Навколишнє середовище | 2019/09/30

За оцінками, худоба виробляє близько 14% парникових газів, пов’язаних з людиною. Як зменшити ці викиди метану?

коровами

Середня кількість жуйних виробляє 250-500 літрів метану на день. Фото: Getty Images

Корови, що мирно пасуться поблизу новозеландського науково-дослідного інституту сільського господарства - AgResearch - схожі на будь-яку іншу: вони повільно йдуть луками, схиливши голови, кусаючи траву, і випускаючи м’які міхи.

Але деякі з цих тварин не схожі на худобу, яку можна зустріти в інших господарствах.. Прихований всередині шлунків цих корів, проводиться експеримент, який може змінити планету.

Вони отримали вакцину проти певних кишкових мікробів, які відповідають за вироблення метану, поки тварини перетравлюють їжу. Метан є одним з найгірших парникових газів, приблизно в 25 разів потужнішим утримує тепло, ніж вуглекислий газ.

Мета AgResearch - розробити цю вакцину разом з іншими методами проти метану, щоб дозволити нам продовжувати їсти м'ясо та молочні продукти, одночасно зменшуючи вплив, який має галузь тваринництва має в навколишньому середовищі. Що можна було б визначити як без вини м’ясо та сир з чистою совістю.

Викиди метану

Оцінки різняться, але, за підрахунками, тваринництво відповідає до 14% усіх викидів парникових газів від людської діяльності. Поряд з вуглекислим газом сільське господарство утворює два інших гази у великих кількостях: закис азоту в результаті додавання добрив та відходів у ґрунт та метан.

Останній значною мірою виганяється жуйними тваринами, переважно вівцями та великою рогатою худобою, і на них припадає більше третини загальних викидів від сільського господарства.

Середня кількість жуйних виробляє 250-500 літрів метану на день. У всьому світі худоба відповідає за викиди метану еквівалентно 3,1 гігатонн вуглекислого газу до атмосфери щороку.

Тваринництво відповідає за одну сьому викидів парникових газів, спричинених людською діяльністю, тоді як транспорт становить приблизно одну п’яту. Фото: Getty Images

Але вчені AgResearch сподіваються, що вдасться зменшити внесок тваринництва у глобальне потепління. Їх підхід заснований на роботі Сінеад Ліхі, мікробіолога AgResearch, що працює в Новозеландському центрі досліджень сільськогосподарських парникових газів.

Походження: мікроби

Метан, що виробляється жуйними тваринами, походить приблизно з 3% від великої кількості мікробів, що мешкають у рубці, першій частині кишечника. Винуватці організмів належать до групи, яка називається арки, і можуть жити в середовищі, де немає кисню.

За допомогою процесу, відомого як кишкова ферментація, ці мікроби розкладають і ферментують рослинні матеріали що тварини їдять, виробляючи метан. Щоб звільнити тиск, який може накопичитись при виробництві цього газу, тварини відригують його.

Щоб усунути відповідальні бактерії, Ліхі та його колегам довелося знайти спосіб відтворити безкисневі умови рубця у своїй лабораторії. Використовуючи технологію ДНК, вони змогли секвенувати геноми деяких основних видів.

"Важливо зрозуміти, чим ці мікроби відрізняються від інших типів, які також важливі для перетравлення жуйних", - каже Ліхі.

Щоб звільнити тиск, який може накопичити метан, тварини відригують його. Фото: Getty Iamges

Ця робота дозволила команді AgResearch систематично розробляти вакцини, націлені на декілька видів мікробів одночасно. "У підгрупі архей є близько 12-15 видів, на які ми намагалися напасти", - пояснює Пітер Янссен, головний дослідник програми пом'якшення метану в AgResearch, який виявив кілька мікроорганізмів, що виробляють метан, у рубці овець і корів. .

Тести

Вводячи ін’єкційно, вакцина призначена для стимулювання вироблення анти-археї антитіл у слині тварин, яка потім потрапляє до рубця, коли вони ковтають.

Наразі лише невелика кількість корів та овець отримали вакцину під час випробувань, проведених командою AgResearch. Але команда зібрала хороший рівень антитіл у слині, а також у рубці та фекаліях, згідно з даними Консорціуму досліджень газу «Пасторальний ефект», основного фінансувача дослідження з 2006 р.

Продемонструвавши, що щеплені тварини виробляють антитіла, зараз вони намагаються показати, що це насправді пригнічує утворення метану. Щоб перевірити це, тварини повинні залишатися в дихальна камера, великий прозорий короб і практично герметичний, за винятком потоку свіжого повітря. Потім відбирається вміст метану в повітрі, що виходить із коробки.

Щоб виміряти кількість метану, дослідники помістили корів у спеціальні камери. Фото: Getty Iamges

Дослідники також проводять вимірювання за межами лабораторії, щоб краще повторити те, що відбувається в полі. Один із шляхів - через модифікована годівниця при якому тварина кладе голову їсти. "Поки їхні носи знаходяться у жолобі, пристрій всередині жолоба може взяти з них подих", - говорить Янссен.

