ماذا تأكل الحيوانات العاشبة؟

العديد من حيوانات المزرعة نباتية. في معظم الأوقات يضعون نباتات خضراء في أفواههم (أو كانت كذلك - مثل القش)، ويمضغونها ويبتلعونها. ولكن هل تتغذى حقًا على النباتات الخضراء؟

درور بار نير

إن التمييز بين الحيوانات العاشبة (الحيوانات العاشبة - من الكلمة اللاتينيةherba والتي تعني العشب، و vorus- والتي تعني يتغذى، الطعام) وبين الحيوانات آكلة اللحوم (آكلة اللحوم) - من الكلمة اللاتينية carne التي تعني اللحم) مشهور. ولتذكيرك، نحن، مع الدببة (والحيوانات الأخرى)، ننتمي إلى مجموعة ثالثة تعرف باسم آكلات اللحوم (Omnivores) (من الكلمة اللاتينية Omne والتي تعني كل شيء).

نحن نعرف أيضًا الحيوانات العاشبة من بيئتنا المباشرة. العديد من حيوانات المزرعة نباتية - الماشية والأغنام والخيول. عندما ننظر إليهم، نرى أنهم في معظم الأحيان يضعون نباتات خضراء في أفواههم (أو كانت كذلك - على سبيل المثال القش أو القش)، ويمضغونها ويبتلعونها. ولكن هل تتغذى حقًا على النباتات الخضراء؟

مفاصل السليلوز والسكريات الأخرى التي يتكون منها جدار النبات

يفرز جهازنا الهضمي إنزيمات (أولها - على سبيل المثال الأميليز، الإنزيم الذي يكسر النشا - يفرز بالفعل في الفم)، والتي تعمل على تحطيم مكونات الطعام التي لا يمكن امتصاصها كما هي. يتم امتصاص المواد التي تمكنا من تفكيكها من خلال جدران الأمعاء إلى مجرى الدم، ومن هناك تصل إلى خلايا الجسم.

فإذا استخرجنا الإنزيمات الهاضمة ووفرنا لها في أنبوب الاختبار الظروف المثلى لنشاطها، ووضعنا الغذاء الحيواني في أنبوب الاختبار وهو مطحون (بدلا من مضغه)، فإن الطعام سوف يتحلل إلى مكوناته في أنبوب اختبار. إذا أدخلنا النباتات في مثل هذا النظام، فإن معظم المواد النباتية لن يتم هضمها، ولكنها ستبقى في النظام غير مهضوم.

إذا فعلنا ذلك باستخدام إنزيمات الجهاز الهضمي للبقرة، فسنضع لب النبات في أنبوب اختبار ونتحقق من النتيجة، وحتى هناك سنكتشف، ربما لدهشتنا، أن معظم المواد النباتية لا تتحلل.

المكونات الرئيسية للأغذية النباتية هي السليلوز، والهيميسيلولوز - المعروف أيضًا باسم السكريات المرتبطة بالسليلوز، والبكتين المختلفة. هذه الثلاثة هي المكونات الرئيسية لجدران الخلايا النباتية. وهي مواد غنية بالطاقة، ولا يستطيع أي حيوان تقريبًا تفكيكها واستخدامها (مع استثناءات قليلة). تلك التي تحطم الكتلة النباتية الكبيرة هي عدة أنواع من الكائنات الحية الدقيقة - البكتيريا والأوالي والفطريات. تفرز هذه الكائنات الحية الدقيقة إنزيمات متحللة في البيئة، وتمتص منتجات التحلل وتتغذى عليها.

هناك عديد السكاريد المهم الآخر، الموجود بشكل رئيسي في البذور والدرنات، وهو النشا. على عكس السكريات التي تشكل الجدار، فإن الحيوانات آكلة اللحوم قادرة على تحطيم النشا. ولكن في الجهاز الهضمي للحيوانات العاشبة يتم هضمه بشكل رئيسي عن طريق الكائنات الحية الدقيقة.

ماذا يحدث في الثدييات؟

من بين الثدييات العاشبة، يمكن ملاحظة مجموعتين مهمتين، وفقًا لبنية جهازها الهضمي.

