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Ruminantes

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Como ler uma infocaixa de taxonomiaRuminantes
Classificação científica
Reino: Animalia
Filo: Chordata
Classe: Mammalia
Ordem: Artiodactyla
Subordem: Ruminantia
Scopoli, 1777
Infraordens
Ver texto.

Ruminantes são artiodáctilos herbívoros pertencentes à subordem Ruminantia que são capazes de adquirir nutrientes de alimentos vegetais, fermentando-os em um estômago especializado antes da digestão, principalmente por meio de ações microbianas. O processo, que ocorre na parte frontal do sistema digestivo e, portanto, é chamado de fermentação anterior, normalmente requer que a ingesta fermentada (conhecida como ruminação) seja regurgitada e mastigada novamente. O processo de remastigar a ruminação para quebrar ainda mais a matéria vegetal e estimular a digestão é chamado de ruminação.[1] A palavra "ruminante" vem do latim ruminare, que significa "mastigar novamente".

As cerca de duzentas espécies de ruminantes incluem espécies domésticas e selvagens.[2] Os mamíferos ruminantes incluem gado, todos os bovinos domesticados e selvagens, cabras, ovelhas, girafas, veados, gazelas e antílopes.[3] Também foi sugerido que os notoungulados também dependiam da ruminação, ao contrário de outros atlantogenados que dependem da fermentação mais típica do intestino posterior, embora isso não seja totalmente certo.[4]

Os ruminantes representam o grupo mais diversificado de ungulados vivos.[5] A subordem Ruminantia inclui seis famílias diferentes: Tragulidae, Giraffidae, Antilocapridae, Cervidae, Moschidae e Bovidae.[2]

Abundância, distribuição e domesticação

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Os ruminantes selvagens somam pelo menos 75 milhões[6] e são nativos de todos os continentes, exceto Antártida e Austrália.[2] Quase 90% de todas as espécies são encontradas na Eurásia e na África.[6] As espécies habitam uma ampla variedade de climas (do trópico ao ártico) e habitats (de planícies abertas a florestas).[6]

A população de ruminantes domésticos é superior a 3,5 mil milhões, com bovinos, ovinos e caprinos representando cerca de 95% da população total. As cabras foram domesticadas no Oriente Próximo por volta de 8.000 a.C. A maioria das outras espécies foi domesticada por volta de 2.500 a.C., no Oriente Próximo ou no Ásia Meridional.[6]

Fisiologia de ruminantes

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Os animais ruminantes possuem diversas características fisiológicas que lhes permitem sobreviver na natureza. Uma característica dos ruminantes são os dentes em crescimento contínuo. Durante o pastoreio, o teor de sílica na forragem provoca abrasão dos dentes. Isto é compensado pelo crescimento contínuo dos dentes ao longo da vida do ruminante, ao contrário dos humanos ou outros não ruminantes, cujos dentes param de crescer após uma determinada idade. A maioria dos ruminantes não possui incisivos superiores; em vez disso, eles têm uma almofada dentária grossa para mastigar bem os alimentos vegetais.[7] Outra característica dos ruminantes é a grande capacidade de armazenamento ruminal que lhes dá a capacidade de consumir a ração rapidamente e completar o processo de mastigação posteriormente. Isso é conhecido como ruminação, que consiste na regurgitação do alimento, na nova mastigação, na ressalivação e na nova deglutição. A ruminação reduz o tamanho das partículas, o que melhora a função microbiana e permite que a digesta passe mais facilmente pelo trato digestivo.[8]

Microbiologia ruminal

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Os vertebrados não têm a capacidade de hidrolisar a ligação beta [1–4] glicosídica da celulose vegetal devido à falta da enzima celulase. Assim, os ruminantes dependem completamente da flora microbiana, presente no rúmen ou intestino grosso, para digerir a celulose. A digestão dos alimentos no rúmen é realizada principalmente pela microflora ruminal, que contém populações densas de diversas espécies de bactérias, protozoários, às vezes leveduras e outros fungos — estima-se que 1 ml de rúmen contenha 10–50 bilhões de bactérias e 1 milhão de protozoários, bem como diversas leveduras e fungos.[9]

Como o ambiente dentro do rúmen é anaeróbico, a maioria dessas espécies microbianas são anaeróbios obrigatórios ou facultativos que podem decompor materiais vegetais complexos, como celulose, hemicelulose, amido e proteínas. A hidrólise da celulose resulta em açúcares, que são posteriormente fermentados em acetato, lactato, propionato, butirato, dióxido de carbono e metano.

