Ekologi Mikroba (Bakteri) Pada Rumen Hewan Ruminansia

Oleh: Hendra Nosih Andrianto, Rikhsan Kurniatuhadi

Magister Biologi, Universitas Diponegoro, Semarang, 2012

Rumen merupakan salah satu bentuk ekosistem yang terdapat pada sistem digesti hewan ruminansia. Rumen merupakan satu ekosistem ialah sistem ekologi yang di dalamnya terdapat komponen biotik dan abiotik yang saling berinteraksi. Uunsur biotik dalam rumen antara lain bakteri, protozoa, jamur, kapang dan lain-lain dari berbagai spesies dan unsur abiotik dalam rumen antara lain air, protein, serat kasar, mineral, vitamin, gas, bahan sumber zat makanan dan beberapa isi rumen lainnya yang semuanya direndam dalam cairan rumen. Di dalam ekosistem ini terjadi variasi interaksi antara lain antar unsur biotik, antara unsur biotik dengan unsur abiotik, serta interaksi antar unsur abiotik itu sendiri.

Gambar 1. Ekosistem Rumen Hewan Ruminansia (Watteaux dan Armentanno, 2008).

Salah satu bentuk kehidupan yang sangat komplek dalam hal penyusun suatu ekosistem rumen adalah mikroorganisme. Menurut Allison (1993) menyatakan bahwa rumen merupakan suatu bentuk ekosistem terbuka yang bersifat dinamis karena memiliki kondisi yang secara terus-menerus dapat berubah. Hal ini dikarenakan terdapat hampir 5 – 10 milyar bakteri yang terkandung di dalam rumen. Adanya berbagai jenis bakteri dengan genus yang berbeda di dalam rumen membentuk suatu sistem ekologi dalam skala relatif kecil yang saling berinteraksi yang sangat luas baik intra, antar jenis maupun bakteri itu sendiri terhadap lingkungan dari rumen. Interaksi yang luas terjadi di antara anggota komunitas mikroba rumen dimana dari kedua hubungan dapat berupa hubungan sinergis dan antagonistik.

 Kamra (2005) menyatakan hal yang sama mengenai dinamisme populasi bakteri yang dapat berubah-ubah, namun perubahan tersebut dapat berasal dari diet yang tidak langsung mempengaruhi adaptasi hewan ruminansia terhadap komposisi pakan yang akan dicerna. Komposisi pakan secara tidak langsung mempengaruhi lingkungan atau ekologi dari rumen.

Beberapa jenis lingkungan dari rumen yang berpengaruh terhadap ekologi mikroba sistem digesti hewan ruminansia adalah (Allison 1993):

1.      Ketersediaan oksigen pada sistem rumen. Sebagian besar sistem rumen tersusun dalam ketersediaan oksigen yang sangat rendah sehingga aktifitas anaerobik lebih sering terjadi. Dalam hal ini kebanyakan populasi atau jenis bakteri yang berkembang adalah bakteri yang bersifat aerob dan anaerob fakultatif.

2.      Volume rumen bervariasi bervariasi pada tiap spesies memiliki interval antara 3-15 liter dimana efisiensi fermentasi mikrobia di dalam rumen yang bersifat anaerobik.

3.      Adanya proses fermentasi di dalam sistem digesti ruminansia yang menyebabkan terjadinya perubahan suasana rumen serta ketersediaan berbagai jenis nutrien hasil proses fermentasi bagi jenis-jenis bakteri lainnya.

4.      pH optimum untuk pertumbuhan bakteri rumen terletak antara 6,0 dan 6,9.

Sedangkan suhu optimum adalah 39 º C dengan pengaturan temperatur regulasi hingga 37^o C dan pH biasanya berkisar antara 5,8 – 6,8 tapi menurun secara drastis menjadi 5.0 ketika terjadi peningkatan diet amilum (Jakober dan McAlisster, 2007).

Selain adaya pengaruh lingkungan rumen, ekologi mikrobia pada sistem digesti hewan ruminansia juga dipengaruhi oleh jenis substrat yang mendukung pertumbuhan bakteri dengan aktivitas berbeda-beda antar jenis atau genus bakteri. Kompleksitas ekologi pada sistem rumen terjadi ketika semakin banyak jenis aktivitas bakteri yang saling berinteraksi. Allison (1993) menyebutkan ada sedikitnya terdapat 9 jenis bakteri yang memiliki aktivitas berbeda yang saling berinteraksi pada lingkungan ekologi rumen yaitu:

