Wiederkäuer gehören zu den faszinierendsten Pflanzenfressern der Tierwelt. Kühe, Schafe, Ziegen und viele Wildtiere können Nahrung verwerten, mit der Menschen oder zahlreiche andere Säugetiere nur wenig anfangen könnten. Gras, Blätter und andere faserreiche Pflanzenteile enthalten große Mengen Zellulose. Für viele Tiere ist dieser Pflanzenbestandteil nur schwer oder überhaupt nicht verdaulich. Wiederkäuer haben dagegen ein außergewöhnliches Verdauungssystem entwickelt, das ihnen ermöglicht, selbst aus vergleichsweise karger Pflanzenkost Energie und Nährstoffe zu gewinnen.
Der Begriff „Wiederkäuer“ beschreibt bereits einen besonders auffälligen Teil dieses Vorgangs. Die Tiere nehmen ihre Nahrung zunächst auf, schlucken sie und befördern einen Teil davon später wieder zurück ins Maul. Dort wird das Pflanzenmaterial erneut gründlich zerkaut und anschließend wieder geschluckt. Dieses Verhalten lässt sich beispielsweise bei Kühen auf einer Weide gut beobachten. Ein scheinbar entspannt daliegendes Tier bewegt dabei über längere Zeit rhythmisch den Unterkiefer, obwohl es gerade kein frisches Gras aufnimmt.
Hinter diesem Vorgang steckt ein komplexes Zusammenspiel aus Anatomie, Mikroorganismen und verschiedenen Verdauungsabschnitten. Anders als häufig angenommen besitzen Wiederkäuer allerdings nicht einfach vier vollständig voneinander unabhängige Mägen. Vielmehr besteht ihr Magen aus mehreren spezialisierten Bereichen, die unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Besonders wichtig sind dabei Pansen, Netzmagen, Blättermagen und Labmagen.
Das Verdauungssystem ermöglicht Wiederkäuern nicht nur das Leben von Gras, sondern auch von anderen Pflanzen. Es hat auch dazu beigetragen, dass sich diese Tiere in sehr unterschiedlichen Lebensräumen ausbreiten konnten. Von Rindern auf europäischen Weiden über Antilopen in afrikanischen Savannen bis zu Rentieren in nördlichen Regionen nutzen zahlreiche Arten diese besondere Form der Verdauung.
Welche Tiere gehören zu den Wiederkäuern?
Zu den bekanntesten Wiederkäuern zählen Rinder, Schafe und Ziegen. Auch viele Wildtiere (Lesetipp: Wildgehege Hellental) gehören dazu, etwa Hirsche, Rehe, Elche, Gazellen, Antilopen und Giraffen. Zoologisch werden die eigentlichen Wiederkäuer der Unterordnung Ruminantia innerhalb der Paarhufer zugeordnet.
Die Größenunterschiede innerhalb dieser Tiergruppe sind beträchtlich. Kleine Wiederkäuer können nur wenige Kilogramm wiegen, während große Rinder oder Giraffen mehrere Hundert Kilogramm Körpergewicht erreichen. Gemeinsam ist ihnen dennoch eine Verdauungsweise, bei der pflanzliche Nahrung zunächst mikrobiell aufgeschlossen und anschließend erneut gekaut wird.
Kamele, Lamas und Alpakas werden im Alltag gelegentlich ebenfalls als Wiederkäuer bezeichnet, weil auch sie hochgewürgte Nahrung erneut kauen und Pflanzen in einem mehrteiligen Vormagensystem verdauen. Zoologisch gehören sie jedoch nicht zu den eigentlichen Wiederkäuern. Sie zählen zu den Schwielensohlern und besitzen einen anders aufgebauten Magen.
Warum müssen Wiederkäuer ihre Nahrung zweimal kauen?
Gräser und Blätter sind für Tiere eine anspruchsvolle Nahrungsquelle. Pflanzenzellen besitzen stabile Zellwände, die unter anderem aus Zellulose bestehen. Säugetiere können Zellulose nicht mit eigenen Verdauungsenzymen ausreichend zerlegen. Wiederkäuer lösen dieses Problem mithilfe einer großen Gemeinschaft von Mikroorganismen.
Beim Grasen wird die Nahrung zunächst relativ schnell aufgenommen. Mit der Zunge und den Zähnen werden Pflanzenteile abgerissen und grob zerkleinert. Nach dem Abschlucken gelangt das Futter zunächst in den Bereich von Pansen und Netzmagen. Dort wird es mit Flüssigkeit vermischt und von Mikroorganismen besiedelt.
Später werden kleinere Portionen des Nahrungsbreis wieder in die Speiseröhre und anschließend zurück ins Maul transportiert. Dort erfolgt das eigentliche Wiederkäuen. Die Nahrung wird intensiv zerkleinert und gleichzeitig mit Speichel vermischt. Danach schluckt das Tier den Nahrungsbrei erneut.
