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Ilustración estilizada de un sistema digestivo de rumiantes
Un impala que traga y luego regurgita la comida, un comportamiento conocido como "rumiar"

Los rumiantes son mamíferos herbívoros del suborden Ruminantia que pueden adquirir nutrientes de alimentos de origen vegetal fermentándolos en un estómago especializado antes de la digestión, principalmente a través de acciones microbianas. El proceso, que tiene lugar en la parte frontal del sistema digestivo y por lo tanto se llama intestino anterior fermentación , por lo general requiere la ingesta fermentado (conocido como bolo alimenticio ) para ser regurgitada y masticado de nuevo. El proceso de volver a masticar el bolo alimenticio para descomponer aún más la materia vegetal y estimular la digestión se llama rumia . [1] [2] La palabra "rumiante" proviene del latínruminare , que significa "masticar de nuevo".

Las aproximadamente 200 especies de rumiantes incluyen tanto especies domésticas como salvajes. [3] Los mamíferos rumiantes incluyen ganado , todos los bovinos domésticos y salvajes , cabras , ovejas , jirafas , ciervos , gacelas y antílopes . [4] También se ha sugerido que los notoungulados también dependían de la rumia, a diferencia de otros atlantogenados que dependen de la fermentación más típica del intestino posterior , aunque esto no es del todo seguro. [5]

Taxonómicamente, el suborden Ruminantia es un linaje de artiodáctilos herbívoros que incluye a los ungulados más avanzados y extendidos del mundo . [6] El suborden Ruminantia incluye seis familias diferentes: Tragulidae , Giraffidae , Antilocapridae , Moschidae , Cervidae y Bovidae . [3]

Descripción [ editar ]

Clasificación y taxonomía [ editar ]

Hofmann y Stewart dividieron a los rumiantes en tres categorías principales según su tipo de alimento y hábitos alimenticios: selectores de concentrados, tipos intermedios y comedores de pasto / forraje, con el supuesto de que los hábitos alimenticios en los rumiantes causan diferencias morfológicas en sus sistemas digestivos, incluidas las glándulas salivales, tamaño del rumen y papilas del rumen. [7] [8] Sin embargo, Woodall encontró que hay poca correlación entre el contenido de fibra de la dieta de un rumiante y las características morfológicas, lo que significa que las divisiones categóricas de rumiantes por Hofmann y Stewart justifican más investigación. [9]

Además, algunos mamíferos son pseudoruminantes , que tienen un estómago de tres compartimentos en lugar de cuatro como los rumiantes. Los Hippopotamidae (que comprenden hipopótamos ) son ejemplos bien conocidos. Pseudoruminants, como los rumiantes tradicionales, son fermentadores del intestino anterior y más rumian o mastican el bolo alimenticio . Sin embargo, su anatomía y método de digestión difieren significativamente de los de un rumiante de cuatro cámaras. [4]

Los herbívoros monogástricos , como los rinocerontes , los caballos y los conejos , no son rumiantes, ya que tienen un estómago simple de una sola cámara. Estos fermentadores del intestino grueso digieren la celulosa en un ciego agrandado . En los fermentadores más pequeños del intestino posterior del orden Lagomorpha (conejos, liebres y pikas ), los cecotropos formados en el ciego pasan a través del intestino grueso y posteriormente se vuelven a ingerir para permitir otra oportunidad de absorber nutrientes.

Diferentes formas de estómago en mamíferos. A , perro; B , Mus decumanus ; C , Mus musculus ; D , comadreja; E , esquema del estómago de los rumiantes, la flecha con la línea punteada indica el curso seguido por el alimento; F , estómago humano. a, curvatura menor; b, curvatura mayor; c, extremo cardíaco G , camello; H , Echidna aculeata . Cma, curvatura mayor; Cmi, curvatura menor. Yo , Bradypus tridactylusDu, duodeno; MB, divertículo cocal; **, crecimientos de duodeno; †, retículo; ††, rumen. A (en E y G), abomaso; Ca, división cardíaca; Oh, salterio; Oe, esófago; P, píloro; R (a la derecha en E ya la izquierda en G), rumen; R (a la izquierda en E y a la derecha en G), retículo; Sc, división cardíaca; Sp, división pilórica; WZ, células de agua. (de Anatomía comparada de Wiedersheim )
Digestión de alimentos en el estómago simple de animales no rumiantes versus rumiantes [10]

