Chương 2: Cơ sở lí luận
2.4 Đặc điểm sinh lý của cừu
2.4.2 Hệ sinh thái vi sinh vật dạ cỏ
Hệ vi sinh vật dạ cỏ rất phức tạp và phụ thuộc nhiều vào khẩu phần. Hệ vi sinh vật dạ cỏ gồm có 3 nhóm chính: vi khuẩn, nguyên sinh động vật (Protozoa) và nấm.
2.4.2.1 Vi khuẩn
Vi khuẩn chiếm số lượng lớn nhất trong vi sinh vật dạ cỏ, với hơn 60 loài, thường có khoảng 109–1010 tế bào/g chất chứa dạ cỏ. Trong dạ cỏ vi khuẩn ở dưới dạng tự do chiếm khoảng 30%, còn lại 70% bám vào các mẫu thức ăn, trú ngụ ở các nếp gấp biểu mô và bám vào nguyên sinh động vật. Vi khuẩn ở dưới dạng tự do trong dịch dạ cỏ phụ thuộc vào các chất hoà tan, đồng thời cũng có một số lượng vi khuẩn di chuyển từ mẫu thức ăn này sang mẫu thức ăn khác. Thức ăn liên tục chuyển khỏi dạ cỏ cho nên phần lớn vi khuẩn bám vào thức ăn sẽ bị tiêu hóa đi. Vì vậy số lượng vi khuẩn ở dạng tự do trong dịch dạ cỏ rất quan trọng để xác định tốc độ công phá và lên men thức ăn.
2.4.2.2 Vi khuẩn phân giải xơ
Chiếm một tỉ lệ nhỏ (<10%) trong tổng số các loại vi khuẩn. Tại dạ cỏ, men phân giải xơ của vi khuẩn phân giải xơ được bài tiết để tiêu hóa chất xơ, đây là loại vi khuẩn quan trọng nhất trong dạ cỏ, chúng phân giải được cellulose, hemicellulose và pectin, điều đó rất có ý nghĩa đối với sự tiêu hóa thức ăn ở loài nhai lại.
9
2.4.2.3 Vi khuẩn phân giải carbohydrat không phải xơ (NFC)
Số lượng của chúng tăng lên khi cho gia súc ăn những khẩu phần giàu carbohydrat dễ lên men (tinh bột, đường, glucose, lactose, galactose,…) như các loại thức ăn hạt, củ, cỏ xanh tươi, rỉ mật.
2.4.2.4 Vi khuẩn lên men lactic
Có tác dụng lên men đường, chúng phát triển nhanh khi dạ cỏ có chứa ít Streptococus, vi khuẩn lactic chiếm ưu thế khi khẩu phần ăn giàu cỏ khô hoặc thức ăn tinh.
2.4.2.5 Vi khuẩn phân giải protein
Trong số những loài vi khuẩn phân giải protein và sinh amoniac thì Peptostreptococus và Clostridium có khả năng lớn nhất. Sự phân giải protein và acid amin để sản sinh ra amoniac trong dạ cỏ có ý nghĩa đặc biệt quan trọng cả về phương diện tiết kiệm nitơ cũng như nguy cơ dư thừa amoniac. Amoniac cần cho các loài vi khuẩn dạ cỏ sử dụng để tổng hợp nên sinh khối protein của bản thân chúng.
2.4.2.6 Nguyên sinh động vật (Protozoa)
Protozoa có số lượng ít hơn vi khuẩn nhưng to hơn vi khuẩn nên khối lượng tương đương sinh khối vi khuẩn, trong 1 ml dịch dạ cỏ chứa 105–106 protozoa. Khi khẩu phần thức ăn có nhiều tinh bột, đường thì số lượng protozoa trong dạ cỏ sẽ tăng lên.
Protozoa được chia thành 2 nhóm chính là Entodineomorphs và Holatrich, nhóm Entodineomorphs phát triển mạnh khi gia súc ăn khẩu phần có nhiều xơ cùng với tinh bột, nhưng nhóm Holatrich phát triển mạnh khi khẩu phần có nhiều xơ nhưng được bổ sung bằng rỉ mật hoặc cỏ non. Protozoa tiêu hóa tinh bột, đường là chính nhưng một vài loài có khả năng phân giải cellulose.
