Овечьи газы: шерсть, метан и климатическая загадка
Овцы — кроткие травоядные, играющие непомерно большую роль в балансе парниковых газов планеты. Их четырёхкамерный желудок превращает траву в энергию — и в метан, газ, куда более мощный, чем углекислый. Сегодня учёные выводят овец, которые меньше рыгают и пускают газы, превращая скромную овцу в неожиданную героиню климата.
Пускают ли овцы газы на самом деле? Отрыжка против газов у жвачных
Овцы — жвачные животные: они переваривают волокнистые растения в четырёхкамерном желудке, где главенствует рубец, огромный бродильный чан, кишащий микробами. Пока бактерии, простейшие и особые археи расщепляют целлюлозу, они выделяют водород и углекислый газ, которые вырабатывающие метан микробы, называемые метаногенами, соединяют в метан. Удивительная правда состоит в том, что большая часть этого метана покидает животное не сзади, а через рот: около 90–95 процентов выходит с отрыжкой в процессе, называемом эруктацией. Настоящий метеоризм — газ, выходящий из задней части кишечника, — составляет лишь малую долю и образуется при повторном брожении в толстой кишке. Так что, хотя овцы, безусловно, пускают газы, их репутация метановых машин держится в основном на отрыжке. Однако оба пути высвобождают один и тот же согревающий климат газ, поэтому исследователи измеряют общий выброс метана у овцы, а не выясняют, каким концом он выходит.
Овцы и мировой баланс метана
На Земле более миллиарда овец, и вместе они являются значимым источником сельскохозяйственного метана. Одна взрослая овца производит примерно от восьми до двенадцати килограммов метана в год — намного меньше, чем восемьдесят–сто двадцать килограммов у молочной коровы, но, помноженное на огромные отары, это складывается в заметную величину. В пастбищных странах расчёт становится поразительным: в Новой Зеландии приходится около пяти овец на человека, а на сельское хозяйство приходится почти половина выбросов парниковых газов страны, причём кишечный метан — самая крупная отдельная доля. Метан — недолговечный, но мощный газ, удерживающий примерно в двадцать восемь раз больше тепла, чем углекислый газ, за столетие и намного больше за более короткие сроки. Поскольку он распадается примерно за десятилетие, сокращение метана от скота — один из самых быстрых доступных рычагов для замедления краткосрочного потепления.
Выведение низкоэмиссионных овец: новозеландский эксперимент
Одно из самых многообещающих открытий состоит в том, что выработка метана отчасти наследуется. Исследователи новозеландского AgResearch измерили тысячи овец в герметичных дыхательных камерах и обнаружили, что некоторые животные неизменно выделяют гораздо меньше метана, чем другие на том же корме, — признак, передающийся потомству. Отбирая для разведения баранов с низкими выбросами, учёные получили отары с измеримо сниженным выходом метана, не жертвуя ростом, шерстью или плодовитостью. У низкометановых овец обычно рубцы поменьше, которые быстрее пропускают корм, смещая микробное равновесие прочь от метаногенов. Помимо генетики, кормовые добавки дают резкий эффект: красная водоросль Asparagopsis и синтетическое соединение 3-нитрооксипропанол способны сильно снизить метан, подавляя фермент, от которого зависят метаногены. Активно разрабатываются и экспериментальные вакцины против метана.
Шерсть, пищеварение и кишечный микробиом овцы
Метановый почерк овцы записан в её кишечном микробиоме — сообществе бактерий, простейших, грибов и архей, обитающих в рубце. Рацион глубоко формирует эту экосистему: сочная весенняя трава, сухое сено, клевер и зерно питают разных микробов и дают разное количество газа. Легкоусвояемые, богатые энергией корма в целом производят меньше метана на единицу питательности, тогда как грубые волокнистые корма — больше. Измерение этих выбросов — наука сама по себе. Дыхательные камеры дают эталонный стандарт, заключая животное так, чтобы уловить каждый выдох, а портативные устройства GreenFeed и метод трассера с гексафторидом серы позволяют оценивать метан пасущихся овец прямо в поле. Понимание того, как покрытые шерстью жвачные превращают скромное пастбище в энергию — и газ, — помогает фермерам кормить отары эффективнее, уменьшая свой климатический след.
А вы знали?
- Около 90–95 % метана овцы выходит с отрыжкой через рот, а не в виде газов.
- Одна овца производит примерно 8–12 килограммов метана в год.
- Новая Зеландия выводит низкометановых овец с 2000-х годов, измеряя отдельных животных в герметичных дыхательных камерах.
- Красная водоросль Asparagopsis способна сократить выбросы метана у жвачного более чем вдвое, если добавлять её в корм в крошечных количествах.
Интересный факт
Учёные однажды обнаружили, что некоторые овцы от природы являются «малоэмиссионными» с рубцами поменьше — и эти экологичные овцы могут передавать признак своим ягнятам, а значит, буквально можно вывести отару, которая меньше пускает газы и рыгает.
Источники
- 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