Узурпировать отрыжку: как водоросли могут помочь сократить коровью отрыжку (и их выбросы)
Сельскохозяйственные и морские ученые из Калифорнийского университета объединили усилия для борьбы с одним из крупнейших источников выбросов метана в Калифорнии: коровьей отрыжкой.
Ученые обнаружили, что определенный вид красных водорослей, Asparagopsis taxiformis, производит соединение, способное остановить выработку метана в желудке коров. Метан — мощный парниковый газ, чей потенциал глобального потепления в 30 раз выше, чем у CO₂. Это важно, поскольку более половины всех выбросов метана в Калифорнии приходится на домашний скот, в первую очередь на 1,8 миллиона молочных коров штата, которые выделяют газ при отрыжке, выдохе, метеоризме и с навозом. Из этих выбросов именно отрыжка вносит основной вклад, составляя примерно 95% выделяемого в окружающую среду метана.
Предварительные исследования под руководством ученых из UC Davis показали, что добавление даже небольшого количества водорослей Asparagopsis в корм крупного рогатого скота может сократить выбросы метана от молочных коров более чем на 50%. Эти результаты обнадеживают, но до сих пор мало известно о том, возможно ли вырастить достаточно водорослей для удовлетворения потенциальных потребностей животноводческой отрасли.
Морской эколог Дженнифер Смит из Института океанографии Скриппса в UC San Diego, имеющая опыт в области морской ботаники (фикологии), заинтересовалась этой проблемой. Осенью 2018 года она связалась с профессором животноводства UC Davis Эрмиасом Кебреабом, руководителем исследования водорослей, с предложением о сотрудничестве. Смит хотела попытаться выращивать Asparagopsis в лаборатории — что раньше никогда не делалось — и изучить возможность культивирования этих красных водорослей в больших масштабах.
«Я очень взволнована всеми исследовательскими возможностями, которые открываются впереди, чтобы по существу понять сложности этой красивой красной водоросли и попытаться понять, как мы могли бы использовать ее для смягчения производства метана у крупного рогатого скота», — сказала Смит.
Исследование UC Davis было частично инициировано принятием в Калифорнии закона, требующего от молочных фермеров сократить выбросы метана на 40% к 2030 году. Поскольку бизнес и фермеры ищут доступные и эффективные методы сокращения выбросов, интерес к потенциальному решению с помощью водорослей возрос.
Смит начала работу с образцов Asparagopsis, найденных в Исследовательском аквариуме Скриппса. Сейчас она ищет «золотую середину», где водоросли растут с максимальной скоростью, одновременно увеличивая концентрацию бромоформа — соединения, ответственного за подавление ферментов, вырабатывающих метан в желудке коровы. Она также проводит эксперименты, чтобы понять, как химический состав и скорость роста водорослей меняются в зависимости от температуры, света, концентрации питательных веществ и CO₂.
Asparagopsis taxiformis — субтропический вид, встречающийся в Австралии, на Гавайях, а также в Баха-Калифорния (Мексика) и у побережья Южной Калифорнии. Водоросли для первоначального исследования UC Davis были собраны в дикой природе в Австралии. В будущем ученые могут использовать образцы, выращенные Смит в лаборатории.
«Я не думаю, что лично я буду выращивать все водоросли, которые будут кормить всех коров, но я определенно хотела бы внести вклад в разработку технологий, подходов и поиск наиболее эффективного и устойчивого способа сделать это», — отметила Смит.
Ее долгосрочная цель — понять наиболее эффективный и углеродно-негативный способ перехода от выращивания водорослей в лаборатории к их культивированию в больших резервуарах на суше или, потенциально, в открытом океане. Смит движет возможность внести вклад в исследования, которые могут оказать долгосрочное воздействие на окружающую среду. В отличие от CO₂, который сохраняется в атмосфере сотни и тысячи лет, метан имеет относительно короткий срок жизни — около 10 лет, поэтому изменения, внесенные сегодня, могут дать эффект в ближайшем будущем.
«Возможность потенциально управлять выбросами метана из коровьей отрыжки никогда раньше по-настоящему не рассматривалась», — сказала Смит. — «Но благодаря этому необычному сотрудничеству — морского биолога с животноводческой отраслью и учеными-животноводами — мы можем повлиять на выбросы парниковых газов».