瘤胃微生態平衡與失調

奶牛養殖微生態

        瘤胃中的微生物各種群之間,以及與宿主之間存在著相互聯系與制約的關系,由此形成微生態平衡。

       如果微生態系中有一個方面失控,則平衡遭到破壞,造成微生態失調,從而導致前胃或消化道疾病,甚至影響整個機體的健康。

1、瘤胃微生物與宿主之間的關系

        反芻動物極為獨特的消化過程,主要表現為飼料中大部分物質均要受到棲居在瘤胃中微生物酶的作用。瘤胃微生物在反芻動物營養代謝過程中起著極為重要的作用。瘤胃內具有高度的厭氧環境,溫度為38～40℃,動物攝取的食物供給微生物所需的營養物質,同時瘤胃有節律的運動將食物和微生物充分混合。這樣便形成微生物生命活動極為理想的場所。因此,微生物群與動物機體之間處于極為密切的共生關系。

        瘤胃微生物影響反芻動物的消化、吸收和代謝,反芻動物的代謝活動也影響瘤胃微生物群之間的比例關系。反芻動物飲食特征之一是能夠利用大量纖維素,由消化纖維素微生物在前胃中將纖維素分解為最簡單的糖類。微生物分解纖維素的活性,受多種因素影響,如動物的日糧形成、纖維素的來源和水平、粗飼料的磨碎程度等。

        據試驗在日糧中纖維素水平對家畜瘤胃中分解纖維素微生物群的生長發育和代謝活性有重要影響。含纖維素17%時,瘤胃中的微生物群對纖維素具有最大的消化能力。纖維素水平低于13%和高于22%時,微生物群對纖維素的消化能力降低。因此,日糧中所含的纖維素對瘤胃中分解纖維素細菌類型、比例,以及細菌對營養物質和各種生長因素的需要發生重要影響。

2、瘤胃細菌之間的關系

        瘤胃內各種細菌的數量和比例,隨日糧的組成不同而發生變化。細菌之間的相互關系主要表現為協同作用,如纖維素分解菌與非纖維素分解菌的相互作用;又如琥珀酸是許多種瘤胃細菌發酵的最終產物,而排到瘤胃液內的琥珀酸,又被其他一些細菌迅速脫羧,生成丙酸和二氧化碳等。

        以產琥珀酸類桿菌和反芻新月單胞菌為例,纖維素分解菌中的厭氧性產琥珀酸類桿菌,將纖維素發酵產生琥珀酸、乙酸和甲酸;反芻新月單胞菌以糖的分解產物和琥珀酸為營養,將琥珀酸等分解產生丙酸、乙酸和二氧化碳,并供給厭氧性類桿菌CO2。細菌分解酸等物質所產生的CO2和H2等,又被甲烷菌進一步合成甲烷。瘤胃內糖類、蛋白質、脂肪的消化代謝均存在著菌群之間的協同作用。

        瘤胃內菌群之間的這一協同作用,使瘤胃內物質的消化代謝正常進行。如環境條件改變(如突然變換飼料等),則會造成菌群失調,而引起消化紊亂,導致瘤胃脹氣等疾病。

3、瘤胃細菌與噬菌體之間的關系

        從牛瘤胃中分離到多種噬菌體,如沙雷菌屬(Serratia)中某些種的噬菌體、堅鏈球菌(Str.durans)中具有活性的6株噬菌體、反芻雙歧桿菌(Bifidobacterium)中有感染活性的噬菌體。從綿羊瘤胃中分離到感染小球菌的一種大型噬菌體等。噬菌體的形態類型有40多種,在細菌細胞內就有20多種形態類型。

        噬菌體對細菌的感染是特異性的。在瘤胃液內噬菌體對細菌的吸附、核酸注入和生物合成,結果導致細菌裂解的典型感染過程。在瘤胃內亦存在著溫和噬菌體和烈性噬菌體。因此,在瘤胃中噬菌體群落的變化,比以前想象的要多。

        噬菌體在瘤胃微生物生態系中起著重要的作用。它是調節反芻動物前胃細菌群落數量的特殊因素。細菌群落數量的變化,也就調節了微生物的代謝。

4、瘤胃中細菌與纖毛蟲、厭氧真菌之間的關系

       在瘤胃中,細菌和纖毛蟲之間存在著拮抗作用和協調作用兩種關系。

       在瘤胃微生物種群中沒有纖毛蟲只有細菌時,細菌數量明顯增加。接種纖毛蟲后使瘤胃內細菌數減少,可能是由于纖毛蟲與細菌對食物的競爭,以及纖毛蟲捕食細菌的結果。

       據試驗纖毛蟲不能直接將非蛋白氮合成蛋白質,瘤胃細菌被纖毛蟲捕食后,即為纖毛蟲所需蛋白質的主要來源,同時細菌的酶系統也有助于纖毛蟲的營養代謝。顯然,纖毛蟲的生長繁殖有賴于瘤胃細菌。

       另一方面,纖毛蟲也具有刺激細菌繁殖的作用。例如,瘤胃微生物對纖維素的分解,當纖毛蟲和細菌單獨存在的情況下,纖毛蟲對纖維素的消化率為6.9%,細菌為38.1%;兩者共存時,纖維素的消化率提高至65.2%,遠遠超過細菌和纖毛蟲分別培養時對纖維素消化率的總和(45%)。甚至將高壓滅菌后殺死的纖毛蟲加入細菌培養基內,亦可使纖維素消化率提高到55.6%。

       可見,纖毛蟲體內含有耐高溫的、能促進細菌生長繁殖的刺激素。細菌與厭氧真菌之間存在協調作用,研究表明,植物大片段經厭氧真菌降解成小片段和造成很多空隙后,有利于瘤胃細菌以表面腐蝕方式進行進一步的降解。因此,瘤胃真菌和細菌在纖維素的降解過程中,是一種相互分工而又協同的作用方式。