Spülsystem im Magen schont die Zähne der Wiederkäuer

Zürich – Ziegen, Schafe und Kühe nehmen mit dem Fressen oft zahnschädigende Erdpartikel auf. Wie sich die Tiere vor zu schnellem Zahnabrieb schützen, zeigen nun Forschende der Universität Zürich auf: Das Magensystem der Wiederkäuer wäscht die aufgenommene Nahrung vor dem zweiten Kauen von Staub und Sand frei.

«Tiere, die auf der Weide grasen, fressen mit den Pflanzenhalmen immer auch etwas Erde und Staub», sagt Jean-Michel Hatt, Professor an der Klinik für Zoo-, Heim- und Wildtiere der Universität Zürich. In trockenen Regionen mit staubigen Winden ist dies besonders ausgeprägt – entsprechend beansprucht werden die Kauwerkzeuge. Sein Forschungsteam zeigt nun auf, dass unterschiedliche Mechanismen einen übermässigen Abrieb der Zähne verhindern – und damit auch das Überleben der Tiere sichern.

Kurze und lange Zähne im gleichen Habitat
Pferde oder Zebras zum Beispiel haben sehr lange Zähne entwickelt, um den durch Staub und Sand verursachten Abrieb auszugleichen. Rinder oder Gnus dagegen weisen viel kürzere Kauinstrumente aus. «Man hat sich schon immer gefragt, warum Wiederkäuer im gleichen Habitat mit kürzeren Zähnen auskommen», erklärt Hatt.

Letztere verfügen mit Pansen, Netz-, Blätter- und Labmagen über ein mehrkammeriges Magensystem, das die aufgenommene Pflanzennahrung mit Hilfe von Bakterien verdaut. Es umspült den Inhalt mit Flüssigkeit und sortiert ihn in Material, das schon fein genug zerkleinert ist, und solches, das mit Magensaft umspült und zum erneuten Kauen wieder hochgewürgt wird. Man vermutete schon länger, dass der zu wiederkäuende Nahrungsbrei bereits von Staub und Sand befreit ist.

Sand sammelt sich im Magen an
Jean-Michel Hatt und sein Team haben nun erstmals den Einfluss verschiedener Futtermittel auf den Zahnabrieb getestet. Die Forschenden beobachteten anhand von Computertomographien bei Ziegen, dass der mitgefressene Sand nicht gleichmässig im Magen-Darm-Trakt verteilt wird, sondern sich an bestimmten Stellen sammelt. «Wir konnten zeigen, dass im oberen Pansen – wo das Material zum Wiederkauen wieder hochgewürgt wird – deutlich weniger Sand enthalten war als im aufgenommenen Futter selbst», erklärt Hatt.

Was passiert mit dem Sand? Er sinkt zuerst im Pansen nach unten und sammelt sich im Labmagen, passiert den Darm und wird dann mit dem unverdauten Material im Kot ausgeschieden. «Organismen, die ein derartiges Spülsystem entwickeln, werden das abgewaschene Material problemlos auf natürliche Art wieder los», sagt Hatt. Nur wenn die Tiere auf einmal eine grosse Menge Sand aufnehmen – zum Beispiel bei schlecht hergestellten Silagen mit ungewöhnlicher Kontamination durch Erde – können Komplikationen auftreten.

Erfolgsmodell «Wiederkäuer»
Der Befund ist für Hatt ein weiteres Puzzlestück, das den evolutionären Erfolg des Modells «Wiederkäuer» erklärt. Und es zeige auch, warum die Tiere das erste Mal viel weniger gründlich zerkleinern als später, wenn sie das saubere Material wiederkäuen. (Universität Zürich/mc/ps)

Literatur:
Hatt J-M, Codron D, Müller DWH, Ackermans NL, Martin LF, Kircher PR, Hummel J, Clauss M (2019) The rumen washes off abrasives before heavy-duty chewing in ruminants. Mammalian Biology, June 12, 2019. Doi: 10.​1016/​j.​mambio.​2019.​06.​001.
Universität Zürich