Harte Gräser und Kräuter – um diese zähe Kost zu zerkleinern, müssen Weidetiere viel kauen. Dabei gibt es allerdings ein Problem: Sie nehmen beim Fressen viel Staub und Erdpartikel auf, die ihnen die Zähne beim Kauen stark abwetzen. Beispielsweise besitzen Pferde deshalb zum Ausgleich besonders lange Zähne. Bei den Wiederkäuern wie Kühen oder Ziegen ist das aber nicht der Fall. Nun konnten Forscher zeigen warum diese Tiere sich die vergleichsweise kurze Zähne leisten können: Das Magensystem der Wiederkäuer wäscht die aufgenommene Nahrung vor dem zweiten Kauen von den Partikeln frei.
Pferde, Kühe, Ziegen, Zebras, Antilopen, Gnus… Alle diese Tiere haben etwas gemeinsam: Sie ernähren sich von Pflanzen, die nah am Boden wachsen. Bei diesen Weidetieren gibt es wiederum zwei unterschiedliche Kategorien. Einige, wie die Pferde oder Zebras kauen sehr lange und befördern das zerkleinerte Material dann in den Verdauungstrakt. Tiere wie Kühe, Ziegen oder Gnus haben hingegen eine andere Strategie entwickelt: Wie die Bezeichnung Wiederkäuer ausdrückt, kauen sie nicht nur bei der Nahrungsaufnahme, sondern später noch ein zweites Mal, indem sie das Futter wieder hochwürgen.
Pferde brauchen lange Zähne – Wiederkäuer nicht
Möglich wird dies, da sie ein mehrkammeriges Magensystem besitzen. Darin wird das Futtermaterial in Gruppen sortiert – in Material, das schon fein genug zerkleinert ist, und solches, das zum erneuten Kauen wieder hochgewürgt wird. Es gab bereits den Verdacht, dass bei diesem System der zu wiederkäuende Nahrungsbrei von Staub und Sand befreit wird. “Tiere, die auf der Weide grasen, fressen mit den Pflanzenhalmen immer auch etwas Erde und Staub”, sagt Jean-Michel Hatt von der Universität Zürich. In trockenen Regionen mit staubigen Winden ist dies besonders ausgeprägt – entsprechend beansprucht werden die Kauwerkzeuge.
Pferde oder Zebras zum Beispiel haben deshalb sehr lange Zähne entwickelt, um den durch Staub und Sand verursachten Abrieb auszugleichen. “Man hat sich schon lange gefragt, warum Wiederkäuer im gleichen Habitat mit kürzeren Zähnen auskommen”, sagt Hatt. Er und seine Kollegen haben die Ursache nun dokumentiert. Im Rahmen ihre Studie haben die Forscher den Einfluss verschiedener Futtermittel auf den Zahnabrieb bei Ziegen getestet. Außerdem zeigten sie sie anhand von computertomografischen Untersuchungen, was mit dem Sand im Verdauungssystem der Wiederkäuer passiert.
Spülsystem im Magen
Es zeigte sich: Die Partikel verteilten sich nicht etwa gleichmäßig im Magen-Darm-Trakt, sondern sammeln sich an bestimmten Stellen ab. “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”, berichtet Hatt. Somit scheint klar: Es gibt einen Spüleffekt im Verdauungssystem der Widerkäuer, der verhindert, dass Staub beim zweiten Kauen die Zähne schädigt. Dies erklärt auch, warum die Tiere das erste Mal viel weniger gründlich kauen als wenn sie später wiederkäuen.
Doch was passiert mit dem beseitigten Sand im Verdauungstrakt? Wie die Forscher zeigen konnten, sinkt er zuerst im Pansen nach unten und sammelt sich im Labmagen an. Von dort aus passiert er dann den Darm und wird schließlich mit dem Kot ausgeschieden. “Organismen, die ein derartiges Spülsystem entwickeln, werden das abgewaschene Material in der Regel problemlos auf natürliche Art wieder los”, resümiert Hatt.
Wie der Wissenschaftler abschließend erklärt, handelt es sich bei dem Befund nun um einen weiteren Aspekt, der zur Klärung einer interessanten entwicklungsgeschichtlichen Frage beiträgt: Warum den Wiederkäuern eine solche Erfolgskarriere im Rahmen der Evolution möglich war.
Quelle: Universität Zürich, Mamalian Biology, doi: 10.1016/j.mambio.2019.06.001
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