羊のおなら：羊毛、メタン、そして気候の謎
羊は穏やかな草食動物でありながら、地球の温室効果ガス収支において不釣り合いなほど大きな役割を担っています。四つの胃袋は草をエネルギーへと変え、そして二酸化炭素よりもはるかに強力なガスであるメタンを生み出します。今や科学者たちは、げっぷやおならの少ない羊を育種し、素朴な雌羊を思いがけない気候の英雄へと変えつつあります。
羊は本当におならをするのか？反芻動物のげっぷとおなら
羊は反芻動物であり、繊維質の植物を、微生物がひしめく巨大な発酵タンクである第一胃（ルーメン）を中心とした四つの胃袋で消化します。細菌や原生動物、そして特殊な古細菌がセルロースを分解する際に水素と二酸化炭素を放出し、メタン生成菌と呼ばれる微生物がそれらを結び付けてメタンを作り出します。驚くべき事実は、このメタンの大部分が動物の後ろからではなく口から出ていくということです。およそ九十から九十五パーセントは「噯気（あいき）」と呼ばれるげっぷの過程で吐き出されます。本当の意味でのおなら、つまり後腸から排出されるガスはごく一部にすぎず、大腸での二度目の発酵によって生じます。したがって羊は確かにおならをしますが、メタン製造機としての評判は圧倒的にげっぷによるものなのです。とはいえ両方の経路が同じ気候を温めるガスを放出するため、研究者は羊のメタン総排出量を測定します。
羊と世界のメタン収支
地球上には十億頭を超える羊がおり、全体として農業由来メタンの重要な発生源となっています。成羊一頭が一年に生み出すメタンはおよそ八から十二キログラムで、乳牛の八十から百二十キログラムよりもはるかに少ないものの、膨大な群れをかけ合わせれば無視できない量になります。牧畜国では、その計算は際立ったものになります。ニュージーランドでは国民一人あたり約五頭の羊がおり、農業は同国の温室効果ガス排出量のほぼ半分を占め、腸内発酵によるメタンが最大の割合を占めています。メタンは寿命の短い、しかし強力なガスで、百年間で二酸化炭素の約二十八倍、短い期間ではさらに多くの熱を閉じ込めます。約十年で分解されるため、家畜のメタンを削減することは、短期的な温暖化を遅らせる最も速い手段の一つとなります。
低排出の羊を育てる：ニュージーランドの実験
最も有望な発見の一つは、メタンの排出量が部分的に遺伝するということです。ニュージーランドのAgResearchの研究者たちは、密閉された呼吸チャンバーで何千頭もの羊を測定し、同じ飼料を食べていても一貫してはるかに少ないメタンしか排出しない個体がいることを突き止めました。この形質は子孫へと受け継がれます。低排出の雄羊を選抜して交配することで、科学者たちは成長・羊毛・繁殖力を損なうことなく、メタン産生量が明らかに減少した群れを作り出しました。低メタンの羊は、飼料をより速く通過させる小さめのルーメンを持つ傾向があり、微生物のバランスをメタン生成菌から遠ざけます。遺伝以外でも飼料添加物は劇的な効果を示します。紅藻のカギケノリ（アスパラゴプシス）や合成化合物3-ニトロオキシプロパノールは、メタン生成菌が依存する酵素を阻害することでメタンを大幅に削減できます。実験的なメタンワクチンも活発に開発が進められています。
羊毛、消化、そして羊の腸内微生物叢
羊のメタンの特徴は、その腸内微生物叢、すなわちルーメンに生息する細菌・原生動物・真菌・古細菌の共同体に刻み込まれています。食事はこの生態系を深く形づくります。みずみずしい春の草、乾いた干し草、クローバー、穀物はそれぞれ異なる微生物を養い、異なる量のガスを生み出します。消化しやすくエネルギーの豊富な飼料は、栄養単位あたりのメタンが概して少なく、一方で粗くて繊維質の飼料はより多くのメタンを生じます。これらの排出量を測定すること自体が一つの科学です。呼吸チャンバーは動物を囲い込んで吐き出す息のすべてを捉える最も信頼できる基準であり、携帯型のグリーンフィード装置や六フッ化硫黄トレーサー法を用いれば、放牧中の羊のメタンを野外で推定できます。羊毛を持つ反芻動物が素朴な牧草をどのようにエネルギーへ、そしてガスへと変えるのかを理解することは、農家がより効率的に群れを養い、気候への足跡を小さくする助けになります。
知っていましたか？
- 羊のメタンの約90〜95％は、おならではなく口からのげっぷとして排出されます。
- 羊一頭は一年におよそ8〜12キログラムのメタンを生み出します。
- ニュージーランドは2000年代から低メタンの羊を育種しており、密閉された呼吸チャンバーで一頭ずつ測定しています。
- 紅藻のカギケノリ（アスパラゴプシス）は、ごく少量を飼料に加えるだけで反芻動物のメタン排出を半分以上削減できます。
豆知識
科学者たちは、一部の羊が生まれつき小さめのルーメンを持つ『低排出』個体であることを発見しました。この環境に優しい羊はその形質を子羊に受け継ぐことができ、文字どおり「おならとげっぷの少ない群れ」を育てられるのです。
出典
- Pinares-Patiño, C. et al., Heritability estimates of methane emissions from sheep, Animal, 2013
- Rowe, S. et al., Selection for divergent methane yield in New Zealand sheep, Proceedings of the Association for the Advancement of Animal Breeding and Genetics, 2019
- Roque, B. et al., Effect of Asparagopsis taxiformis on ruminant methane production, PLOS ONE, 2021
- New Zealand Agricultural Greenhouse Gas Research Centre, Reducing livestock methane emissions, 2022
- IPCC, Sixth Assessment Report, Working Group III, Agriculture Chapter, 2022