المجترات اسم هذه الحيوانات باللغة الإنجليزية مشتق من اسم قسم خاص ضخم الحجم (في البقرة حوالي 150-100 لتر، وفي الغنم حوالي 6 لتر) حيث يمر الطعام (ويعود منه إلى الفم لمزيد من الطحن - رفع الكرش) قبل أن يصل إلى المعدة الحقيقية"، وهو القسم المعروف بالجهاز الهضمي (الكرش). يحصل الهاضم على الكثير من اللعاب الذي يحتوي فقط على أملاح (وليس إنزيمات هاضمة)، بما في ذلك البيكربونات (NaHCO3). في المذيب، يتم الحفاظ على الرقم الهيدروجيني بالقرب من الحياد (6.5)، وتبقى درجة الحرارة ثابتة، حوالي 39 درجة مئوية، وتكون البيئة خالية من الهواء.

في جهاز التخمير، يبقى الغذاء النباتي لمدة 12-9 ساعة تقريبًا، بصحبة مجموعة واسعة من الكائنات الحية الدقيقة تبلغ حوالي 1011 لكل جرام. تقوم بعض الكائنات الحية الدقيقة (انظر الإطار) بتفكيك السكريات المتعددة التي تدخل المذيب إلى سكريات أصغر - السكريات الثنائية والسكريات الأحادية. تقوم الكائنات الحية الدقيقة الأخرى بتخمير السكريات الصغيرة إلى أحماض عضوية: حمض الأسيتيك وحمض البيوتريك وحمض البروبيونيك. يتم امتصاص هذه الأحماض في مجرى الدم مباشرة من المذيب، وهي في الواقع المصدر الرئيسي للطاقة لهذه الحيوانات العاشبة.

من المنتجات الأخرى لعمليات التخمر في الهاضم غازي ثاني أكسيد الكربون والميثان، اللذين ينبعثان من الهاضم في الحازوقة (حول أهمية العتائق المنتجة للميثان في الجهاز الهضمي للحيوانات العاشبة ومساهمتها في ظاهرة الاحتباس الحراري، انظر هذا الجزء، العدد 107). لكن الطاقة وحدها لا تكفي: فالحيوانات العاشبة تحتاج إلى أحماض أمينية وفيتامينات ومواد أخرى لبناء مكونات جسمها. يتم توفير هذه المكونات عن طريق الكائنات الحية الدقيقة، التي يصل فائضها (لأنها تتكاثر في المذيب والمساحة الموجودة هناك محدودة) إلى المعدة الحمضية "الحقيقية"، ويتم هضمها هناك وفي الأمعاء.

كما تحتوي الحيوانات العاشبة الأخرى غير المجترة (الخيول والأرانب) على أقسام خاصة لهضم السكريات؛ في الأرانب يكون الأعور بشكل رئيسي، بينما في الحصان يكون بشكل رئيسي الأمعاء الغليظة، ولكن أيضًا الأعور. يوجد أيضًا في هذه الأقسام، كما هو الحال في الهاضم، مجموعة كبيرة من الكائنات الحية الدقيقة التي تقوم بتكسير السكريات النباتية. ولكن على عكس الحيوانات المجترة، تقع هذه الأقسام بعد المعدة والأمعاء الدقيقة، وبالتالي تفرز البكتيريا الزائدة مع البراز، ولا يتم هضمها.

على الرغم من أن الحيوانات العاشبة تضع النباتات في أجهزتها الهضمية، إلا أنها تتغذى في الواقع على منتجات تحلل تلك النباتات
نظرة خاطفة في الداخل

ولدراسة علم الأحياء الدقيقة والكيمياء الحيوية للتغذية في الهاضم، قام الباحثون بقطع قسم من الخارج إلى الهاضم، وقاموا بتركيب نوع من الأنبوب بغطاء خاص يسمح بالوصول المادي إلى الهاضم. يُسمى هذا الجهاز الجراحي بالناسور. باستخدام الناسور، يمكنك التحقق من تكوين الطعام والكائنات الحية الدقيقة في أي وقت.

يتم تكسير السليلوز الموجود في المذيب بواسطة إنزيم السليلوز. على سبيل المثال، تحتوي البكتيريا من نوع Fibrobacter succinogenes على الإنزيم في الفضاء المحيطي بها (بين الغشاء الداخلي والغشاء الخارجي)، لذا يجب أن تلتصق بالركيزة الخاصة بها. من ناحية أخرى، تفرز بكتيريا النوع Ruminicoccus albus الإنزيم خارج الخلية البكتيرية.

