Morphofunctional specialization of the Lemming digestive tract (Lemmus lemmus и Myopus schisticolor)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Functionally important structural and morphometric features of the digestive tract (DT) of representatives of two genera of lemmings, Lemmus and Myopus, as well as the kinetics of dietary fiber in their DT are considered. In lemmings, DT is adapted to the rapid assimilation of easily digestible components of plant objects and the most complete elimination of indigestible components. This digestive strategy is due to the lower capacity of the lemmings’ DT (10–14% of body mass versus 18–30% in voles), the absence of isolating structures in the stomach and the disproportionately developed colonic spiral, which performs a separator function. The predominance of small-sized food particles in the stomach as a result of chewing promotes rapid assimilation of the contents of plant cells.

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

A. D. Mironov

Herzen State Pedagogical University of Russia

Email: einaumova@gmail.com
Russian Federation, Saint Petersburg, 191186

References

  1. Варшавский Ал. 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/10.7868/S0002332917040142
  2. Воронцов Н. Н. Неравномерность темпов преобразования органов пищеварительной системы у грызунов и принцип компенсации функций // ДАН СССР. 1961. Т. 136. № 6. С. 1494–1497.
  3. Воронцов Н. Н. Эволюция пищеварительной системы грызунов (мышеобразные). Новосибирск: Наука, 1967. 235 с.
  4. Жарова Г. К., Наумова Е. И. Пищевая специализация и особенности желудочной секреции у млекопитающих // Докл. РАН. 1984. Т. 275. № 5. С. 1256–1260.
  5. Кошкина Т. В.. Новые данные по питанию норвежского лемминга Lemmus lemmus L. // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отд. биол. 1961. Т. 66. Вып. 6: 15–32.
  6. Кошкина Т. В. Массовое появление норвежских леммингов в 1957–1959 гг. на юге Кольского полуострова и причины последующей депрессии их численности // Труды Кандалакшского государственного заповедника. Мурманск. 1970. Вып. 8: 306–311.
  7. Наумова Е. И. Функциональная морфология пищеварительной системы грызунов и зайцеобразных. М.: Наука, 1981. 262 с.
  8. Наумова Е. И., Жарова Г. К., Чистова Т. Ю., Кузнецова Т. А. Влияние копрофагии на размерный состав растительных волокон в пищеварительном тракте зайцев (Lepus europaeus и L. timidus, Lagomorpha, Leporidae) // Изв. РАН. Сер. биол. 2015. № 5. С. 503–508. https://doi.org/10.7868/S0002332915050094
  9. Наумова Е. И., Жарова Г. К., Чистова Т. Ю., Варшавский Ал. А. Ивлев Ю. Ф. Концентрация и размерный состав растительных волокон в пищеварительном тракте мышевидных грызунов // Изв. РАН. 2017. Сер биол. № 5. С. 418–426. https://doi.org/10.7868/S0002332917050083
  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., Чистова Т. Ю., Жарова Г. К. Результативность жевания у мелких млекопитающих-фитофагов – функция размеров тела? // Журн. Общей биол. 2024. Т. 85. № 2. С. 137–149. EDN:vvgqww, https://doi.org/10.31857/S00044459624020069
  12. Томмэ М. Ф. Корма СССР. М.: Колос, 1964. 447 с.
  13. Andreassen H. P., Bondrup-Nielsen S. A comparison of the effects of a moss diet and a varied diet on the growth of juvenile wood lemmings, Myopus schisticolor (Liljeb.) // Zeitschrift fur Saugetierkunde. 1991. V. 56. P. 378–379.
  14. Batzli G. O. Populations and energetics of small mammals in the tundra ecosystem // In Tundra Ecosystems: A Comparative Analysis. L. C. Bliss O. W., Heal, JJ. Moore (Eds). Cambridge: Cambridge University Press. 1981. P. 377–396.
  15. Batzli G. O. Responses of arctic rodent populations to nutritional factors // Oikos. 1983. V. 4. P. 396–406.
  16. Batzli G. O. Nutrition // In Biology of New World Microtus. Special Publications of the American Society of Mammalogists. R. Tamarin (Ed.). 1985. 8: 779–881.
  17. Batzli G. O. Food selection by lemmings // In The Biology of lemmings. Academ. Press.1993. Part 4. Ch. 15. P. 281–301.
  18. Batzli G. O., Cole F. R. Nutritional ecology of microtine rodents: digestibility of forage // J. Mammal. 1979. V. 60. P. 740–750.