Protozoa phân huỷ tinh bột và đường rồi dự trữ chúng trong cơ thể dưới dạng polydextrin, do đó protozoa có khả năng đệm cho pH của dạ cỏ. Nhiều nghiên cứu cho thấy protozoa không thể xây dựng protein bản thân từ các amid được. Khi mật độ protozoa trong dạ cỏ cao, một tỉ lệ lớn vi khuẩn bị protozoa ăn và tiêu hóa. Trường hợp nhóm Entodinia nhiều (khoảng 2 triệu con protozoa/ml dịch dạ cỏ) thì tất cả vi khuẩn tự do trong dịch dạ cỏ sẽ bị ăn mất đi, chiếm khoảng 30% tổng lượng sinh khối (Coleman, 1975).
10 2.4.2.7 Nấm
Nấm là sinh vật đầu tiên xâm nhập và tiêu hóa thành phần cấu trúc thực vật bắt đầu từ bên trong, làm giảm độ bền của cấu trúc này và tăng sự phá vỡ thực liệu trong quá trình nhai lại. Sự phá vỡ này tạo điều kiện cho vi khuẩn và men của chúng bám vào cấu trúc tế bào và tiếp tục quá trình phân giải cellulose. Từ các loại nấm yếm khí có mặt trong dạ cỏ, chúng ta có thể chia chúng ra làm 5 loài là: Neocallim, Piromyces, Caecomyces, Orpinomyces, Anaeromyces (Nguyễn Văn Thu, 2006). Nấm có mật độ khoảng 103–104/ml dịch dạ cỏ.
Vai trò của nấm trong sự phân hủy chất xơ tại dạ cỏ được thể hiện ở chỗ:
chúng thích định cư trên những chất xơ của thực vật trong dạ cỏ cừu và gia súc nhai lại, phá vỡ cấu trúc carbohydrate có ở vách xơ của tế bào thực vật, tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào cấu trúc tế bào để tiến hành lên men phân hủy.
2.4.2.8 Tác động tương hổ của hệ vi sinh vật dạ cỏ
VSV dạ cỏ, cả ở thức ăn và ở biểu mô dạ cỏ, kết hợp với nhau trong quá trình tiêu hóa thức ăn, loài này phát triển trên sản phẩm của loài kia. Trong điều kiện bình thường giữa vi khuẩn và protozoa cũng có sự cộng sinh có lợi, đặc biệt là trong tiêu hóa xơ. Tiêu hóa xơ mạnh nhất khi có mặt cả vi khuẩn và protozoa. Protozoa nuốt và tích trữ tinh bột, hạn chế tốc độ sinh acid lactic, hạn chế giảm pH đột ngột, nên có lợi cho vi khuẩn phân giải xơ. Tuy nhiên giữa các nhóm vi khuẩn khác nhau cũng có sự cạnh tranh nguồn dưỡng chất với nhau. Khi gia súc ăn khẩu phần giàu tinh bột nhưng nghèo protein thì số lượng vi khuẩn phân giải cellulose sẽ giảm và do đó tỉ lệ tiêu hóa xơ thấp. Mặt khác, protozoa ăn và tiêu hóa vi khuẩn, do đó làm giảm tốc độ và hiệu quả chuyển hóa protein trong dạ cỏ. Loại bỏ protozoa sẽ làm tăng số lượng vi khuẩn trong dạ cỏ. Thí nghiệm trên cừu cho thấy tỉ lệ tiêu hóa vật chất khô tăng 18% khi không có protozoa trong dạ cỏ. Tuy nhiên cho đến bây giờ thì vẫn còn nhiều tranh luận về việc có nên loại bỏ protozoa hay không.
2.4.2.9 Môi trường dạ cỏ
Theo Preston and Leng (1991), môi trường dạ cỏ phụ thuộc vào: loại và khối lượng thức ăn ăn vào, sự nhào trộn theo chu kỳ thông qua sự co bóp của dạ cỏ, sự tiết nước bọt và nhai lại, sự hấp thu các dưỡng chất từ dạ cỏ và sự chuyển dịch các chất xuống bộ máy tiêu hóa.