Ще більш винахідливим є пристрій, який можна прикріпити до спини корови. "У нього є невелика пластикова трубка, яка закінчується безпосередньо над носом тварини. Коли тварина видихає, пристрій всмоктує зразок його дихання".

Жодна з методик не порівняється з точністю дихальної камери, але обидві служать для того, щоб дати уявлення про те, що відбувається у великої кількості тварин. Але досі немає остаточних доказів того, що вакцинація дійсно зменшує кількість метану, який корови виганяють.

годування

Янссен і Ліхі не перші намагаються зробити вакцину проти метаногенів - термін, придуманий для будь-якого мікроба, який виробляє метан. Деякі австралійські вчені пробували це в 1990-х, але не мали успіху. Команда AgResearch впевнена, що їх генетичний підхід дасть кращі результати.

Але вакцинація - не єдина ідея «очищення» дихання корів. Тварини не виробляють однакову кількість метану, і, принаймні, частину цих змін можна пояснити генетичні відмінності.

Ейлін Уолл, керівник досліджень у сільському університеті Шотландії, пояснює, що це пропонує можливості для вибіркового розведення тварин, які виробляють менше метану.

Вибір та вирощування овець, які природно продукують менше метану, може мати користь для навколишнього середовища. Фото: Getty Images

Стіна розглядає це не як щось, що слід робити ізольовано, а як частину розширеної програми розведення для розвитку більш здорових та ефективних овець та корів. Обидва ознаки також зменшують парникові гази, що утворюються на одиницю м’яса та молока.

"За останні 20 років ми вже зменшили екологічний слід виробництва молока та м'яса у Великобританії на 20%", - говорить дослідник. Але не всі такі впевнені в собі.

Вирощування тварин таким способом може зайняти багато часу і дорого, попереджає Ліам Сінклер, який вивчає метаболізм рубця в Університеті Харпера Адамса в Шропширі, Великобританія.

Інша альтернатива - годувати тварин раціоном, який не подобається археям. Це може бути частково ефективним, говорить Філ Гарнсворті, який спеціалізується на харчуванні молочних корів в Ноттінгемському університеті, якщо ви продовжуєте дозволяти тваринам продовжувати виробляти молоко та м'ясо.

"Ви, можливо, можете зменшити метан приблизно на 20-25%, змінивши свій раціон", - пояснює він. Дослідження, проведене дослідниками з Каліфорнійського університету в США, підрахувало, що глобальні викиди метану від корів можуть бути зменшені на 15%, змінивши їх раціон.

Але Гарнсворті вважає, що ця цифра може бути і вищою. За його словами, у Великобританії фермери переважно використовують силос із трави. "Просто переключившись на кукурудзяний силос, ви могли спостерігати 10-процентне падіння виробництва метану ".

Чим більше клітковини їсть корова, тим більше метану вона виробляє, але додайте бобові та різні олії, такі як лляне насіння та соя до вашого раціону може бути корисним, додає Сінклер. "Корм кращої якості робить тварин більш продуктивними, а продуктивніші тварини виробляють менше метану", - говорить він. Також було доведено, що додавання морських водоростей до раціону корів зменшує мікроби, що виробляють метан.

Зміна раціону корів із силосу з трави на кукурудзу може зменшити виробництво метану на 10%, на думку дослідників. Getty Images

Інші методи

Інша альтернатива - харчові добавки, такі як іонофори, які вже використовуються в деяких частинах світу для збільшення ваги тварин, а також можуть використовуватися для інгібування архей, що виробляють метан. Але це не без проблем.

Іонофори, які класифікуються як антибіотики, заборонені до використання у тваринах в Європейському Союзі через побоювання щодо того, як надмірне використання цих речовин у сільському господарстві допомогло палити стійкість до бактерій до ліків.

Незалежно від використовуваного підходу, пограйте зі зразком мікробного життя в кишечнику змінити його екологію, можливо з непередбаченими наслідками. Мікробіом вашого кишечника тісно пов’язаний зі здоров’ям, і його зміна може збільшити ризик захворювання.

У людей існує навіть певна зв'язок між кишковими бактеріями та настроєм, хоча незрозуміло, чи зменшення бактерій, що продукують метан, призведе до корів та овець, що страждають на депресію, або який вплив це може мати на їх м'ясо та молоко.

Янсен вважає, що це малоймовірно. "Ми не отримуємо жодних сигналів про те, що ми гальмуємо здатність тварин перетворювати траву на м'ясо або молоко", - говорить він. Але поки нові докази не покажуть, що зміна мікробіому кишечника великої рогатої худоби може зменшити викиди метану, не завдаючи шкоди тваринам чи їжі, яку вони виробляють, світ повинен буде зачекати, затамувавши подих.