wenn dieses Gas in die Umwelt ausgestoßen wird, trägt es zum Treibhauseffekt bei. Während der Methanogenese nimmt der Gehalt an CO2 und Wasserstoff im Medium ab, was ist notwendig. 80% des Methans werden durch die Fermentation der Faser (Zellulose) erzeugt, während die restlichen 20% bei der Zersetzung des Mistes entstehen.

Protozoen

Diese Mikroben sind daran beteiligt, das Risiko einer Übersäuerung nach dem Verzehr von Lebensmitteln mit einer hohen Konzentration an leicht verdaulichen Zuckern zu verringern.

90% der Protozoen gehören zur Gattung Entodiminiomorphida, deren Hauptfunktion die Hydrolyse und Fermentation von Cellulose ist. Diplopastron affin hat eine amylolytische Aktivität, mit der es Maltose und Glukose produziert.

Pilze

existieren cellulolytische Pilze die bestimmte Enzyme produzieren, die Cellulose und Xylan hydrolysieren können. Die Pilzaktivität begünstigt die Verdauung der Zellwand von Gemüse.

Sie sind vor allem wichtig, wenn Wiederkäuer verholzte Substrate aufnehmen. Neocallimastix frontalis beispielsweise löst Lignin in Zellwänden, sodass Bakterien leicht auf Zellulose zugreifen können.

Bedeutung von Mikroben

Wie wir gesehen haben, sind Mikroorganismen für den Abbau der Nahrung von Wiederkäuern essentiell. Dies ist also ein weiteres Beispiel für die Bedeutung dieser einzelligen Wesen in der Tierwelt.

Ebenso und zum Schluss muss klargestellt werden, dass es wichtig ist, dass diese Mikrobiota gesund bleibt, um physiologische Probleme des Tieres wie eine Azidose zu vermeiden.

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