Sistema digestivo de rumiantes [ editar ]

Ver también: sistema digestivo del ganado

La principal diferencia entre rumiantes y no rumiantes es que el estómago de los rumiantes tiene cuatro compartimentos:

  1. rumen: sitio principal de fermentación microbiana
  2. retículo
  3. omaso: recibe rumia masticada y absorbe ácidos grasos volátiles.
  4. abomaso: estómago verdadero

Las dos primeras cámaras son el rumen y el retículo. Estos dos compartimentos forman la cuba de fermentación y son el sitio principal de actividad microbiana. La fermentación es crucial para la digestión porque descompone los carbohidratos complejos, como la celulosa, y permite que el animal los utilice. Los microbios funcionan mejor en un ambiente cálido, húmedo y anaeróbico con un rango de temperatura de 37,7 a 42,2 ° C (100 a 108 ° F) y un pH entre 6,0 y 6,4. Sin la ayuda de microbios, los rumiantes no podrían utilizar los nutrientes de los forrajes. [11] La comida se mezcla con saliva y se separa en capas de material sólido y líquido. [12] Los sólidos se agrupan para formar el bolo o bolo .

El bolo alimenticio se regurgita y mastica para mezclarlo completamente con la saliva y descomponer el tamaño de las partículas. El tamaño de partícula más pequeño permite una mayor absorción de nutrientes. La fibra, especialmente la celulosa y la hemicelulosa , se descompone principalmente en estas cámaras por microbios (principalmente bacterias , así como algunos protozoos , hongos y levaduras ) en los tres ácidos grasos volátiles (AGV): ácido acético , ácido propiónico y ácido butírico. . Proteínas y carbohidratos no estructurales ( pectina , azúcares y almidones) también se fermentan. La saliva es muy importante porque proporciona líquido para la población microbiana, recircula nitrógeno y minerales y actúa como amortiguador del pH del rumen. [11] El tipo de alimento que consume el animal afecta la cantidad de saliva que se produce.

Aunque el rumen y el retículo tienen nombres diferentes, tienen capas de tejido y texturas muy similares, lo que dificulta su separación visual. También realizan tareas similares. Juntas, estas cámaras se denominan reticulorumen. La digesta degradada, que ahora se encuentra en la parte líquida inferior del reticulorumen, pasa luego a la siguiente cámara, el omaso. Esta cámara controla lo que puede pasar al abomaso. Mantiene el tamaño de partícula lo más pequeño posible para pasar al abomaso. El omaso también absorbe ácidos grasos volátiles y amoníaco. [11]

Después de esto, la digesta se traslada al verdadero estómago, el abomaso. Este es el compartimento gástrico del estómago de los rumiantes. El abomaso es el equivalente directo del estómago monogástrico , y la digesta se digiere aquí de la misma manera. Este compartimento libera ácidos y enzimas que digieren aún más el material que pasa. Aquí también es donde el rumiante digiere los microbios producidos en el rumen. [11] La digesta finalmente se traslada al intestino delgado., donde se produce la digestión y absorción de nutrientes. El intestino delgado es el sitio principal de absorción de nutrientes. La superficie de la digesta aumenta mucho aquí debido a las vellosidades que se encuentran en el intestino delgado. Esta mayor superficie permite una mayor absorción de nutrientes. Los microbios producidos en el reticulorumen también se digieren en el intestino delgado. Después del intestino delgado está el intestino grueso. Las funciones principales aquí son la descomposición principalmente de la fibra por fermentación con microbios, la absorción de agua (iones y minerales) y otros productos fermentados, y también la expulsión de desechos. [13] La fermentación continúa en el intestino grueso de la misma manera que en el reticulorumen.