À medida que as bactérias conduzem a fermentação no rúmen, elas consomem cerca de 10% do carbono, 60% do fósforo e 80% do nitrogênio que o ruminante ingere.[10] Para recuperar esses nutrientes, o ruminante digere as bactérias no abomaso. A enzima lisozima se adaptou para facilitar a digestão de bactérias no abomaso de ruminantes.[11] A ribonuclease pancreática também degrada o RNA bacteriano no intestino delgado de ruminantes como fonte de nitrogênio.[12]

Durante o pastoreio, os ruminantes produzem grandes quantidades de saliva – as estimativas variam de 100 a 150 litros de saliva por dia para uma vaca.[13] O papel da saliva é fornecer amplo fluido para a fermentação ruminal e atuar como agente tampão.[14] A fermentação ruminal produz grandes quantidades de ácidos orgânicos, portanto, manter o pH adequado dos fluidos ruminais é um fator crítico na fermentação ruminal. Depois que a digesta passa pelo rúmen, o omaso absorve o excesso de líquido para que as enzimas digestivas e o ácido do abomaso não sejam diluídos.[15]

Toxicidade de taninos em animais ruminantes

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Os taninos são compostos fenólicos comumente encontrados nas plantas. Encontrados nos tecidos das folhas, botões, sementes, raízes e caules, os taninos estão amplamente distribuídos em muitas espécies diferentes de plantas. Os taninos são separados em duas classes: taninos hidrolisáveis ​​e taninos condensados. Dependendo da sua concentração e natureza, qualquer uma das classes pode ter efeitos adversos ou benéficos. Os taninos podem ser benéficos, tendo demonstrado aumentar a produção de leite, o crescimento da lã, a taxa de ovulação e a percentagem de partos, bem como reduzir o risco de inchaço e reduzir a carga parasitária interna.[16]

Os taninos podem ser tóxicos para os ruminantes, pois precipitam proteínas, tornando-as indisponíveis para digestão, e inibem a absorção de nutrientes, reduzindo as populações de bactérias proteolíticas do rúmen.[16][17] Níveis muito elevados de ingestão de tanino podem produzir toxicidade que pode até causar a morte.[18] Animais que normalmente consomem plantas ricas em taninos podem desenvolver mecanismos de defesa contra os taninos, como a implantação estratégica de lipídios e polissacarídeos extracelulares que têm alta afinidade de ligação aos taninos.[16] Alguns ruminantes (cabras, veados, alces, alces) são capazes de consumir alimentos ricos em taninos (folhas, galhos, cascas) devido à presença em sua saliva de proteínas de ligação aos taninos.[19]

Importância religiosa

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A Lei de Moisés na Bíblia permitia comer alguns mamíferos que tinham cascos fendidos (ou seja, membros da ordem Artiodactyla) e "que ruminam",[20] uma estipulação preservada até hoje nas leis dietéticas judaicas.