  19. Batzli G. O., White R. G., Bunnell F. L. Herbivory: a strategy of tundra Consumers // In Tundra Ecosystems: A Comparative Analysis. L. C. Bliss, O. W. Heal, J.J. Moore (Eds). Cambridge: Cambridge University Press. 1981. P. 359–375.
  20. Behmann H. Vergleihend- und functionell-anatomishe Untersuchungen am Caecum und Colon myomorpher Nagetiere // Zeitschr. Wiss. Zool. 1973. V. 186. H.3/4. P. 173–294.
  21. Björnhag G. Separation and delay of contents in the rabbit colon // Swedish J. agric. Res. 1972. V. 2 P. 125–136.
  22. Björnhag G. Separation and retrograde transport in the large intestine of herbivores // Livest. Prod. Sci. 1981. V. 8. P. 351–360.
  23. Björnhag G. Comparative aspects of digestion in the hindgut of mammals. The colonic separation mechanism (CSM) (a rewiew) // Dtsch. Tierartztl. Wochenschr. 1987. V. 94. P. 33–36.
  24. Björnhag G., Snipes R. L., Colonic separation mechanism in lagomorph and rodent species – a comparison // Zoosyst. Evol. 1999. V. 75. P. 275–281.
  25. Björnhag G., Sperber I. Transport of various food components through the digestive tract of turkeys, geese and guinea fowls // Swedish J. agric. Res. 1977. V. 7. P. 57–66.
  26. Cranford J. A., Johnson E. O. Effects of coprophagy and diet quality on two microtine rodents (Microtus pennsylvanicus and Microtus pinetorum) // J. of Mammalogy. 1989.V. 70. P. 494–502.
  27. Harder W. Zur Morphologie und Physiologie des Blinddarms der Nagetiere // Verh. Dt. Zool. Ges. Mainz. 1949 (1950). P. 95–109.
  28. Fritz J., Streich W. J., Schwarm A., Clauss M. Condensing results of wet sieving analyses into a single data: a comparison of methods for particle size description // J. Anim. Physiol. Nutr. 2012. V. 96. P. 783–797.
  29. Kenagy G. J., Hoyt D. F. Reingestion of faeces in rodents and its daily rhythmicity // Oecologia. 1980. V. 44. P. 403–409.
  30. Kohl K. D., Stengel A., Samuni-Blank M., Dearing M. D. Effect of anatomy and diet оn gastrointestinal pH in rodents // J. Exp. Zool. Pt A. 2013. Р. 1–5.
  31. 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 // J. Comp. Physiol. B. 2021. V. 191. P. 831–841. https://doi.org/10.1007/s00360-021-01357-x
  32. Prins H. H.T. Why are mosses eaten in cold environments only? Oikos. 1982. V. 38. P. 374–380.
  33. Sperber I. Physiological mechanisms in herbivores for retention and utilization on nitrogenous compounds // Isotope Studies on the Nitrogen Chain. IAEA. Vienna. 1968. P. 209–219.
  34. Sperber I., Björnhag G., Ridderstrale Y. Function of proximal colon in lemming and rat // Swed. J. Agric. Res. 1983. V. 13. P. 243–256.
  35. Tast J. Will the Norwegian lemming become endangered if the climate becomes warmer? // Arctic and Alpine Research. 1991. V. 23. P. 53–60.
  36. Tullberg T. Üeber das System der Nagetiere: eine phylogenetische Studie // Uppsala: Act. Reg. Soc. Sci. 1899. 514 s.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The inner surface of the visceral wall of the stomach of the Norwegian lemming (a) and the wood lemming (b). 1 – zone of gastric glands, 2 – border fold.

Download (10KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The cecum of the Norwegian lemming (a) and the wood lemming (b). 1 – colonic spiral, 2 – ampulla of the colon, 3 – cecum.

Download (18KB)
Indexing metadata
4. Рис. 3. Соотношение массы наполненных органов ПТ (%). ж – желудок, тк – тонкий кишечник, ск – слепая кишка, ос – ободочная спираль, док – дистальная ободочная кишка (для рис. 3–5).

Download (35KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Relative mass of the walls of the PT in % of body mass.

Download (33KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The ratio of the size fractions of fibers in different sections of the PT and excrement in lemmings and the common vole.

Download (103KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Foraging area of the Norwegian lemming (Lemmus lemmus L.). Khibiny, Poyasov Circus. 2023.

Download (152KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Accumulation of excrement near the burrow of the Norwegian lemming (Lemmus lemmus L.). Khibiny, 2021.

Download (38KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences