瘤胃微生態(tài)平衡與失調(diào)

奶牛養(yǎng)殖微生態(tài)

        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(lián)系與制約的關(guān)系,由此形成微生態(tài)平衡。

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

1、瘤胃微生物與宿主之間的關(guān)系

        反芻動物極為獨(dú)特的消化過程,主要表現(xiàn)為飼料中大部分物質(zhì)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(yǎng)代謝過程中起著極為重要的作用。瘤胃內(nèi)具有高度的厭氧環(huán)境,溫度為38～40℃,動物攝取的食物供給微生物所需的營養(yǎng)物質(zhì),同時(shí)瘤胃有節(jié)律的運(yùn)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(jī)體之間處于極為密切的共生關(guān)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(guān)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(jù)試驗(yàn)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(fā)育和代謝活性有重要影響。含纖維素17%時(shí),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(shí),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(xì)菌類型、比例,以及細(xì)菌對營養(yǎng)物質(zhì)和各種生長因素的需要發(fā)生重要影響。

2、瘤胃細(xì)菌之間的關(guān)系

        瘤胃內(nèi)各種細(xì)菌的數(shù)量和比例,隨日糧的組成不同而發(fā)生變化。細(xì)菌之間的相互關(guān)系主要表現(xiàn)為協(xié)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(xì)菌發(fā)酵的最終產(chǎn)物,而排到瘤胃液內(nèi)的琥珀酸,又被其他一些細(xì)菌迅速脫羧,生成丙酸和二氧化碳等。

        以產(chǎn)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(chǎn)琥珀酸類桿菌,將纖維素發(fā)酵產(chǎn)生琥珀酸、乙酸和甲酸;反芻新月單胞菌以糖的分解產(chǎn)物和琥珀酸為營養(yǎng),將琥珀酸等分解產(chǎn)生丙酸、乙酸和二氧化碳,并供給厭氧性類桿菌CO2。細(xì)菌分解酸等物質(zhì)所產(chǎn)生的CO2和H2等,又被甲烷菌進(jìn)一步合成甲烷。瘤胃內(nèi)糖類、蛋白質(zhì)、脂肪的消化代謝均存在著菌群之間的協(xié)同作用。

        瘤胃內(nèi)菌群之間的這一協(xié)同作用,使瘤胃內(nèi)物質(zhì)的消化代謝正常進(jìn)行。如環(huán)境條件改變(如突然變換飼料等),則會造成菌群失調(diào),而引起消化紊亂,導(dǎo)致瘤胃脹氣等疾病。

3、瘤胃細(xì)菌與噬菌體之間的關(guān)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(jiān)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(tài)類型有40多種,在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)就有20多種形態(tài)類型。

        噬菌體對細(xì)菌的感染是特異性的。在瘤胃液內(nèi)噬菌體對細(xì)菌的吸附、核酸注入和生物合成,結(jié)果導(dǎo)致細(xì)菌裂解的典型感染過程。在瘤胃內(nèi)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(tài)系中起著重要的作用。它是調(diào)節(jié)反芻動物前胃細(xì)菌群落數(shù)量的特殊因素。細(xì)菌群落數(shù)量的變化,也就調(diào)節(jié)了微生物的代謝。

4、瘤胃中細(xì)菌與纖毛蟲、厭氧真菌之間的關(guān)系

       在瘤胃中,細(xì)菌和纖毛蟲之間存在著拮抗作用和協(xié)調(diào)作用兩種關(guān)系。

       在瘤胃微生物種群中沒有纖毛蟲只有細(xì)菌時(shí),細(xì)菌數(shù)量明顯增加。接種纖毛蟲后使瘤胃內(nèi)細(xì)菌數(shù)減少,可能是由于纖毛蟲與細(xì)菌對食物的競爭,以及纖毛蟲捕食細(xì)菌的結(jié)果。

       據(jù)試驗(yàn)纖毛蟲不能直接將非蛋白氮合成蛋白質(zhì),瘤胃細(xì)菌被纖毛蟲捕食后,即為纖毛蟲所需蛋白質(zhì)的主要來源,同時(shí)細(xì)菌的酶系統(tǒng)也有助于纖毛蟲的營養(yǎng)代謝。顯然,纖毛蟲的生長繁殖有賴于瘤胃細(xì)菌。

       另一方面,纖毛蟲也具有刺激細(xì)菌繁殖的作用。例如,瘤胃微生物對纖維素的分解,當(dāng)纖毛蟲和細(xì)菌單獨(dú)存在的情況下,纖毛蟲對纖維素的消化率為6.9%,細(xì)菌為38.1%;兩者共存時(shí),纖維素的消化率提高至65.2%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過細(xì)菌和纖毛蟲分別培養(yǎng)時(shí)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(xì)菌培養(yǎng)基內(nèi),亦可使纖維素消化率提高到55.6%。

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