Ruminantes e mudanças climáticas

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Ver artigo principal: Emissões de gases de efeito estufa da agricultura

O metano é produzido por um tipo de archaea, chamado metanógenos, conforme descrito acima dentro do rúmen, e esse metano é liberado para a atmosfera. O rúmen é o principal local de produção de metano em ruminantes.[21] O metano é um forte gás do efeito estufa, com um potencial de aquecimento global de 86% em comparação com o CO2 durante um período de vinte anos.[22][23]

Como subproduto do consumo de celulose, o gado arrota metano, devolvendo assim o carbono sequestrado pelas plantas de volta à atmosfera. Após cerca de dez a doze anos, esse metano é decomposto e convertido novamente em CO2. Uma vez convertido em CO2, as plantas podem novamente realizar a fotossíntese e fixar esse carbono de volta à celulose. A partir daí, o gado pode comer as plantas e o ciclo começa novamente. Em essência, o metano arrotado pelo gado não está adicionando novo carbono à atmosfera. Em vez disso, é parte do ciclo natural do carbono através do ciclo do carbono biogênico.[24]

Em 2010, a fermentação entérica foi responsável por 43% do total de emissões de gases do efeito estufa de todas as atividades agrícolas no mundo,[25] 26% do total de emissões de gases de efeito estufa da atividade agrícola nos EUA e 22% do total das emissões de metano dos EUA.[26] A carne de ruminantes criados internamente tem uma pegada equivalente de carbono mais elevada do que outras carnes ou fontes vegetarianas de proteína, com base numa metanálise global de estudos de avaliação do ciclo de vida.[27] A produção de metano por animais de corte, principalmente ruminantes, é estimada em 15–20% da produção global de metano, a menos que os animais tenham sido caçados na natureza.[28][29] A atual população doméstica de gado bovino e leiteiro nos EUA é de cerca de 90 milhões de cabeças, aproximadamente 50% maior do que o pico da população selvagem de bisões americanos de 60 milhões de cabeças em 1700,[30] que percorria principalmente a parte da América do Norte que agora constitui os Estados Unidos.

