RUMINANTI
Mammiferi ungulati
ORDINE:
SUBORDINE:
Artiodactyla
Ruminantia
5 FAMIGLIE
GIRAFFIDAE (2 generi): giraffa e okapi
CERVIDAE (16 generi)
ANTILOCAPRIDAE (1 genere): antilocapra americana
BOVIDAE (47 generi): antilope, capra, pecora, vacca, bisonte e bufalo
PSEUDORUMINANTI
solo 3 compartimenti stomacali)
CAMELIDAE (3 generi): cammello e camelidi (lama, alpaca)
RUMINE
Sistema segregato dall’ambiente circostante;
situato in una cavità interna ad un organismo;
rivestito di mucosa;
il suo contenuto è senza continuità con:
il liquido interstiziale;
il circolo dell’animale ospite.
RUMINE
FASE LIQUIDA
Detriti alimentari derivanti dalla masticazione;
specie monocellulari;
sostanze derivanti dalla digestione microbica;
acqua;
saliva;
prodotti di rifiuto e di secrezione dei microrganismi ruminali;
costituenti dei microrganismi (morte e lisi cellulare).
RUMINE
CARATTERISTICHE FISICO-CHIMICHE
Fisiologia delle cavità prestomacali
+
Attività metaboliche dei microrganismi
Apporto intermittente di alimento
Eliminazione continua dei prodotti del metabolismo fermentativo
Eruttazione di metano e CO2
Passaggio nel duodeno del bolo ruminale
Bolo ruminale
residui alimentari non digeriti + microrganismi + fase liquida ruminale
SEDIMENTAZIONE DIFFERENZIALE DEL
DIGESTO NELLE CAVITÀ RUMINALI.
una bolla gassosa di composizione
relativamente costante si raccoglie
nelle regioni dorsali delle cavità.
FORAGGI
CONCENTRATI
RUMINE
La condizione di anaerobiosi è uno dei
fattori determinanti che consentono ai
microrganismi ruminali di escludere dal
sistema altre specie microbiche, che non
sono ospiti abituali del rumine, ma che in
esso pervengono con l’ingestione del cibo.
RUMINE
Il pH ruminale varia da 5,5 a 7,0 in funzione del tipo di alimento
AMIDO (farine di cereali)
ZUCCHERI (melasso)
La velocità dei processi fermentativi è tale da superare la capacità
dell’organismo animale di contrastare l’accumulo nel rumine di sostanze
acide attraverso il loro assorbimento o l’immissione di sostanze basiche
nel sistema.
CELLULOSA (foraggi)
Le molecole di glucosio non sono immediatamente disponibili per i
processi di fermentazione e quindi il pH ruminale nel periodo
interprandiale tende ad assumere valori più alti.
RUMINE
pH ruminale
Significato della saliva
L’apporto continuo di saliva, nel corso dei processi di
ruminazione, si oppone a variazioni eccessive del pH ruminale
grazie all’apporto costante di bicarbonati e fosfati.
La produzione di saliva varia in ragione del tipo di presentazione
fisica dell’alimento ed influenza significativamente il volume del
liquido ruminale.
PRODUZIONE GIORNALIERA DI SALIVA
150 – 200 litri/giorno
RUMINE
IL RUMINE E’ UN AMBIENTE ANAEROBIO PERENNEMENTE
ABITATO DA BATTERI, PROTOZOI E MICETI.
L’energia contenuta nei nutrienti viene recuperata attraverso
reazioni di fermentazione ossidativa, immagazzinata ed
utilizzata per le attività anaboliche e riproduttive dei
microrganismi.
I microrganismi ruminali, a loro volta, sono una fonte
nutritiva per l’animale ospite, andando incontro a fenomeni di
morte cellulare o digestione nelle porzioni dell’apparato
digerente successive al rumine in senso caudale.
RUMINE
L’attività metabolica ruminale fornisce una notevole quantità
di prodotti solubili, che, sfuggendo al metabolismo dei
microrganismi divengono disponibili per l’assorbimento
dell’animale ospite.
Alcuni di questi, fra cui gli ACIDI GRASSI VOLATILI
(A.G.V.), vengono assorbiti direttamente nelle cavità
prestomacali; altri (glucosio in quantità minime, aminoacidi
liberi e proteine liberate per secrezione o per lisi dalle cellule,
acidi grassi a lunga catena) sono invece assorbiti nell’intestino.