a.       Bakteri selulolitik, merupakan genus bakteri yang memiliki aktivitas pendegradasi selulosa, yang merupakan sumber karbohidrat (polisakarida) utama bagi hewan ruminansia yang berasal dari rumput-rumputan. Bakteri pendegradasi selulosa ada yang bersifat aerobik dan ada pula yang bersifat anaerobik. Salah satu contoh bakteri pelapuk selulosa yang bersifat anaerobik yakni Bacillus cellulosae, dissolvens, dan Sporocytophaga. Winogradsky membedakan 3 genus bakteri penegradasi selulosa aerobik, yakni (Waluyo, 2008): Cytophaga. Bakteri ini berbentuk ramping, filamen fleksibel, panjangnya 3-8 µm, hanya menggunakan selulosa sebagai sumber energi, dapat mengubah selulosa menjadi gel koloid berwarna kuning, orange, ros dan merah pada kondisi in vitro. Terdiri dari 4 spesies, salah satunya adalah Cytophaga hutchinsoni (gambar 3). 

Gambar 3. Gambar sel bakteri Cytophaga hutchinsoni

Cellvibrio. Bentuknya ramping, bentuk batang, dan membengkok pada bagian akhir membulat, panjang 1-1,3µm (gambar 3), motil dengan dengan satu flagela, menyebar dengan cepat, sangat berlimpah jumlahnya, dan hanya terdiri 2 spesies.

Gambar 3. Bentuk sel bakteri Cellvibrio

Cellafalcicula. Bentuk seperti kumparan atau sab it, panjang tidak lebih dari 2 m, memiliki satu flagela, dan ditemukan 3 spesies.

b.      Bakteri hemiselulolitik, merupakan jenis bakteri yang dapat menguraikan atau mendegradasi komponen hemiselulolitik dari dinding sel tumbuhan.

c.       Bakteri Proteolitik, merupakan bakteri yang membantu dalam proses penguraian protein di dalam rumen hewan ruminansia.

d.      Bakteri yang memanfaatkan senyawa gula, yang merupakan bakteri yang dapat membantu dalam proses digesti atau penguraian berbagai senyawa gula baik disakarida dengan konformasi struktur dan isomer yang berbeda.

e.       Bakteri amilolitik, merupakan jenis-jenis bakteri yang terdapat pada sistem rumen yang memiliki aktifitas memecah atau membantu dalam proses degradasi  amilum.

f.       Bakteri yang memanfaatkan senyawa asam,

g.      Bakteri penghasil amoniak,

h.      Bakteri pensintesis vitamin,

i.        Bakteri penghasil metana, dengan masing-masing jenis bakteri dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Jenis spesies bakteri pada berbagai aktivitas dan substrat yang terdapat pada Rumen hewan ruminansia (Kamra, 2005).

Substrat	Nama Bakteri
Selulosa	Fibrobacter succinogenes
	Bacteroides succinogenes
	Ruminococcus flavefaciens
	Ruminococcus albus
	Clostridium cellobioparum
	Clostridium longisporum
	Clostridium lochheadii
	Eubacterium cellulosolvens
	Cillobacterium cellulosolvens
Hemiselulosa	Butyrivibrio fibrisolvens
	Prevotella ruminicola
	Bacteroides ruminicola
	Eubacterium xylanophilum
	E. uniformis
	Starch Streptococcus bovis
	Ruminobacter amylophilus
	Bacteroides amylophilus
	Prevetella ruminicola
	Bacteroides ruminicola
Sugar	Succinivibrio dextrinosolvens
	Succinivibrio amylolytica
	Selenomonas ruminantium
	Lactobacillus acidophilus
Protein	Prevotella ruminicola
	Ruminobacter amylophilus
	Clostridium bifermentans
Pengguna Asam	Megasphaera elsdenii
	Peptostreptococcus elsdenii
	Wollinella succinogenes
	Vibrio succinogenes
	Veillonella gazogenes
	(Veillonella alcalescens
	Micrococcus lactolytica
	Oxalobacter formigenes
	Desulphovibrio desulphuricans
Methanogen	Methanobrevibacter ruminantium
	Methanobacterium formicicum
	Methanosarcina barkeri
	Methanomicrobium mobile

Estimasi perubahan populasi bakteri rumen untuk mengetahui ekologi secara bakeri pada rumen secara umum diandalkan dari identifikasi bakteri individu atau fenotipe bakteri. Contohnya adalah gulungan tabung penghitungan dan estimasi MPN dari selulolitik, bakteri amilolitik dan proteolitik. Metode ini bergantung pada kemampuan mikroba rumen budaya di media laboratorium sintetis. Namun telah diperkirakan bahwa hanya 10% dari bakteri yang ditemukan di lingkungan dapat di kultur ulang (Amann et al., 1995).