Ein bisschen Seetang damit? Cowirrie / Flickr, CC BY-SA

Methan ist ein kurzlebiges, aber starkes Treibhausgas zweitgrößter Beitrag zum Klimawandel nach Kohlendioxid. Und der Großteil der vom Menschen verursachten Methanemissionen kommt vom Vieh.

Etwa 70% des landwirtschaftlichen Methans stammt aus enterische Fermentation - chemische Reaktionen im Magen von Kühen und anderen Weidetieren beim Abbau von Pflanzen. Die Tiere rülpsen den größten Teil dieses Methans aus und geben den Rest als Blähungen weiter.

Es gibt ungefähr 1 Milliarde Rinder Auf der ganzen Welt ist die Reduzierung von enterischem Methan ein wirksamer Weg, um die gesamten Methanemissionen zu reduzieren. Aber die meisten Optionen dafür, wie z Ernährungsumstellung der Kühe zu verdaulicherem Futter oder mehr Fett hinzufügen, sind nicht kostengünstig. Eine Studie aus dem Jahr 2015 schlug vor, Seetang als Zusatz zum normalen Futter von Rindern zu verwenden könnte die Methanproduktion reduzierenDiese Forschung wurde jedoch in einem Labor durchgeführt, nicht an lebenden Tieren.

Wir studieren nachhaltig Landwirtschaftmit Schwerpunkt auf Vieh. In einem neu veröffentlichte Studiezeigen wir, dass mit rotem Seetang (Asparagopsis) als Nahrungsergänzungsmittel kann sowohl die Methanemissionen als auch die Futterkosten senken, ohne die Fleischqualität zu beeinträchtigen. Wenn diese Erkenntnisse erweitert und kommerzialisiert werden können, könnten sie die Rinderproduktion in eine wirtschaftlich und ökologisch nachhaltigere Industrie verwandeln.

 Das spezielle Verdauungssystem der Kühe ist ein wichtiger Methanbrauer.

Pflanzenverdauungsmaschinen

Wiederkäuer wie Kühe, Schafe und Ziegen können Pflanzenmaterial verdauen, das für Menschen und Tiere mit einfachen Mägen wie Schweinen und Hühnern unverdaulich ist. Diese einzigartige Fähigkeit beruht auf den Mägen der Wiederkäuer mit vier Kompartimenten - insbesondere dem Pansenkompartiment, das eine Vielzahl verschiedener Mikroben enthält, die das Futter fermentieren und es in Nährstoffe zerlegen.

Dieser Prozess erzeugt auch Nebenprodukte, die der Körper der Kuh nicht aufnimmt, wie Kohlendioxid und Wasserstoff. Methanproduzierende Mikroben, sogenannte Methanogene, verwenden diese Verbindungen, um Methan zu bilden, das der Körper der Kuh ausstößt.

Wir haben dieses Problem erstmals in einer Studie aus dem Jahr 2019 analysiert, der ersten derartigen Forschung, die an Rindern und nicht in einem Labor durchgeführt wurde. In dieser Arbeit haben wir gezeigt, dass das Futter von Milchkühen mit etwa 10 Unzen Seetang pro Tag ergänzt wird Reduzierung der Methanemissionen um bis zu 67%. Das Vieh, das diese relativ große Menge Seetang aß, verbrauchte jedoch weniger Futter. Dies reduzierte die Milchproduktion - ein klarer Nachteil für die Milchbauern.

Unsere neue Studie versuchte, mehrere Fragen zu beantworten, die für Landwirte wichtig wären, wenn sie überlegen würden, ob sie Algenzusätze für ihre Rinder verwenden sollten. Wir wollten wissen, ob der Seetang bei einer Lagerung von bis zu drei Jahren stabil ist. ob sich Mikroben, die Methan im Magen von Kühen produzieren, an die Algen anpassen und diese unwirksam machen könnten; und ob die Art der Ernährung, die die Kühe aßen, die Wirksamkeit der Algen bei der Reduzierung der Methanemissionen veränderte. Und wir haben weniger Seetang verwendet als in unserer Studie von 2019.

Besseres Wachstum mit weniger Futter

Für die Studie fügten wir 1.5 Rinderfutter 3 Wochen lang täglich 21 bis 21 Unzen Seetang pro Tier hinzu. Wie bei den meisten neuen Zutaten in der Rinderdiät dauerte es einige Zeit, bis sich die Tiere an den Geschmack von Seetang gewöhnt hatten, aber sie gewöhnten sich innerhalb weniger Wochen daran.

Wie wir erwartet hatten, setzten die Ochsen viel mehr Wasserstoff frei - bis zu 750% mehr, hauptsächlich aus dem Mund -, da ihre Systeme weniger Methan produzierten. Wasserstoff hat nur minimale Auswirkungen auf die Umwelt. Algenzusätze hatten keinen Einfluss auf die Kohlendioxidemissionen der Tiere.

Wir fanden auch heraus, dass Seetang, der drei Jahre lang in einem Gefrierschrank gelagert worden war, seine Wirksamkeit beibehielt und dass sich Mikroben im Verdauungssystem der Kühe nicht auf eine Weise an den Seetang anpassten, die seine Auswirkungen neutralisierte.

Wir fütterten jedes der Tiere während des Experiments mit drei verschiedenen Diäten. Diese Rationen enthielten unterschiedliche Mengen an getrockneten Gräsern wie Luzerne und Weizenheu, die als Futter bezeichnet werden. Rinder können auch frisches Gras, Getreide, Melasse und Nebenprodukte wie Mandelschalen und Baumwollsamen konsumieren.

Die Methanproduktion im Pansen steigt mit steigendem Futter in der Kuhfutter. Daher wollten wir herausfinden, ob sich das Futter auch darauf auswirkt, wie gut Algen die Methanbildung insgesamt reduzieren. Die Methanemissionen von Rindern bei Futter mit hohem Futtergehalt sanken um 33% bis 52%, je nachdem, wie viel Seetang sie konsumierten. Die Emissionen von Rindern, die mit wenig Futter gefüttert wurden, gingen um 70% bis 80% zurück. Dieser Unterschied kann niedrigere Spiegel eines Enzyms widerspiegeln, das an der Produktion von Methan im Darm von beteiligt ist ballaststoffarme, mit Rindern gefütterte Diäten.

Ein wichtiger Befund war, dass die Ochsen in unserer Studie Futter bis zu 20% effizienter als Rinder mit konventioneller Ernährung in Körpergewicht umwandelten. Dieser Vorteil könnte die Produktionskosten für die Landwirte senken, da sie weniger Futter kaufen müssten. Zum Beispiel berechnen wir, dass ein Erzeuger, der 1,000 Stück Rinder fertigstellt - das heißt, er füttert sie mit einer energiereichen Diät, um zu wachsen und Muskeln aufzubauen - die Futterkosten um 40,320 USD auf 87,320 USD senken könnte, je nachdem, wie viel Seetang das Vieh konsumiert.

 Zu den globalen Methanquellen zählen die Verbrennung fossiler Brennstoffe und Biomasse, die Landwirtschaft (hauptsächlich Vieh), die Aufteilung von Abfällen auf Deponien und die natürliche Zersetzung in Feuchtgebieten. Jackson et al., 2020, CC BY

Wir wissen nicht genau, warum die Fütterung von Algenzusätzen bei Rindern dazu beigetragen hat, mehr von ihrer Ernährung auf Gewichtszunahme umzustellen. Frühere Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass einige Pansenmikroorganismen Wasserstoff verwenden können, der nicht mehr zur Methanproduktion verwendet wird energiedichte Nährstoffe dass die Kuh dann für zusätzliches Wachstum verwenden kann.

Als eine Gruppe von Verbrauchern Fleisch von Rindern probierte, die in unserer Studie aufgezogen wurden, stellten sie keinen Unterschied in Bezug auf Zartheit, Saftigkeit oder Geschmack zwischen Fleisch von Rindern fest, die Seetang konsumierten, und anderen, die dies nicht taten.

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Die Kommerzialisierung von Seetang als Viehfutterzusatz würde viele Schritte umfassen. Erstens müssten Wissenschaftler Aquakulturtechniken entwickeln, um Algen in großem Maßstab zu produzieren, entweder im Ozean oder in Tanks an Land. Und die US-amerikanische Food and Drug Administration müsste die Verwendung von Seetang als Futterergänzungsmittel für gewerbliche Rinder genehmigen.

Landwirte und Viehzüchter könnten auch Geld verdienen, um die Emissionen ihrer Rinder zu senken. Klimaforscher müssten Leitlinien zur Quantifizierung, Überwachung und Überprüfung der Reduzierung der Methanemissionen von Rindern bereitstellen. Solche Regeln könnten es Viehzüchtern ermöglichen, Kredite aus COXNUMX-Ausgleichsprogrammen auf der ganzen Welt zu verdienen.

Ermias Kebreab, Associate Dean und Professor für Tierwissenschaften. Direktor, Welternährungszentrum, University of California, Davis und Breanna Roque, Ph.D. Student in Tierbiologie, University of California, Davis

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