Kinetics of dietary fibers in a fat sand rat: importance of the digestive tract isolating structures and food quality

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The pass of feed through the digestive tract in a herbivorous rodent with a single-chamber gemiglandular stomach, the fat sand rat Psammomys obesus, was studied by multiple marking of the food with inert plastic markers. The total mean retention time of markers in the digestive tract (DT), as well as in the stomach and caecum separately, was determined. The peculiarities of the digesta kinetics depending on the morphology of the digestive tract, diet and the time of markers intake were clarified. The total time for removing markers from DT in the fat sand rat reaches 36 hours. The mean retention time of markers in DT was determined as a whole (17–18 hours), as well as separately in the forestomach (7–9 hours) and caecum (7–12 hours). The uneven passage of feed has been revealed, which is considered as an important mechanism for maximizing the extraction of nutrients from plants, including microbial fermentation of structural carbohydrates of the food.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. I. Naumova

Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: einaumova@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119071

G. K. Zharova

Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences

Email: einaumova@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119071

T. Yu. Chistova

Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences

Email: einaumova@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119071

References

  1. Варшавский А. А., Манаева Е. С., Наумова Е. И. Функционирование диазотрофно-целлюлолитического звена внутренних цепей питания у полевок (Microtus rossiaemeridionalis и Clethrionomys glareolus) в зависимости от пищевой специализации // Докл. РАН. 2014. Т. 455. № 6. С. 716–720.
  2. Варшавский А. А., Наумова Е. И., Тихонов И. А. Особенности функционирования целлюлолитических симбионтов в преджелудке и слепой кишке серых полевок (Microtus arvalis и M. rossiaemeridionalis) // Зоол.ж. 2004. Т. 83. № 11. С. 1299–1304.
  3. Варшавский А. А., Наумова Е. И., Жарова Г. К., Чистова Т. Ю., Варшавский Ан. А. Взаимосвязь размеров тела и органов пищеварительного тракта у некоторых Myomorpha: изометрия, или аллометрия? // Изв. РАН. Сер. биол. 2017. № 4. С. 534–540. https://doi.org/10.1134/S1062359017040148.
  4. Жарова Г. К., Наумова Е. И., Чистова Т. Ю., Нестерова Н. Г., Подтяжкин О. И. 2002. Особенности прохождения пищи по пищеварительному тракту серых полевок // Докл. РАН. Т. 382. № 4. С 1–3.
  5. Жарова Г. К., Чистова Т. Ю., Наумова Е. И. Особенности продвижения корма по пищеварительному тракту тамарисковой песчанки Meriones tamariscinus // Докл. РАН. 2010. Т. 435. № 4. С. 1–4.
  6. Мещерский И. Г., Наумова Е. И., Костина Н. В., Варшавский А. А., Умаров М. М., Юрьева О. С. Влияние дефицита диетарного азота на переваримость целлюлозы и активность азотфиксирующей микрофлоры у восточноевропейских полевок Microtus rossiaemeridionalis // Изв. РАН. Сер. биол. 2004. № 5. С. 1–5.
  7. Наумова Е. И., Кучерук В. В. Экспериментальное исследование скорости и динамики продвижения разных кормов по пищеварительному тракту большой песчанки // Изв. РАН. Сер. биол. 1996. № 6. С. 716–724.
  8. Наумова Е. И., Жарова Г. К., Чистова Т. Ю. Исследование продвижения корма по пищеварительному тракту полевок методом многократного введения пластиковых маркеров // Зоол. журн. 2007. № 6. С. 739–750.
  9. Наумова Е. И., Жарова Г. К., Чистова Т. Ю. Изолирующие структуры желудка и кишечника песчанок (Gerbillidae, Rhombomys, Meriones) и их фунциональное значение // Изв. РАН. Сер. биол.2011. № 4. С. 447–455.
  10. Наумова Е. И., Чистoва Т. Ю., Варшавский А. А., Жарова Г. К.. Функциональная диверсификация морфологически сходных органов пищеварительного тракта у представителей Muroidea. Изв. РАН. Сер биол. 2021. № 3. С. 270–279. https://doi.org/10.31857/S0002332921020089
  11. Наумова Е. И., Жарова Г. К., Чистова Т. Ю. Размеры тела и пищеварительного тракта у мелких млекопитающих-фитофагов: влияние экологических и физиологических факторов // Известия РАН. Серия биол. 2023. № 3. С. 297–307. https://doi.org/10.31857/S1026347022600832
