Upphovsman:Cowirrie/Flickr, CC BY-SA
Metan är en kortlivad men kraftfull växthusgas och den näst största bidragsgivaren till klimatförändringar efter koldioxid. Och majoriteten av mänskligt inducerade metanutsläpp kommer från boskap.
Cirka 70% av jordbruksmetan kommer från enterisk jäsning - kemiska reaktioner i magen hos kor och andra betande djur när de bryter ner växter. Djuren burper ut det mesta av denna metan och passerar resten som gasbildning.
Det finns ungefär 1 miljard boskap runt om i världen, så att minska enterisk metan är ett effektivt sätt att minska de totala metanutsläppen. Men de flesta alternativen för att göra det, som att ändra korens diet till mer smältbart foder eller tillsätta mer fett, är inte kostnadseffektiva. En studie från 2015 föreslog att användning av tång som tillsats till nötkreaturs normala foder kan minska metanproduktionen, men denna forskning gjordes i ett laboratorium, inte hos levande djur.
Vi studerar hållbart jordbruk, med fokus på boskap. I en nyligen publicerad studie, vi visar att vi använder röd tång ( Asparagopsis ) som fodertillskott kan minska både metanutsläpp och foderkostnader utan att påverka köttkvaliteten. Om dessa fynd kan skalas upp och kommersialiseras, de skulle kunna omvandla boskapsproduktionen till en mer ekonomiskt och miljömässigt hållbar industri.
Anläggningar som smälter växt
Drivande djur, som kor, får och getter, kan smälta växtmaterial som är osmält för människor och djur med enkla magar, som grisar och kycklingar. Denna unika förmåga härrör från idisslare mage med fyra fack-särskilt vammutrymmet, som innehåller en mängd olika mikrober som fermenterar foder och bryter ner det till näringsämnen.
Denna process genererar också biprodukter som koens kropp inte tar upp, såsom koldioxid och väte. Metanproducerande mikrober, kallas metanogener, använd dessa föreningar för att bilda metan, som koens kropp driver ut.
Vi analyserade detta problem först i en studie från 2019, den första sådan forskning som utfördes på nötkreatur snarare än i ett laboratorium. I det arbetet, vi visade att genom att komplettera mjölkkornas foder med cirka 10 gram tång om dagen minskade metanutsläppen med upp till 67%. Dock, boskapen som åt denna relativt stora mängd tång konsumerade mindre foder. Detta minskade deras mjölkproduktion - en klar nackdel för mjölkbönder.
Vår nya studie försökte svara på flera frågor som skulle vara viktiga för bönder som överväger om de ska använda tångtillskott i sina nötkreatur. Vi ville veta om tången var stabil när den lagrades i upp till tre år; om mikrober som producerar metan i korens magar skulle kunna anpassa sig till tången, gör det ineffektivt; och om den typ av kost som korna åt ändrade tångens effektivitet för att minska metanutsläpp. Och vi använde mindre tång än i vår studie 2019.
Lite tång med det? Upphovsman:Cowirrie/Flickr, CC BY-SA
Bättre tillväxt med mindre foder
För studien, vi tillsatte 1,5 till 3 uns tång per djur dagligen till 21 nötkossmat i 21 veckor. Som med de flesta nya ingredienser i nötkreatursdiet, det tog lite tid för djuren att vänja sig vid smaken av tång, men de blev vana vid det inom några veckor.
Som vi förväntade oss, styrarna släppte ut mycket mer väte - upp till 750% mer, mestadels från munnen - eftersom deras system producerade mindre metan. Väte har minimal påverkan på miljön. Tångtillskott påverkade inte djuren koldioxidutsläpp.
Vi fann också att tång som hade förvarats i en frys i tre år bibehöll sin effektivitet, och att mikrober i korens matsmältningssystem inte anpassade sig till tången på ett sätt som neutraliserade dess effekter.
Vi matade var och en av djuren med tre olika dieter under experimentet. Dessa ransoner innehöll varierande mängder torkade gräs, såsom alfalfa och vete hö, som kallas foder. Nötkreatur kan också äta nytt gräs, korn, melass och biprodukter som mandelskrov och bomullsfrö.
Globala metankällor inkluderar fossilt bränsle och förbränning av biomassa, jordbruk (främst boskap), nedbrytning av avfall på deponier och naturligt sönderfall i våtmarker. Upphovsman:Jackson et al., 2020, CC BY
Metanproduktionen i vommen ökar med stigande fodermängder i kornas kost, så vi ville se om fodermängden också påverkade hur väl tång minskade metanbildningen. Metanutsläpp från nötkreatur på högfoder kost minskade med 33% till 52%, beroende på hur mycket tång de konsumerade. Utsläppen från nötkreatur som fick lågfoder kost minskade med 70% till 80%. Denna skillnad kan återspegla lägre nivåer av ett enzym som är involverat i att producera metan i tarmen hos foder med lågt fiberinnehåll.
Ett viktigt fynd var att styrarna i vår studie konverterade foder till kroppsvikt upp till 20% mer effektivt än nötkreatur på en konventionell kost. Denna fördel kan minska produktionskostnaderna för jordbrukare, eftersom de skulle behöva köpa mindre foder. Till exempel, vi beräknar att en producent slutar 1, 000 nötkreaturhuvud - det vill säga mata dem en hög energi kost för att växa och lägga till muskler-kan sänka foderkostnaderna med 40 dollar, 320 till $ 87, 320 beroende på hur mycket tång nötkreaturen konsumerade.
Vi vet inte säkert varför kosttillskott med tång av tång hjälpte dem att omvandla mer av sin kost till viktökning. Dock, tidigare forskning har föreslagit att vissa vommikroorganismer kan använda väte som inte längre går in i metanproduktion för att generera energitäta näringsämnen som konen sedan kan använda för ökad tillväxt.
När en panel av konsumenter provade kött från nötkreatur som odlades i vår studie, de upptäckte ingen skillnad i ömhet, saftighet eller smak mellan kött från nötkreatur som konsumerade tång och andra som inte gjorde det.
Kommersialisering av tång som tillsats av nötkreatur skulle innebära många steg. Först, forskare skulle behöva utveckla vattenbrukstekniker för att producera tång i stor skala, antingen i havet eller i tankar på land. Och U.S. Food and Drug Administration skulle behöva godkänna att man använder tång som fodertillskott för kommersiellt nötkreatur.
Jordbrukare och jordbrukare kan också tjäna pengar på att minska sina nötkreaturs utsläpp. Klimatforskare skulle behöva ge vägledning om kvantifiering, övervaka och verifiera minskning av metanutsläpp från nötkreatur. Sådana regler kan göra det möjligt för boskapsodlare att tjäna krediter från koldioxidkompensationsprogram runt om i världen.
Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.