Was ist der Pansen?
Der Pansen ist eine magenähnliche Struktur des Verdauungssystems bestimmter Tiere, die als Vorverdauungskammer charakterisiert ist, in der kritisch symbiotische Mikroorganismen leben, um die Aufschlüsselung der tierspezifischen Ernährung auszulösen. Die Tiere, die diese Anatomie haben, werden im Allgemeinen als Bauch bezeichnet und als Wiederkäuer. Die meisten Tiere sind Pflanzenfresser, deren Kohlenhydratbedarf durch schwer verdauliche Pflanzen gedeckt wird. Über die verschiedenen Organismen im Pansen und ihre chemische Rolle im Verdauungsprozess ist viel bekannt, auch weil viele Wiederkäuer wie Kühe und Schafe in vielen Teilen der Welt ein wichtiges Nutzvieh sind.
"Reticulorumen" ist der Begriff für das erste innere Organ des Verdauungstrakts eines Wiederkäuers. Es ist normalerweise sehr groß - der Pansen einer Kuh hat möglicherweise ein Fassungsvermögen von mehr als 94,6 Litern - und die angrenzende Retikulumkammer ist etwa ein Zehntel so groß. Obwohl sich die Innenauskleidung der beiden unterscheidet, haben sie eine einzigartige Funktion: Sie speichern das gekaute Pflanzenmaterial, während es von Billionen von Bakterien, einzelligen Protozoen und anderen Mikroben sowohl für den Eigenverbrauch als auch für den Wirt abgebaut wird.
Wenn Gras und andere Pflanzen teilweise mit Speichel gekaut und in der Speiseröhre verschluckt werden, drängen Muskelwellenkontraktionen des Pansens die Materie weiter in das Retikulorumen, das sich rhythmisch weiter zusammenzieht und so die Nahrung durcheinanderwirbelt. Bei vollem Darm ruht sich das Tier normalerweise aus, erbrechen, kauen und schlucken das aufgenommene Material erneut. Dies wird als Wiederkäuen bezeichnet und wird im Allgemeinen als „Kauen des Keims“ bezeichnet. Dies wird ausführlich wiederholt, wobei einige Rinder bis zu sechs ausgeben Stunden am Tag ununterbrochen kauen. Bei ausreichender Zersetzung wird das Futter in eine Kammer namens omasum weitergeleitet, die es in den wahren Magen des Tieres pumpt, eine kleine Kammer namens abomasum.
Der Pansen funktioniert ganz analog zum Kompostbehälter eines Gärtners. Darin befindet sich eine Matte aus faserigen Pflanzenabfällen, die aus einer großen Menge Cellulose besteht, einer langen Kette von Zuckermolekülen, die von einem Enzym namens Cellulase, das von Bakterien ausgeschieden wird, aufgebrochen wird. Einige davon werden von den Bakterien verzehrt, und zusätzliche Bakterien verwenden den einfachen Zucker, um die Fermentation einzuleiten und pflanzliche Proteine in Fettsäuren wie das für die Milchproduktion des Wirtstiers erforderliche Aminosäurelaktat zu zerlegen. Einige dieser essentiellen Nährstoffe werden durch die Kapillarauskleidung des Retikulorumens direkt in die Blutbahn aufgenommen.
Es sind mehrere Bakterienarten beteiligt, die aufgrund ihrer Verdauung von komplexen Kohlenhydraten, einfachen Zuckern bzw. Proteinen als fibrolytisch, amylolytisch und proteolytisch eingestuft werden. Einzellige Protozoen verdauen alle drei, hauptsächlich durch den Verzehr von Bakterien. Pilze sind weniger zahlreich, aber wichtig, um die chemischen Bindungen zwischen Zellulose und den Nichtkohlenhydratsubstraten von Pflanzen zu lösen. Etwa 3 Prozent der mikrobiellen Masse sind Archaeen, eine Art anaerobes Bakterium, das den Wasserstoff- und Kohlendioxidabfall der anderen Organismen in Methan umwandelt. Zusammen mit dem eventuell verflüssigten Pflanzenmaterial werden viele dieser Mikroorganismen vom Wirt der Wiederkäuer wegen ihrer Vitamine, Mineralien und anderen Nährstoffe unweigerlich verdaut.
Der Pansenstoffwechsel ist ein effizienter Weg, um die Zuckerenergie in den Kohlenhydraten einer Zellulosediät zu extrahieren. Wiederkäuer beherbergen symbiotische Magenmikroben, die die erforderlichen Enzyme produzieren und mit den Nährstoffen und der Umgebung versorgt werden, die sie zum Wachsen und zur Vermehrung benötigen. Die mikrobielle anaerobe Atmung und Fermentation der Nahrung weist jedoch ein unerwünschtes Nebenprodukt auf. Es wird geschätzt, dass eine einzelne Kuh täglich 280 Liter des Treibhausgases Methan durch einen als Aufstoßen bezeichneten Vorgang ausatmet, der auch als Aufstoßen bezeichnet wird.