  12. Clauss M., Besselmann D., Schwarm A., Ortmann S., Hatt J.-M. Demonstrating coprophagy with passage markers? The example of the plains viscacha (Lagostomus maximus) // Comp. Biochem. Physiol. A. 2007. V. 147. P. 453–459. https://doi.org/0.1016/j.cbpa.2007.01.013
  13. Degen, A.A., Kam, M., Khokhlova, I.S., Zeevi, Y. 2000. Fiber digestion and energy Utilization of fat sand rats (Psammomys obesus) consuming the chenopod
  14. Anabasis articulata. // Physiol. Biochem. Zool. 2000. V. 73. 574–580.
  15. Hagen K. B., Müller D. W.H., Ortmann S., Kreuzerd M., Clauss M. Digesta kinetics in two arvicoline rodents, the field vole (Microtus agrestis) and the lemming (Lagurus lagurus) // Mamm. Biol. 2018. V. 89. Р. 71–78. https://doi.org/10.1016.mambio.2018.01.003.
  16. Hammond K. A., Wunder B. A. The role of diet quality and energy need in the nutritional ecology of a small herbivore, Microtus ochrogaster // Physiol. Zool. 1991. V. 64. P. 541–567.
  17. Hume I. D., Morgan K. R., Kenagy G. J. Digesta retention and digestive performance in sciurid and microtine rodents: effect of hindgut morphology and body size // Physiol. Zool. 1993. V. 66. N 3. P. 396–411.
  18. Khokhlova I. S., Krasnov B. R., Kuznetsov V., Sartor C. E., Zan M., Salek L., Ghazaryan L., Kam M., Degen A. A. Dietary intake and time budget in two desert rodents: a diurnal herbivore, Psammomys obesus, and a nocturnal granivore, Meriones crassus (Lagurus lagurus) // Mammalia. 2005. V. 69. № 1. Р. 1–11.
  19. Kostelecka-Myrcha, A., Myrcha A.. The rate of passage of foodstuffs through the alimentary tracts of certain Microtidae under laboratory conditions // Acta Theriologica. 1964. V. 9. P. 37–53.
  20. Naumova E. I., Chistova T. Yu., Zharova G. K., Kam M., Khokhlova I. S., Krasnov B. R., Clauss M., Degen A. A. Particle size reduction along the digestive tract of fat sand rats (Psammomys obesus) fed four chenopods // Comp. Physiol. B. 2021. V. 191. P. 831–841. https://doi.org/10.1007/s00360-021-01357-x
  21. Naumova E. I., Chistova T. Yu., Zharova G. K., Kam M., Khokhlova I. S., Krasnov B. R., Degen A. A. Energy requirements, length of digestive tract compartments and body mass in six gerbilline rodents of the Negev Desert // Zoology. 2019. V. 137. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.zool.2019.125715
  22. Owl M. Y., Batzli G. O. The integrated processing response of voles to fibre content of natural diets // Funct. Ecology. 1988. V. 12. P. 4–13.
  23. Pei Y.-X., Wang D.-H., Hume I. D., Selective digesta retention and coprophagy in Brandt’s vole (Microtus brandti) // Comp. Physiol. B. 2001a. V. 171. P. 457–464.
  24. Pei Y.-X., Wang, D.-H., Hume, I. Effect of Dietary Fibre on Digesta Passage, Nutrient Digestibility and Gastrointestinal Morphology in the Granivorous Mongolian Gerbil (Meriones unguiculates) // Physiol. Biochem. Zoology. 2001b. V. 74. № 5. P. 742–749.
  25. Sakaguchi E., Itoh H., Ushida S., Horigome T. Comparison of fibre digestion and digesta retention time between rabbits, guinea-pigs and hamsters. British J. of Nutrition. 1987. V. 58. P. 149–158.
  26. Sakaguchi E., Ohmura S. Fibre digestion and digesta retention time in guinea-pigs (Cavia porcellus), degus (Octodon degus) and leaf-eared mice (Phyllotis darvini) // Comp. Biochem. Physiol. 1992. V. 103 A. P. 787–791.
  27. Warner A. C.I. Rate of passage of digesta through the gut of mammals and birds // Nutr. Abstr. Rev. 1981. Ser. B51. P. 789–820.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The content of markers with different exposure times in each organ of PT according to the results of autopsy in groups of gerbils that consumed different feeds: a – A. halimus, b – S. monoica, c – S. tetrandra, d – A. articulata.

Download (828KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Individual differences in the time dynamics of the excretion of labeled feed when consuming A. articulata. I, II – different individuals; a, b – stomach; c, d – cecum; e, e – excrement.

Download (347KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Passage of feeds: A. halimus (a), S. monoica (b), S. tetrandra (c), A. articulata (d) by individual organs of PT: 1 – pancreas, 2 – glandular stomach, 3 – small intestine, 4 – cecum, 5 – proximal colon, 6 – distal colon, 7 – excrement.

Download (1MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences