Co to jest żwacz?

Żwacz jest podobną do żołądka strukturą układu trawiennego niektórych zwierząt, która jest scharakteryzowana jako komora przed trawieniem, w której żyją krytycznie symbiotyczne mikroorganizmy, aby zainicjować rozpad specyficznej diety zwierzęcia. Zwierzęta posiadające tę anatomię nazywane są przeważnie przeżuwaczami, a większość to zwierzęta roślinożerne, których zapotrzebowanie na węglowodany w diecie jest dostarczane przez rośliny trudne do strawienia. Wiele wiadomo na temat różnych organizmów żyjących w żwaczu i ich roli chemicznej w procesie trawienia, po części dlatego, że wiele zwierząt przeżuwających, takich jak krowy i owce, jest ważnym zwierzęciem handlowym w wielu częściach świata.

„Reticulorumen” to termin nadawany pierwszemu organowi wewnętrznemu przewodu pokarmowego przeżuwaczy. Zazwyczaj jest bardzo duża - żwacz krowy może mieć pojemność ponad 25 galonów (94,6 litra) - a jej przylegająca komora siatkowa ma około jednej dziesiątej wielkości. Chociaż wewnętrzna podszewka tych dwóch różni się, pełnią one szczególną funkcję - do przechowywania przeżutej materii roślinnej, podczas gdy tryliony bakterii, jednokomórkowych pierwotniaków i innych drobnoustrojów rozkładają ją, zarówno na własne potrzeby, jak i na gospodarza.

Kiedy trawa i inne rośliny są częściowo przeżuwane śliną i połknięte w rurce przełyku, skurcze mięśni żwacza popychają materię dalej do siateczki, która dalej rytmicznie kurczy się, a tym samym ubija pokarm. Przy pełnym jelitach zwierzę zwykle odpoczywa, zwracając się, ponownie żując i ponownie połykając połknięty materiał w procesie zwanym przeżuwaniem, zwanym potocznie „przeżuwaniem cudu”. Powtarza się to długo, a niektóre bydło wydaje aż sześć godziny dziennie ciągłego żucia. Po wystarczającym rozbiciu pokarm jest przekazywany do komory zwanej omasum, która pompuje ją do prawdziwego żołądka zwierzęcia, małej komory zwanej trawieniem.

Żwacz działa w sposób zupełnie analogiczny do kosza na kompost ogrodnika. Wewnątrz znajduje się mata z włóknistych wycinków roślinnych złożonych z dużej ilości celulozy, długiego łańcucha cząsteczek cukru, który jest rozkładany przez enzym zwany celulazą, który jest wydzielany przez bakterie. Niektóre z nich są spożywane przez bakterie, a dodatkowe bakterie wykorzystują proste cukry do rozpoczęcia fermentacji, rozkładając białka roślinne na kwasy tłuszczowe, takie jak mleczan aminokwasowy niezbędny do produkcji mleka zwierzęcia. Niektóre z tych niezbędnych składników odżywczych są wchłaniane przez podszewkę kapilarną retikulorumu bezpośrednio do krwioobiegu.

Zaangażowanych jest kilka gatunków bakterii, sklasyfikowanych odpowiednio jako fibrolityczne, amylolityczne i proteolityczne, na podstawie ich trawienia odpowiednio złożonych węglowodanów, prostych cukrów i białek. Jednokomórkowe pierwotniaki trawią wszystkie trzy, głównie przez spożywanie bakterii. Grzyby są mniej liczne, ale są ważne dla zrywania wiązań chemicznych między celulozą a niewęglowodanowymi substratami roślin. Około 3 procent masy drobnoustrojów to archeony, rodzaj bakterii beztlenowych, które metabolizują odpady wodoru i dwutlenku węgla z innych organizmów do metanu. Wraz z ostatecznie upłynnionym materiałem roślinnym wiele z tych mikroorganizmów jest nieuchronnie trawionych przez gospodarza przeżuwaczy pod kątem witamin, minerałów i innych składników odżywczych.

Metabolizm w żwaczu to skuteczny sposób na ekstrakcję energii cukru w ​​węglowodanach diety celulozowej. Przeżuwacze są nosicielami symbiotycznych drobnoustrojów żołądkowych, które wytwarzają wymagane enzymy i są zaopatrywane w składniki odżywcze i środowisko niezbędne do ich wzrostu i namnażania. Mikrobiologiczne oddychanie beztlenowe i fermentacja diety mają jednak niepożądany produkt uboczny. Szacuje się, że pojedyncza krowa wydycha 74 galony (280 litrów) metanu gazu cieplarnianego każdego dnia w procesie zwanym erupcją, znanym również jako odbijanie.