Durch dieses zweite Kauen werden Pflanzenfasern deutlich stärker zerkleinert. Dadurch vergrößert sich ihre Oberfläche, sodass Bakterien und andere Mikroorganismen besser an das Pflanzenmaterial gelangen können.
Die vier Bereiche des Wiederkäuermagens
Der Magen eines Wiederkäuers besteht aus mehreren Abschnitten, die aufeinander abgestimmt arbeiten. Drei davon werden als Vormägen bezeichnet. Erst der letzte Abschnitt entspricht funktionell weitgehend dem Magen anderer Säugetiere.
Der Pansen als große Gärkammer
Der Pansen ist der größte Abschnitt des Magensystems und kann bei einem ausgewachsenen Rind ein enormes Volumen erreichen. Er funktioniert im Wesentlichen als biologische Gärkammer. In seinem Inneren leben Milliarden von Bakterien sowie zahlreiche Einzeller, Pilze und andere Mikroorganismen.
Diese kleinen Helfer zerlegen Bestandteile der Pflanzen, die das Tier allein kaum verwerten könnte. Bei der Fermentation entstehen unter anderem flüchtige Fettsäuren. Sie werden über die Pansenwand aufgenommen und stellen für Wiederkäuer eine wichtige Energiequelle dar.
Die Mikroorganismen profitieren ebenfalls von dieser Gemeinschaft. Im Pansen herrschen relativ konstante Temperaturen, ausreichend Feuchtigkeit und ein regelmäßiger Nachschub an Nahrung. Tier und Mikroben leben damit in einer engen biologischen Partnerschaft.
Der Netzmagen sortiert den Nahrungsbrei
Direkt mit dem Pansen verbunden ist der Netzmagen. Seinen Namen verdankt er der netzartigen Struktur seiner Schleimhaut. Pansen und Netzmagen arbeiten so eng zusammen, dass sie häufig als funktionelle Einheit betrachtet werden.
Im Netzmagen wird der Nahrungsbrei unter anderem nach Größe und Beschaffenheit sortiert. Gröbere Bestandteile können zum erneuten Kauen zurückbefördert werden. Ausreichend zerkleinerte Partikel gelangen dagegen weiter durch das Verdauungssystem.
Im Blättermagen wird Flüssigkeit entzogen
Nach Pansen und Netzmagen folgt der Blättermagen. Seine Innenwand besitzt zahlreiche blattartige Falten, durch die eine große Oberfläche entsteht. Hier werden vor allem Wasser und verschiedene gelöste Stoffe aufgenommen.
Der Nahrungsbrei wird dadurch weiter konzentriert und für den nächsten Verdauungsschritt vorbereitet. Obwohl der Blättermagen deutlich weniger bekannt ist als der Pansen, erfüllt er damit eine wichtige Aufgabe innerhalb des gesamten Systems.
Der Labmagen ähnelt unserem Magen
Der Labmagen ist der sogenannte Drüsenmagen des Wiederkäuers. Seine Arbeitsweise ähnelt stärker dem Magen von Menschen, Hunden oder anderen Säugetieren. Hier werden Magensäure und Verdauungsenzyme gebildet.
Dabei werden nicht nur Bestandteile der ursprünglichen Pflanzenkost weiterverarbeitet. Auch Mikroorganismen aus dem Pansen gelangen irgendwann in den Labmagen und werden dort verdaut. Auf diese Weise erhält der Wiederkäuer unter anderem wertvolle Eiweißbausteine aus den Mikroben, die zuvor bei der Aufschließung der Pflanzen geholfen haben.
Eine ganze Lebensgemeinschaft arbeitet bei der Verdauung mit
Ohne die Mikroorganismen im Pansen könnten Wiederkäuer ihre typische Nahrung erheblich schlechter verwerten. Die Tiere selbst produzieren keine Enzyme, mit denen sich Zellulose ausreichend aufschließen ließe. Diese Arbeit übernehmen vor allem Mikroben.
Während der Fermentation entstehen verschiedene Stoffwechselprodukte. Besonders wichtig sind kurzkettige beziehungsweise flüchtige Fettsäuren wie Essigsäure, Propionsäure und Buttersäure. Sie können von der Pansenwand aufgenommen und vom Körper als Energiequelle genutzt werden.
Bei diesen Gärprozessen entstehen allerdings auch Gase. Dazu zählen Kohlendioxid und Methan. Wiederkäuer müssen deshalb regelmäßig Gas aus dem Vormagensystem abgeben. Dieser Vorgang wird als Ruktus oder Aufstoßen bezeichnet. Kann das Gas nicht ausreichend entweichen, kann sich der Pansen stark aufblähen. Eine solche Pansenaufgasung kann für das Tier gefährlich werden.