Solo se absorben pequeñas cantidades de glucosa de los carbohidratos de la dieta. La mayoría de los carbohidratos de la dieta se fermentan en VFA en el rumen. La glucosa necesaria como energía para el cerebro y para la lactosa y la grasa de la leche en la producción de leche, así como para otros usos, proviene de fuentes no azucaradas, como el propionato de AGV, glicerol, lactato y proteína. El propionato de AGV se utiliza para aproximadamente el 70% de la glucosa y el glucógeno producidos y la proteína para otro 20% (50% en condiciones de inanición). [14] [15]

Abundancia, distribución y domesticación [ editar ]

Los rumiantes salvajes suman al menos 75 millones [16] y son nativos de todos los continentes excepto la Antártida. [3] Casi el 90% de todas las especies se encuentran en Eurasia y África. [16] Las especies habitan una amplia gama de climas (desde el trópico hasta el ártico) y hábitats (desde las llanuras abiertas hasta los bosques). [dieciséis]

La población de rumiantes domésticos supera los 3500 millones, y el ganado vacuno, ovino y caprino representa aproximadamente el 95% de la población total. Las cabras fueron domesticadas en el Cercano Oriente alrededor del año 8000 a. C. La mayoría de las otras especies fueron domesticadas hacia el 2500 a. C., ya sea en el Cercano Oriente o en el sur de Asia. [dieciséis]

Fisiología de los rumiantes [ editar ]

Los animales rumiantes tienen varias características fisiológicas que les permiten sobrevivir en la naturaleza. Una característica de los rumiantes es el crecimiento continuo de sus dientes. Durante el pastoreo, el contenido de sílice en el forraje provoca la abrasión de los dientes. Esta abrasión se compensa con el crecimiento continuo de los dientes a lo largo de la vida del rumiante, a diferencia de los humanos u otros no rumiantes, cuyos dientes dejan de crecer después de una edad determinada. La mayoría de los rumiantes no tienen incisivos superiores; en cambio, tienen una almohadilla dental gruesa para masticar bien los alimentos a base de plantas. [17]Otra característica de los rumiantes es la gran capacidad de almacenamiento ruminal que les da la capacidad de consumir alimento rápidamente y completar el proceso de masticación más tarde. Esto se conoce como rumia, que consiste en regurgitar el pienso, volver a masticar, resalivar y volver a tragar. La rumia reduce el tamaño de las partículas, lo que mejora la función microbiana y permite que la digesta pase más fácilmente a través del tracto digestivo. [11]

Microbiología del rumen [ editar ]

Más información: Metanógenos en el tracto digestivo de rumiantes

Los vertebrados carecen de la capacidad de hidrolizar el enlace glucosídico beta [1-4] de la celulosa vegetal debido a la falta de la enzima celulasa . Por lo tanto, los rumiantes deben depender completamente de la flora microbiana, presente en el rumen o en el intestino grueso, para digerir la celulosa. La digestión de los alimentos en el rumen se lleva a cabo principalmente por la microflora del rumen, que contiene densas poblaciones de varias especies de bacterias , protozoos , a veces levaduras y otros hongos : se estima que 1 ml de rumen contiene entre 10 y 50 mil millones de bacterias y 1 millón de protozoos. , así como varias levaduras y hongos. [18]

Dado que el ambiente dentro del rumen es anaeróbico , la mayoría de estas especies microbianas son anaerobios obligados o facultativos que pueden descomponer material vegetal complejo, como celulosa , hemicelulosa , almidón y proteínas . La hidrólisis de la celulosa da como resultado azúcares, que se fermentan más a acetato, lactato, propionato, butirato, dióxido de carbono y metano .

A medida que las bacterias realizan la fermentación en el rumen, consumen aproximadamente el 10% del carbono, el 60% del fósforo y el 80% del nitrógeno que ingiere el rumiante. [19] Para recuperar estos nutrientes, el rumiante digiere las bacterias en el abomaso . La enzima lisozima se ha adaptado para facilitar la digestión de bacterias en el abomaso de rumiantes. [20] La ribonucleasa pancreática también degrada el ARN bacteriano en el intestino delgado de los rumiantes como fuente de nitrógeno. [21]

Durante el pastoreo, los rumiantes producen grandes cantidades de saliva; las estimaciones oscilan entre 100 y 150 litros de saliva por día para una vaca. [22] La función de la saliva es proporcionar suficiente líquido para la fermentación ruminal y actuar como agente amortiguador. [23] La fermentación del rumen produce grandes cantidades de ácidos orgánicos, por lo que mantener el pH apropiado de los fluidos del rumen es un factor crítico en la fermentación del rumen. Después de que la digesta pasa a través del rumen, el omaso absorbe el exceso de líquido para que las enzimas digestivas y el ácido del abomaso no se diluyan. [24]

Toxicidad de los taninos en rumiantes [ editar ]