Referências

  1. ↑ «Ruminant Digestive System» (PDF) 
  2. ↑ a b c Fernández, Manuel Hernández; Vrba, Elisabeth S. (1 de maio de 2005). «A complete estimate of the phylogenetic relationships in Ruminantia: a dated species-level supertree of the extant ruminants». Biological Reviews. 80 (2): 269–302. ISSN 1469-185X. PMID 15921052. doi:10.1017/s1464793104006670 
  3. ↑ Fowler, M.E. (2010). "Medicine and Surgery of Camelids", Ames, Iowa: Wiley-Blackwell. Chapter 1 General Biology and Evolution addresses the fact that camelids (including camels and llamas) are not ruminants, pseudo-ruminants, or modified ruminants.
  4. ↑ Richard F. Kay, M. Susana Bargo, Early Miocene Paleobiology in Patagonia: High-Latitude Paleocommunities of the Santa Cruz Formation, Cambridge University Press, 11 October 2012
  5. ↑ «Suborder Ruminatia, the Ultimate Ungulate» 
  6. ↑ a b c d Hackmann. T. J., and Spain, J. N. 2010."Ruminant ecology and evolution: Perspectives useful to livestock research and production". Journal of Dairy Science, 93:1320–1334
  7. ↑ «Dental Anatomy of Ruminants» 
  8. ↑ Rickard, Tony (2002). Dairy Grazing Manual. [S.l.]: MU Extension, University of Missouri-Columbia. pp. 7–8 
  9. ↑ «Fermentation Microbiology and Ecology». Consultado em 25 de janeiro de 2011. Arquivado do original em 26 de setembro de 2011 
  10. ↑ Callewaert, L.; Michiels, C. W. (2010). «Lysozymes in the animal kingdom». Journal of Biosciences. 35 (1): 127–160. PMID 20413917. doi:10.1007/S12038-010-0015-5 
  11. ↑ Irwin, D. M.; Prager, E. M.; Wilson, A. C. (1992). «Evolutionary genetics of ruminant lysozymes». Animal Genetics. 23 (3): 193–202. PMID 1503255. doi:10.1111/j.1365-2052.1992.tb00131.x 
  12. ↑ Jermann, T. M.; Opitz, J. G.; Stackhouse, J.; Benner, S. A. (1995). «Reconstructing the evolutionary history of the artiodactyl ribonuclease superfamily» (PDF). Nature. 374 (6517): 57–59. Bibcode:1995Natur.374...57J. PMID 7532788. doi:10.1038/374057a0. Arquivado do original (PDF) em 21 de maio de 2019 
  13. ↑ Reid, J.T.; Huffman, C.F. (1949). «Some physical and chemical properties of Bovine saliva which may affect rumen digestion and synthesis». Journal of Dairy Science. 32 (2): 123–132. doi:10.3168/jds.s0022-0302(49)92019-6Acessível livremente  publicação de acesso livre - leitura gratuita
  14. ↑ «Rumen Physiology and Rumination». Arquivado do original em 29 de janeiro de 1998 
  15. ↑ Clauss, M.; Rossner, G. E. (2014). «Old world ruminant morphophysiology, life history, and fossil record: exploring key innovations of a diversification sequence» (PDF). Annales Zoologici Fennici. 51 (1–2): 80–94. doi:10.5735/086.051.0210 
  16. ↑ a b c B.R Min, et al (2003) The effect of condensed tannins on the nutrition and health of ruminants fed fresh temperate forages: a review Animal Feed Science and Technology 106(1):3–19
  17. ↑ Bate-Smith and Swain (1962). «Flavonoid compounds». In: Florkin M., Mason H.S. Comparative biochemistry. III. New York: Academic Press. pp. 75–809 
  18. ↑ «'Tannins: fascinating but sometimes dangerous molecules' [Cornell University Department of Animal Science? (c) 2018]» 
  19. ↑ Austin, PJ; et al. (1989). «Tannin-binding proteins in saliva of deer and their absence in saliva of sheep and cattle». J Chem Ecol. 15 (4): 1335–47. PMID 24272016. doi:10.1007/BF01014834 
  20. ↑ Levítico 11:3
  21. ↑ Asanuma, Narito; Iwamoto, Miwa; Hino, Tsuneo (1999). «Effect of the Addition of Fumarate on Methane Production by Ruminal Microorganisms in Vitro». Journal of Dairy Science. 82 (4): 780–787. PMID 10212465. doi:10.3168/jds.S0022-0302(99)75296-3Acessível livremente 
  22. ↑ IPCC Fifth Assessment Report, Table 8.7, Chap. 8, pp. 8–58 (PDF)
  23. ↑ Shindell, D. T.; Faluvegi, G.; Koch, D. M.; Schmidt, G. A.; Unger, N.; Bauer, S. E. (2009). «Improved Attribution of Climate Forcing to Emissions». Science. 326 (5953): 716–728. Bibcode:2009Sci...326..716S. PMID 19900930. doi:10.1126/science.1174760. Cópia arquivada em 30 de setembro de 2023 – via Zenodo 
  24. ↑ Werth, Samantha (19 de fevereiro de 2020). «The Biogenic Carbon Cycle and Cattle». CLEAR Center (em inglês). Cópia arquivada em 21 de fevereiro de 2024 
  25. ↑ Food and Agriculture Organization of the United Nations (2013) "FAO Statistical Yearbook 2013 World Food and Agriculture - Sustainability dimensions". Data in Table 49 on p. 254.
  26. ↑ «Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990–2014». US EPA. 2016. Cópia arquivada em 24 de fevereiro de 2024 
  27. ↑ Ripple, William J.; Pete Smith; Helmut Haberl; Stephen A. Montzka; Clive McAlpine & Douglas H. Boucher. 2014. "Ruminants, climate change and climate policy". Nature Climate Change. Volume 4 No. 1. pp. 2–5.
  28. ↑ Cicerone, R. J., and R. S. Oremland. 1988 "Biogeochemical Aspects of Atmospheric Methane"
  29. ↑ Yavitt, J. B. 1992. Methane, biogeochemical cycle. pp. 197–207 in Encyclopedia of Earth System Science, Vol. 3. Acad.Press, London.
  30. ↑ Bureau of Sport Fisheries and Wildlife (janeiro de 1965). «The American Buffalo». Conservation Note. 12 

Ligações externas

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