Warum Speichel für Wiederkäuer besonders wichtig ist
Beim Wiederkäuen wird sehr viel Speichel produziert. Das ist keineswegs nur notwendig, um den Nahrungsbrei gleitfähig zu machen. Der Speichel trägt auch dazu bei, das Milieu im Pansen stabil zu halten.
Durch die mikrobielle Gärung entstehen Säuren. Der Speichel enthält Stoffe, die helfen, starke Veränderungen des pH-Werts abzufangen. Ausreichendes Kauen und die damit verbundene Speichelproduktion unterstützen deshalb eine funktionierende Pansenverdauung.
Strukturreiche Nahrung fördert die Kautätigkeit. Die Beschaffenheit des Futters ist daher bei Wiederkäuern ebenso wichtig wie seine Nährstoffzusammensetzung. Eine Ernährung, die nicht zum Verdauungssystem des jeweiligen Tieres passt, kann das empfindliche Gleichgewicht der Pansenmikroorganismen beeinträchtigen.
Junge Wiederkäuer verdauen noch ganz anders
Besonders interessant ist die Entwicklung des Verdauungssystems nach der Geburt. Ein neugeborenes Kalb besitzt zwar bereits die später benötigten Magenabschnitte, doch diese funktionieren zunächst noch nicht wie bei einem ausgewachsenen Rind. In den ersten Lebenswochen steht Milch im Mittelpunkt der Ernährung.
Der Labmagen ist in dieser Phase besonders wichtig. Beim Trinken sorgt der sogenannte Schlundrinnenreflex dafür, dass die Milch weitgehend an Pansen und Netzmagen vorbeigeleitet wird und direkt in den Labmagen gelangt. Dort kann sie ähnlich wie bei anderen jungen Säugetieren enzymatisch verdaut werden.
Jungtiere unter den Wiederkäuern haben deshalb zunächst andere Nahrungsbedürfnisse als erwachsene Tiere. Ein geeignetes Kälberfutter muss die Entwicklung in dieser Übergangsphase berücksichtigen und gleichzeitig dazu beitragen, dass sich das Verdauungssystem schrittweise auf die spätere pflanzenreiche Ernährung einstellen kann.
Mit der zunehmenden Aufnahme fester Nahrung verändert sich der Verdauungstrakt deutlich. Mikroorganismen besiedeln den Pansen, die Pansenwand entwickelt sich weiter und die Produktion sowie Aufnahme von Gärungsprodukten nimmt zu. Besonders bestimmte Fettsäuren, die bei der Fermentation entstehen, fördern die Ausbildung der Pansenschleimhaut.
Allmählich wird das junge Tier damit vom überwiegend milchverdauenden Kalb zu einem echten Wiederkäuer. Dieser Übergang geschieht nicht von einem Tag auf den anderen, sondern über einen längeren Entwicklungszeitraum.
Warum Wiederkäuer aus Gras so viel herausholen können
Für Menschen besitzt Gras als Lebensmittel praktisch keinen direkten Nährwert. Wiederkäuer können daraus dagegen Milch, Körpergewebe und Energie gewinnen. Möglich wird dies durch die mikrobielle Fermentation.
Dabei nutzen die Mikroorganismen Pflanzenbestandteile als Nahrung und vermehren sich. Ihre Stoffwechselprodukte stehen anschließend dem Tier zur Verfügung. Auch die Mikroorganismen selbst werden später im Verdauungstrakt teilweise zerlegt und dienen dem Wiederkäuer als Nährstoffquelle.
Das erklärt, warum Rinder, Schafe oder Ziegen auf Flächen leben können, auf denen keine Lebensmittel für Menschen angebaut werden können. Viele Grünlandgebiete sind beispielsweise aufgrund ihrer Bodenbeschaffenheit, Höhenlage, Feuchtigkeit oder starken Hanglage für klassischen Ackerbau wenig geeignet. Wiederkäuer können die dort wachsenden Pflanzen dennoch verwerten.
Wiederkäuen braucht Zeit und Ruhe
Das charakteristische Wiederkäuen nimmt einen beträchtlichen Teil des Tages ein. Wie lange ein Tier wiederkäut, hängt unter anderem von Tierart, Futter und Haltung ab. Besonders faserreiche Pflanzen müssen intensiv zerkleinert werden.
Häufig legen sich Tiere zum Wiederkäuen hin. Die rhythmischen Kaubewegungen sind dann gut sichtbar. Das Verhalten ist ein normaler Bestandteil des Tagesablaufs und eng mit einer funktionierenden Verdauung verbunden.