Los taninos son compuestos fenólicos que se encuentran comúnmente en las plantas. Los taninos, que se encuentran en los tejidos de las hojas, brotes, semillas, raíces y tallos, se distribuyen ampliamente en muchas especies diferentes de plantas. Los taninos se dividen en dos clases: taninos hidrolizables y taninos condensados . Dependiendo de su concentración y naturaleza, cualquiera de las clases puede tener efectos adversos o beneficiosos. Los taninos pueden ser beneficiosos, ya que se ha demostrado que aumentan la producción de leche, el crecimiento de la lana, la tasa de ovulación y el porcentaje de partos, además de reducir el riesgo de hinchazón y la carga de parásitos internos. [25]

Los taninos pueden ser tóxicos para los rumiantes, ya que precipitan las proteínas, haciéndolas inaccesibles para la digestión, e inhiben la absorción de nutrientes al reducir las poblaciones de bacterias proteolíticas del rumen. [25] [26] Niveles muy altos de ingesta de taninos pueden producir toxicidad que incluso puede causar la muerte. [27] Los animales que normalmente consumen plantas ricas en taninos pueden desarrollar mecanismos defensivos contra los taninos, como el despliegue estratégico de lípidos y polisacáridos extracelulares que tienen una alta afinidad por unirse a los taninos. [25]Algunos rumiantes (cabras, ciervos, alces, alces) pueden consumir alimentos con alto contenido de taninos (hojas, ramitas, corteza) debido a la presencia en su saliva de proteínas que se unen a los taninos. [28]

Importancia religiosa [ editar ]

La Ley de Moisés en la Biblia solo permitía comer mamíferos que tenían pezuñas hendidas (es decir, miembros de la orden Artiodactyla ) y "que rumian", [29] una estipulación conservada hasta el día de hoy en las leyes dietéticas judías .

Otros usos [ editar ]

El verbo 'rumiar' se ha extendido metafóricamente para significar reflexionar pensativamente o meditar sobre algún tema. Del mismo modo, las ideas se pueden "masticar" o "digerir". 'Masticar el bolo (de uno)' es reflexionar o meditar. En psicología, "rumiar" se refiere a un patrón de pensamiento y no está relacionado con la fisiología digestiva.

Rumiantes y cambio climático [ editar ]

Artículo principal: Cambio climático y agricultura

El metano es producido por un tipo de arqueas , llamadas metanógenos , como se describió anteriormente dentro del rumen, y este metano se libera a la atmósfera. El rumen es el sitio principal de producción de metano en los rumiantes. [30] El metano es un gas de efecto invernadero fuerte con un potencial de calentamiento global de 86 en comparación con el CO 2 durante un período de 20 años. [31] [32] [33]

En 2010, la fermentación entérica representó el 43% de las emisiones totales de gases de efecto invernadero de toda la actividad agrícola en el mundo, [34] el 26% de las emisiones totales de gases de efecto invernadero de la actividad agrícola en los EE. UU. Y el 22% de las emisiones totales de metano de EE. UU. . [35] La carne de rumiantes criados en el país tiene una huella de carbono equivalente más alta que otras carnes o fuentes vegetarianas de proteínas según un metaanálisis global de estudios de evaluación del ciclo de vida. [36] La producción de metano por los animales de carne, principalmente rumiantes, se estima en un 15-20% de la producción mundial de metano, a menos que los animales fueran cazados en la naturaleza. [37] [38]La población actual de ganado vacuno y lechero de EE. UU. Es de alrededor de 90 millones de cabezas, aproximadamente un 50% más que la población salvaje máxima de bisontes americanos de 60 millones de cabezas en el 1700, [39] que vagaba principalmente por la parte de América del Norte que ahora constituye los Estados Unidos.

Ver también [ editar ]

  • Monogástrico
  • Pseudoruminante

Referencias [ editar ]

  1. ^ "Rumiación: el proceso de fermentación del intestino anterior" .
  2. ^ "Sistema digestivo de rumiantes" (PDF) .
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Enlaces externos [ editar ]

  • Fisiología digestiva de los herbívoros - Universidad Estatal de Colorado (última actualización el 13 de julio de 2006)
  • Britannica, los editores de la enciclopedia. "Rumiante". Enciclopedia Británica, fecha no válida, https://www.britannica.com/animal/ruminant . Consultado el 22 de febrero de 2021.