RUMINANTI Mammiferi ungulati ORDINE: Artiodactyla SUBORDINE: 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.

Il pH ruminale varia da 5,5 a 7,0 in funzione del tipo di alimento 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.

Significato della saliva PRODUZIONE GIORNALIERA DI SALIVA 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 = 80% Reticolo = 5% Omaso = 8% Abomaso = 7% RUMINE 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 PRODUZIONI Protozoi 106/g Lieviti 107/g - 108/g Batteri 109/g - 1010/g PRODUZIONI A.G.V. 2 - 6 kg/d Proteine 0,2 - 2,5 kg/d CH4 300 - 600 l/d CO2 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)

LA DIGERIBILITA’ DEI FORAGGI DIMINUISCE 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