SPECIE MONOCELLULARI
VITA COMUNITARIA
COMPETIZIONE
due specie microbiche sono dipendenti dallo stesso substrato
NEUTRALISMO
due specie coesistono senza influenzarsi reciprocamente
COMMENSALISMO
la crescita di una specie dipende dall’altra senza che
quest’ultima sia influenzata dalla prima
SPECIE MONOCELLULARI
VITA COMUNITARIA
PARASSITISMO
una specie cellulare sfrutta risorse rese disponibili da un’altra
specie senza fornire a questa alcun corrispettivo
SINTROPISMO
attività metaboliche indipendenti concorrono ad un risultato utile
per le specie interessate
PREDAZIONE
attività di fagocitosi cellulare da parte di una specie verso una o
più specie
RUMINE
CATENA TROFICA
Le differenti specie microbiche nel rumine sono specializzate in
funzioni metaboliche spesso limitate, ma la loro diversità
permette di coprire le linee metaboliche deboli di un
microrganismo con le attività di altri fino a completare e
rendere persistente una completa catena trofica.
Nel rumine spesso ciò che rappresenta il prodotto terminale
del metabolismo ossidativo di una specie è nello stesso tempo
un substrato nutrizionale per un’altra.
RUMINE
ORGANISMO AEROBIO
O2 = accettore finale di elettroni
RUMINE (ANAEROBIO)
CO2 + CH4 + A.G.V. = accettori finali di elettroni
fonte di composti ridotti del carbonio utilizzabili da
parte del metabolismo ossidativo dell’organismo
animale ospite (ad eccezione del metano).
SVILUPPO DEI PRESTOMACI
VITELLO NEONATO
RUMINE
Prestomaci = 30%
Abomaso = 70%
ABOMASO
SVILUPPO DEI PRESTOMACI
VITELLO DI 2 MESI D’ETA’
RUMINE
Prestomaci = 70%
Abomaso = 30%
ABOMASO
SVILUPPO DEI PRESTOMACI
BOVINO ADULTO
Prestomaci = 93%
RUMINE
•Rumine = 80%
•Reticolo = 5%
•Omaso = 8%
Abomaso = 7%
ABOMASO
RUMINE
COLONIZZAZIONE
I giovani ruminanti ricevono la microflora e la microfauna ruminali
durante i primi giorni di vita, quando la madre li lambisce e quando essi
stessi lambiscono la saliva della madre, unita al liquido ruminale
rigurgitato durante al ruminazione.
Specie unicellulari che vivono esclusivamente nel rumine
strettamente anaerobie
La popolazione cellulare ruminale si completa quando il giovane animale
inghiotte foraggio parzialmente masticato da un animale adulto.
Fonte di microrganismi aerobi ed anaerobi facoltativi (origine ambientale
dell’alimento).
MICROFLORA E
MICROFAUNA RUMINALE
Protozoi
Lieviti
Batteri
106/g
107/g - 108/g
109/g - 1010/g
PRODUZIONI
A.G.V.
Proteine
CH4
CO2
2 - 6 kg/d
0,2 - 2,5 kg/d
300 - 600 l/d
300 - 500 l/d
SPECIE BATTERICHE RUMINALI
VIVONO:
libere nella fase liquida
adese alle particelle del digesto
adese alla parete del rumine
adese ai protozoi
SPECIE MICROBICHE RUMINALI
attività dominante in relazione al solo metabolismo ossidativo
- PRIMO GRUPPO (DEGRADATIVO)
comprende batteri che si fissano sulle fibre vegetali e depolimerizzano i
polisaccaridi o l’amido in osi più semplici come cellobiosio, maltosio,
saccarosio, xilobiosio.
- SECONDO GRUPPO (FERMENTATIVO)
include batteri in grado di fermentare glucidi, convertendoli in acidi grassi
a corta catena come acetato, propionato e butirrato o a CO2 ed H2.
La CO2 è in parte ridotta a metano attraverso i batteri metanogeni.
- TERZO GRUPPO (AZOTO-FISSATORE)
riunisce i batteri che possono degradare i substrati azotati per formare, oltre
ad ad acetato, acidi grassi a catena ramificata e NH3, indispensabili per la
sintesi ex novo di altri aminoacidi e, conseguentemente, per la crescita
cellulare.
- QUARTO GRUPPO (METANOGENI)
Il processo cellulosolitico avviene all’esterno della cellula
batterica ed è energeticamente dispendioso, poiché richiede
alla cellula di sintetizzare l’insieme di enzimi necessari che
vengono dispersi nell’ambiente.
Quando nella fase liquida ruminale sono disponibili amido o
glucidi semplici facilmente fermentabili, i batteri regolano il
proprio metabolismo rivolgendolo a questi nutrienti e
sospendendo l’attività cellulosolitica.
LA DIGERIBILITA’ DEI FORAGGI DIMINUISCE
