Пуканье северных оленей: арктические жвачные, лишайники и метан
Северные олени — это гораздо больше, чем упряжка Санта-Клауса. Как жвачные, приспособленные к суровой Арктике, они представляют собой живые бродильные чаны, чьи пищеварительные газы играют удивительную роль в углеродном цикле Крайнего Севера.
Четырёхкамерная газовая фабрика
Северные олени, как коровы и овцы, — жвачные животные, чей желудок разделён на четыре отдела: рубец, сетку, книжку и сычуг. Рубец — это огромная бродильная камера, где миллиарды бактерий, простейших и грибов расщепляют жёсткую растительную клетчатку, которую само животное переварить не может. Это микробное сообщество высвобождает жирные кислоты, которые олень усваивает как энергию, но при этом производит и большие объёмы газа, прежде всего углекислого газа и метана. Особые микробы, метаногенные археи, соединяют оставшиеся после брожения водород и углекислый газ, превращая их в метан. Олень отрыгивает частично сброженный корм, снова пережёвывает его как жвачку и вновь проглатывает, поддерживая работу всей системы. В итоге образуется непрерывный поток пищеварительного газа, который приходится выпускать, что делает скромного северного оленя настоящим, пусть и небольшим, производителем метана тундры.
Лишайник: зимнее топливо, формирующее газ
От большинства домашнего скота северных оленей отличает зимний рацион. Когда снег скрывает травы и кустарники, олени раскапывают его, чтобы добраться до лишайников, особенно до бледного ветвистого «оленьего мха» (виды рода Cladonia). Лишайник — необычная пища: он богат легкосбраживаемыми углеводами, но очень беден белком, а олени обладают кишечными микробами и ферментами, такими как лихеназа, которые позволяют им использовать его там, где другие травоядные погибли бы от голода. Этот особый рацион перестраивает брожение в рубце и меняет количество образующегося метана по сравнению с летом, когда животные переходят на богатые белком травы, осоки, грибы и листья. Поэтому сезонные сдвиги в микробиоме означают, что выделение газа не постоянно, а растёт и убывает в течение арктического года, следуя за тем, что предлагает мёрзлый ландшафт.
Метан северных оленей и арктический климат
Метан — мощный парниковый газ, который в краткосрочной перспективе удерживает на молекулу гораздо больше тепла, чем углекислый газ, поэтому учёные, изучающие потепление в Арктике, обращают внимание на каждый источник. Отдельный олень выделяет намного меньше метана, чем дойная корова, поскольку он меньше и меньше ест, но по всему Северному полушарию живут миллионы диких и полудомашних северных оленей и карибу. Исследователи в Норвегии, Швеции и Финляндии измеряли выделение метана оленями, чтобы включить этих животных в региональные балансы парниковых газов. Цифры важны, потому что Арктика теплеет в несколько раз быстрее среднемирового значения, и понимание каждого вклада — от тающей вечной мерзлоты до пасущихся стад — помогает моделировать будущее региона. Выбросы оленей малы по сравнению с промышленными источниками, но остаются реальной, поддающейся измерению нитью в запутанной углеродной истории тундры.
Отрыжка, пуканье и стойкий миф
Заманчиво винить в парниковом вкладе оленей их пуканье, но правда менее груба. У жвачных подавляющее большинство метана — часто оценивают более чем в девяносто процентов — покидает тело через рот в виде отрыжки, то есть эруктации, а не с другого конца. Газ, образующийся в рубце, поднимается и высвобождается, когда животное жуёт жвачку, так что климатический след оленя в основном отрыгивается, а не выпукивается. Настоящее пуканье тоже случается — его порождает брожение дальше по кишечнику, — но это второстепенный путь. Северных оленей тысячи лет пасут арктические народы, такие как саамы, которые досконально знают этих животных, а современная наука лишь добавила подробностей к этим древним отношениям, раскрыв деятельный, полный газа микробный двигатель, гудящий внутри каждого оленя.
А вы знали?
- У жвачных, таких как северные олени, более девяноста процентов метана выделяется при отрыжке, а не при пукании.
- Северные олени переживают зиму на лишайнике — пище настолько бедной белком, что большинство травоядных умерло бы на ней от голода.
- Метаногены, микробы, вырабатывающие метан в кишечнике оленя, — это археи, отдельный домен жизни, отличный от обычных бактерий.
- Выделение метана оленем меняется с временами года, пока его кишечные микробы переключаются между зимним лишайником и летней зеленью.
Интересный факт
«Олений мох», который кормит оленя всю арктическую зиму, вовсе не мох, а лишайник — союз гриба и водоросли, и именно сбраживающие его микробы в конце концов превращают эту странную пищу в газ.
Источники
- Storeheier et al., Nutritive value of terricolous lichens for reindeer in winter, The Lichenologist, 2002
- Hansen et al., Methane emissions from reindeer and their role in Arctic greenhouse-gas budgets, Rangifer / Polar Research, 2010
- Aagnes, Sørmo & Mathiesen, Ruminal microbial digestion in free-living reindeer, Applied and Environmental Microbiology, 1995