يتم تكسير الهيميسيلولوز بواسطة بكتيريا بوتريفيبريو فيبريسولفينس، باستخدام إنزيم الهيميسيلولاز.

يتم تكسير البكتين بواسطة بكتيريا Lachnospira multiparus باستخدام إنزيم البكتيناز.

يتم تكسير اللجنين بواسطة بكتيريا من مجموعة الشعيات، بمساعدة إنزيم اللجنين بيروكسيداز.

تعتمد الغالبية العظمى من الحيوانات العاشبة غير الثديية أيضًا على الكائنات الحية الدقيقة في جهازها الهضمي لهضم الطعام. وقد تم تقديم دليل ملموس على هذا الأمر من خلال حيوانات الإغوانا النباتية في جزر غالاباغوس، والتي بدأت تموت بشكل جماعي بعد تلوث نفطي معتدل نسبيًا (في عام 2001). في الفحص، تم العثور على طحالب غير مهضومة في بطونها، والتي بقيت بعد أن ألحق الزيت الضرر بتجمعات الكائنات الحية الدقيقة في مفاصل النباتات في أمعائها (انظر "المفيدة والضارة")، مما تسبب في موت الإغوانا، في الواقع، بسبب مجاعة.

النمل الأبيض ومحللات اللجنين

مادة نباتية أخرى لا تستطيع الحيوانات العاشبة هضمها هي اللجنين. اللجنين عبارة عن بوليمر فينولي ضخم يمنح النباتات صلابتها (خشبيتها). معظم الحيوانات العاشبة لا تلمسها على الإطلاق. ولكن مع ذلك، هناك كائنات تتغذى عليه (وبالتالي تعيد تدويره أيضًا). وأكثر الأمثلة المألوفة لدينا هو النمل الأبيض، وهي الحشرات الاجتماعية التي تلتهم الأشجار من الداخل. حتى النمل الأبيض لا يستطيع تحطيم اللجنين، وتقوم البكتيريا الهوائية من مجموعة الشعيات، من أجناس Streptomyces وThermospora، بهذه المهمة. تتحلل منتجات التحلل الأولية لللجنين بواسطة بكتيريا أخرى، عادة في ظل ظروف غير هوائية.

خلاصة القول: إن الحيوانات العاشبة تبتلع النباتات في أجهزتها الهضمية، لكنها في الواقع تتغذى على منتجات تحلل تلك النباتات في عملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة المختلفة وهذه الكائنات الحية الدقيقة نفسها. هل يمكن أن نطلق عليهم (على الأقل بالنسبة للطيور المهاجرة) اسم "آكلة البكتيريا"؟

ماذا يحدث في عيد الفصح؟

يتكيف عدد الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في الهاضم مع النظام الغذائي للبقرة. وهذا ملحوظ بشكل خاص في صناعة الألبان، فقبل أسابيع قليلة من عيد الفصح، يستبدل سائقو الكوشر الخليط الذي تتلقاه الأبقار (الذي يحتوي على القمح والشعير وأنواع أخرى من الحبوب المحرمة، والتي تصنف على أنها شاميتز) بـ "كوشير لعيد الفصح". مخاليط تعتمد على حبات الذرة والذرة الرفيعة.

وبعد عملية الاستبدال، تعاني الأبقار من مشاكل في الجهاز الهضمي، والتي تتجلى بشكل رئيسي في الإسهال، وفي بعض الأحيان ينخفض ​​إنتاج الحليب. في الحالات القصوى (التي لا تتعلق بعيد الفصح)، على سبيل المثال عندما يتم نقل الأبقار مرة واحدة من نظام الرعي (الذي يعتمد بشكل حصري تقريبًا على تحطيم مكونات الجدار) إلى نظام غذائي الحبوب (النشا بشكل أساسي)، فإن البكتيريا التي تخمير النشا إلى حمض اللاكتيك (مثل بكتيريا Streptococcus bovis) "يتولى" تعداد البكتيريا الهاضمة (من 107 بكتيريا لكل ملليلتر في حالة الرعي إلى 1010 بكتيريا لكل ملليلتر). وبسبب نشاطها، ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني للمذيب، ولا تتمكن معظم البكتيريا الأخرى من البقاء على قيد الحياة. هذا الحماض يمكن أن يكون قاتلا للبقرة. إن الانتقال التدريجي (الذي يستمر عدة أيام) من نظام غذائي للرعي إلى نظام غذائي للحبوب يسمح للبكتيريا الأخرى الأبطأ التي تعمل على تحلل النشا، مثل Ruminobacter amylophilus، بالتكاثر مع الحفاظ على درجة الحموضة المحايدة، ويتم تجنب النتيجة المميتة.