Bei der Haltung von Wiederkäuern spielt deshalb nicht allein die Menge des verfügbaren Futters eine Rolle. Auch genügend Ruhe, geeignete Liegeflächen und eine Fütterung, die das natürliche Kauverhalten unterstützt, tragen zu einem tiergerechten Alltag bei.
Zähne und Zunge sind an Pflanzenkost angepasst
Auch das Gebiss vieler Wiederkäuer zeigt deutliche Anpassungen an ihre Ernährung. Rinder besitzen beispielsweise im vorderen Bereich des Oberkiefers keine Schneidezähne. Stattdessen befindet sich dort eine feste Kauplatte. Mit den unteren Schneidezähnen und der Zunge wird Gras erfasst und abgerissen.
Weiter hinten im Maul sitzen kräftige Backenzähne. Ihre breiten Kauflächen eignen sich besonders gut zum Zermahlen pflanzlichen Materials. Beim Wiederkäuen bewegt sich der Unterkiefer auffällig seitlich, wodurch Gras und andere Pflanzenteile intensiv zerrieben werden.
Diese mechanische Zerkleinerung erleichtert den Mikroorganismen später ihre Arbeit. Gebiss, Speichelproduktion, Vormägen und Mikroben bilden somit ein eng aufeinander abgestimmtes System.
Wiederkäuer und Methan
Die besondere Verdauung hat auch eine Seite, die zunehmend im Zusammenhang mit Landwirtschaft und Klima diskutiert wird. Bei der Fermentation im Pansen entsteht Methan. Dieses Gas wird überwiegend über das Maul abgegeben und gelangt anschließend in die Atmosphäre.
Wie viel Methan entsteht, hängt unter anderem von Tierart, Futterzusammensetzung, Futteraufnahme, Verdauung und Leistung des Tieres ab. Wissenschaft und Landwirtschaft beschäftigen sich daher intensiv mit Möglichkeiten, die Methanemissionen aus der Wiederkäuerhaltung zu verringern, ohne Tiergesundheit und eine funktionierende Verdauung zu beeinträchtigen.
Gleichzeitig muss die Betrachtung differenziert bleiben. Wiederkäuer können Pflanzenmaterial und Grünland nutzen, das Menschen nicht direkt als Nahrung verwenden können. Ihre Verdauung ist daher sowohl biologisch als auch landwirtschaftlich bemerkenswert.
Ein außergewöhnliches Verdauungssystem als Erfolgsmodell
Wiederkäuer zeigen eindrucksvoll, wie stark sich Tiere im Laufe der Evolution an bestimmte Nahrungsquellen anpassen können. Was für Menschen wie einfaches Gras aussieht, wird in ihrem Verdauungssystem durch Kauen, mikrobielle Fermentation und mehrere aufeinanderfolgende Verdauungsschritte in nutzbare Energie und Nährstoffe verwandelt.
Entscheidend ist dabei das Zusammenspiel vieler Vorgänge. Pansen und Netzmagen bieten Mikroorganismen einen Lebensraum, das Wiederkäuen sorgt für eine intensive mechanische Zerkleinerung, der Blättermagen entzieht dem Nahrungsbrei unter anderem Wasser und der Labmagen übernimmt schließlich einen Teil der enzymatischen Verdauung.
Besonders deutlich wird die Besonderheit dieses Systems bei jungen Tieren. Ein Kalb kommt zwar mit den anatomischen Voraussetzungen eines Wiederkäuers zur Welt, muss die typische Verdauungsweise aber erst entwickeln. Anfangs dominiert die Milchverdauung im Labmagen. Erst mit wachsender Aufnahme pflanzlicher und anderer fester Nahrung entwickelt sich der Pansen zu jener leistungsfähigen Gärkammer, die das erwachsene Tier auszeichnet.
Damit sind Wiederkäuer weit mehr als Tiere, die ihre Nahrung ein zweites Mal kauen. Hinter dem sichtbaren Wiederkäuen verbirgt sich ein hoch spezialisiertes Verdauungssystem, in dem Tier und Mikroorganismen eng zusammenarbeiten. Gerade diese Fähigkeit hat Rindern, Schafen, Ziegen, Hirschen und vielen weiteren Arten ermöglicht, Lebensräume und Nahrungsquellen zu nutzen, die zahlreichen anderen Säugetieren verschlossen bleiben.
Kai liebt es, sich im Freien aufzuhalten. Zelten, Wandern, draußen sein, ist seine Devise.
Egal ob im Ruhrgebiet oder im tiefsten Dänemark. Hauptsache unterwegs in der Natur ist das Motto von Kai.
Auch wenn er den Wohnwagen liebt, so zeltet er doch in der warmen Jahreszeit besonders gerne, begleitet von seiner Frau Eva und den bereits erwachsenen Kindern.
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