Трохи водоростей з цим? Cowirrie / Flickr, CC BY-SA

Метан - це короткочасний, але потужний парниковий газ другий за величиною внесок у зміну клімату після вуглекислого газу. І більшість викидів метану, спричинених людиною походить від худоби.

Близько 70% сільськогосподарського метану надходить з кишкове бродіння - хімічні реакції в шлунку корів та інших тварин, що пасуться, під час розщеплення рослин. Тварини відригують більшу частину цього метану, а решту передають як метеоризм.

Існує приблизно 1 мільярд великої рогатої худоби у всьому світі, тому зменшення кількості кишкового метану є ефективним способом зменшення загальних викидів метану. Але більшість варіантів для цього, наприклад зміна раціону корів для більш засвоюваних кормів або додавання більше жиру не рентабельний. Дослідження 2015 року передбачало використання морських водоростей як добавки до звичайного корму великої рогатої худоби може зменшити виробництво метану, але це дослідження було проведено в лабораторії, а не на живих тваринах.

Ми навчаємось сталого сільське господарство, орієнтуючись на тваринництво. В нещодавно опубліковане дослідження, ми показуємо, що використання червоних водоростей (Аспарагопсис) як кормова добавка може зменшити як викиди метану, так і витрати на корм, не впливаючи на якість м’яса. Якщо ці результати можна розширити та комерціалізувати, вони можуть перетворити виробництво великої рогатої худоби на більш економічно та екологічно стійку галузь.

 Спеціальна травна система корів - основний виробник метану.

Машини для перетравлення рослин

Такі жуйні тварини, як корови, вівці та кози, можуть перетравлювати рослинний матеріал, який не засвоюється людьми та тваринами з простими шлунками, такими як свині та кури. Ця унікальна здатність випливає із шлунків жуйних у чотирьох відділах - особливо у відділі рубця, який містить безліч різних мікробів, які ферментують корм і розщеплюють його на поживні речовини.

Цей процес також утворює побічні продукти, які організм корови не забирає, такі як вуглекислий газ та водень. Мікроби, що продукують метан, звані метаногенами, використовують ці сполуки для утворення метану, який організм корови виганяє.

Ми вперше проаналізували цю проблему в дослідженні 2019 року, першому подібному дослідженні, яке проводилось на великій рогатій худобі, а не в лабораторії. У цій роботі ми показали, що доповнюючи корм молочних корів приблизно 10 унціями водоростей на день зменшення викидів метану до 67%. Однак худоба, яка поїла цю порівняно велику кількість морських водоростей, споживала менше корму. Це зменшило їх виробництво молока - явний недолік для виробників молока.

Наше нове дослідження прагнуло дати відповідь на кілька питань, які були б важливими для фермерів, які розглядають питання про те, чи слід використовувати добавки з водоростями у своїй худобі. Ми хотіли дізнатись, чи водорості стійкі при зберіганні до трьох років; чи могли мікроби, що виробляють метан у шлунку корів, адаптуватися до морських водоростей, роблячи їх неефективними; і чи змінив тип дієти, яку їли корови, ефективність морських водоростей у зменшенні викидів метану. І ми використали менше водоростей, ніж у нашому дослідженні 2019 року.

Краще зростання при меншій кількості корму

Для дослідження ми додавали 1.5-3 унції морських водоростей на тварину щодня до 21 їжі корів м’ясної породи протягом 21 тижня. Як і у випадку з більшістю нових інгредієнтів у раціоні великої рогатої худоби, тваринам знадобився певний час, щоб звикнути до смаку морських водоростей, але вони звикли до них за кілька тижнів.

Як ми і очікували, бички виділяли набагато більше водню - до 750% більше, переважно з їх рота, - оскільки їхні системи виробляли менше метану. Водень має мінімальний вплив на навколишнє середовище. Добавки з морських водоростей не впливали на викиди вуглекислого газу у тварин.

Ми також виявили, що морські водорості, які три роки зберігались у морозильній камері, зберігали свою ефективність, і що мікроби в травній системі корів не пристосовувались до морських водоростей таким чином, щоб нейтралізувати її вплив.

Під час експерименту ми годували кожного з тварин трьома різними дієтами. Ці раціони містили різну кількість сухих трав, таких як люцерна та пшеничне сіно, яке називають кормом. Велика рогата худоба може також споживати свіжу траву, зернові культури, патоку та побічні продукти, такі як мигдальна оболонка та насіння бавовни.

Виробництво метану в рубці зростає із збільшенням рівня кормів у раціоні корів, тому ми хотіли перевірити, чи впливає рівень корму також на те, наскільки добре водорості зменшують загальне утворення метану. Викиди метану від великої рогатої худоби на дієтах з високим кормами зменшились на 33% - 52%, залежно від того, скільки водоростей вони спожили. Викиди від великої рогатої худоби, що харчується низькокомбікормовим раціоном, впали на 70-80%. Ця різниця може відображати нижчий рівень ферменту, який бере участь у виробленні метану в кишечнику дієти з низьким вмістом клітковини на худобі.

Однією з важливих висновків було те, що бички у нашому дослідженні перетворювали корм на вагу тіла на 20% ефективніше, ніж велика рогата худоба на звичайній дієті. Ця вигода може зменшити виробничі витрати для фермерів, оскільки їм потрібно буде купувати менше кормів. Наприклад, ми підрахували, що виробник, який добуває 1,000 голів м’ясної худоби, тобто годує їх високоенергетичною дієтою для росту та нарощування м’язів, може зменшити витрати на корм на 40,320 87,320–XNUMX XNUMX доларів США залежно від того, скільки водоростей споживає худоба.

 Світові джерела метану включають спалювання викопного палива та біомаси, сільське господарство (головним чином тваринництво), розбиття відходів на звалищах та природне розкладання на водно-болотних угіддях. Jackson et al., 2020, CC BY

Ми не знаємо напевно, чому годування водоростями великої рогатої худоби допомогло їм перетворити більшу частину свого раціону на збільшення ваги. Однак попередні дослідження показали, що деякі мікроорганізми рубця можуть використовувати для отримання водню, який більше не йде на виробництво метану енергоємні поживні речовини що корова може потім використовувати для додаткового росту.

Коли група споживачів відбирала проби з м’яса великої рогатої худоби, вирощеної в ході нашого дослідження, вони не виявили жодної різниці в ніжності, соковитості чи смаку між м’ясом великої рогатої худоби, яка споживала морські водорості, та інших, які цього не робили.

[Глибокі знання, щодня. Підпишіться на розсилку розмови.]

Комерціалізація морських водоростей як кормової добавки для великої рогатої худоби передбачає багато етапів. По-перше, вченим потрібно буде розробити методи аквакультури для отримання морських водоростей у великих масштабах, або в океані, або в резервуарах на суші. А Управління з контролю за продуктами та ліками США повинно було б схвалити використання морських водоростей як кормової добавки для товарної худоби.

Фермери та скотарі можуть також заробляти гроші за зменшення викидів худоби. Кліматичні вчені повинні були б надати вказівки щодо кількісної оцінки, моніторингу та перевірки скорочення викидів метану від великої рогатої худоби. Такі правила можуть дозволити фермерам, що займаються скотарством, заробляти кредити на програмах компенсації вуглецю в усьому світі.

Ерміас Кебреаб, Доцент та професор кафедри тваринництва. Директор, Всесвітній продовольчий центр, Університет Каліфорнії, Девіс і Бріанна Роке, К.е.н. Студент біології тварин, Університет Каліфорнії, Девіс

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.