تؤدي تربية الأبقار على نظام غذائي عالي النشا إلى انخفاض الرقم الهيدروجيني (زيادة الحموضة) لمحتويات الأمعاء، وذلك بعد عملية الهضم. تسمح الزيادة في الحموضة لسلالات الإشريكية القولونية المسببة للأمراض، والتي تكون مقاومة نسبيًا للحمض، بالازدهار، وتصل إلينا في النهاية من خلال صناعة اللحوم.

على النمل الزراعي فطر ضار وموردي الأدوية الخفية

العديد من أنواع النمل (أكثر الأنواع التي تمت دراستها هي النمل Atta sexdens) في المناطق الاستوائية في أمريكا الوسطى كانت تنمو الفطر في أعشاشها منذ 50 مليون سنة. هناك أنواع مختلفة من الفطر، لكنها جميعها تنتمي إلى عائلة Lepiotaceae. يقضي النمل على جميع المنافسين للفطر ويزوده بغذائه - أوراق النباتات السامة للحيوانات العاشبة الأخرى في الغابة. ينمو الفطر داخل العش، ويتغذى النمل نفسه على أجزاء الفطر وإفرازاته السكرية. عندما تغادر ملكة النمل لتأسيس مستعمرة جديدة، فإنها تحمل في فمها قطعة من الفطر تشكل أساس "الزراعة" في العش الجديد.

عندما يتم زراعة الفطر في المختبر، بشكل منفصل عن النمل، فإن نفس العفن العدواني من جنس Escovopsis يتطور دائمًا على الفطر (المأخوذ من عشرات الأعشاش). ولا يتم ملاحظة هذا العفن في الأعشاش النشطة، وتساءل الباحثون عن كيفية تمكن النمل من إزالته. وتم العثور على حل اللغز عندما تم التحقيق في محتوى مادة بيضاء، عثر عليها على ظهر النمل في العش. وتبين أن المادة البيضاء عبارة عن مستعمرة كثيفة من البكتيريا من مجموعة الشعيات من جنس Streptomyces. تفرز هذه البكتيريا مادة مضادة حيوية تعمل على تدمير العفن العدواني على وجه التحديد، وبالتالي حماية الفطريات التي يتغذى عليها النمل.

إذا كان الأمر كذلك، فقد اتضح أن النمل كان متقدمًا علينا في الزراعة وفي استخدام المضادات الحيوية بحوالي 50 مليون سنة.

دليل العسل - والشركاء المخفيون

نوعان من الطيور الأفريقية من جنس المؤشر، يُطلق عليهما بالعبرية "obile" (بسبب عملية النقل، باللغة الإنجليزية Honeyguides، I.مؤشر في شمال القارة الأفريقية وI. قاصر في الجنوب؛ من عائلة نقار الخشب )، معروفون بجمالهم وحبهم لمنتجات خلايا النحل البرية. تقود هذه الطيور البشر وغرير العسل (وحتى الدببة حتى انقراضهم في أفريقيا) نحو خلايا النحل. بعد أن يقوم "الناقلون" بتفكيك خلايا النحل وسرقة محتوياتها، تتغذى الطيور على البقايا (وهو ما يكفي بالتأكيد لطائر صغير).

لمزيد من القراءة

نشاط البكتيريا المحللة للسيلول في المجترات، د. يهوشوا ميرون والبروفيسور دانيال بن جدليا، "توليف" 9، ص 33-32، يونيو 1995.

ومن المنتجات "الحيوية" التي تنتج في خلايا النحل، إلى جانب العسل، شمع العسل، وهو عبارة عن استر لحمض دهني وكحول طويل السلسلة. لا تمتلك الطيور إنزيمات مناسبة لتفكيك الشمع، لذلك لا يمكنها استخدامه بدون بكتيريا Micrococcus cerolyticus وخميرة Candida albicans، التي تعيش في أمعائها وتقوم بتفكيك الشمع إلى مكوناته المتاحة للطائر.

يقوم الدكتور درور بار نير بتدريس علم الأحياء الدقيقة وبيولوجيا الخلية في الجامعة المفتوحة

من: مجلة جاليليو، أبريل 2008