Hva skjer egentlig i magen på kua når den produserer metan?

Metan regnes som den nest viktigste klimagassen etter CO2, og i Norge er jordbruket den største kilden til menneskeskapt metanutslipp.

Størsteparten av disse utslippene skjer når drøvtyggere fordøyer maten de spiser. Når gresset kommer ned i kuvommen, fordøyes det ved hjelp et komplekst mikrobielt samfunn, hvorav en liten gruppe mikroorganismer produserer store mengder metangass.  

Forskere har testet flere metoder for å redusere metanproduksjon fra drøvtyggere, men én mulig løsning som nå ser lovende ut, er å tilsette en spesiell type alge i kufôret. Dette har vist å redusere metanproduksjonen med over 80 prosent.

Algearten som er kjent for å hemme metanproduksjon heter Asparagopsis taxiformis. Denne algen produserer stoffet bromoform, som bidrar til å hemme metanproduksjonen ved å bremse enzymer som spiller en viktig rolle i produksjonen av metangassen.

Men hva som faktisk skjer i mikrobesamfunnet når det hindres i å produsere metan,  er fortsatt et mysterium.

Nå vil NMBU-forskere se om de kan avdekke prosessene som påvirkes av metanproduksjonen i kuvommen. De skal tilsette den bromoform-produserende algen i kufôret og følge utviklingen i vommens mikrobesamfunn nøye. Målet er å undersøke sammenhengen mellom metanproduksjonen, mikrobenes aktivitet og kuas næringsopptak. 

Algen som brukes i forskningsprosjektet SeaCow høstes inn utenfor kysten av Portugal. Her er en dykker i ferd med å høste Asparagopsis taxiformis som skal sendes til Norge og NMBU.

Foto
SeaExpert
 

Mer alger, mindre metan

– Vi er fortsatt på et tidlig stadium i forskningen, og det er mye vi ennå ikke forstår. Vi er selvfølgelig spente på om kua produserer mindre metan hvis den får tilskudd av denne algen i fôret, men vi er også veldig nysgjerrige på hva som skjer med de ulike mekanismene i det mikrobielle samfunnet, forteller Live Heldal Hagen.

Hun er mikrobiolog og forsker ved NMBUs fakultet for kjemi, bioteknologi og matvitenskap (KBM), og prosjektleder for den nye studien som har fått navnet SeaCow.

Med seg på laget har hun både NMBU-forskere og internasjonale samarbeidspartnere.

Snap-shot av kumagen

Alge-fôret testes blant annet på såkalte fistel-kyr, altså kuer med lokk på magen. Slik kan forskerne hente prøvemateriale til mikrobielle analyser rett fra vommen. De skal også analysere prøver av både melk, blod og avføring, men det er muligheten til å følge den mikrobielle prosessen med gassdannelse direkte og fortløpende som skal gi svarene på hva som skjer underveis i selve fordøyelsesprosessen.

– Fistel-kyrene er veldig viktige fordi de lar oss ta prøver direkte fra kuvommen på bestemte tidspunkt. Når vi så analyserer mikrobesamfunnet med moderne DNA- og proteinteknologier, har vi da muligheten til å ta et slags “snap shot”, eller et direkte bilde, av tilstanden i kumagen til helt konkrete tider. Dette lar oss undersøke hva som skjer underveis og vi kan følge prosessen over tid, forklarer Heldal Hagen.

Fistelkuer på Ås slapper av i båsen.

Foto
Bente Geving / NMBU

Vil algene påvirke næringsopptaket?

Metangassen dannes som et biprodukt når mikrobene i fordøyelsessystemet bryter ned gresset som kua spiser. Forskerne vil derfor også undersøke om kua kan utnytte fôret bedre når det er tilsatt alger. Kan mer energi kan gå til kua selv og ikke forsvinne som energitap i produksjon av metangass?

De vil også utforske om algene påvirker kuas opptak av næringsstoffer. Kan det være at mikroorganismene i vommen blir dårligere til å bryte ned plantefiber når de metanproduserende mikrobene hemmes?

– Mikrobene står for rundt 70 prosent av energiopptaket til kua. Drøvtyggere hadde rett og slett ikke klart å utnytte plantemateriale hvis ikke det hadde vært for mikrobene i vommen og enzymene som de produserer. Disse mikrobene lever i et svært komplekst og finstemt samfunn, der hver mikrobe har ulike oppgaver, forklarer Heldal Hagen.

– Gjennom tidligere studier har vi funnet mikrober som har spesielt viktige funksjoner hos kyr og andre drøvtyggere. Mange av disse er også avhengig av hverandre for å fungere optimalt. En endring hos én gruppe mikrober, for eksempel metanprodusentene, kan potensielt føre til en kaskade av endringer i andre mikrobegrupper. Hva slags endringer dette er, og om de påvirker produktiviteten til kua gjenstår å se.

Alge-krydder på menyen

Det er gjort noen lignende forsøk i utlandet tidligere, men dette er fortsatt et forholdsvis nytt forskningsfelt. Studien i SeaCow er den første av sitt slag i Norge, og første gang denne algedietten testes på norske melkekyr med fistel.

Og det er ikke mye alger som skal til:

– En litt raus krydderklype over det vanlige foret er nok, sier Heldal Hagen.

Forskerne tror at mikroorganismene i kuvommen kan være en nøkkel til å redusere metanutslipp, men det gjenstår å avdekke tydelige koblinger mellom hva kua spiser, hvordan dietten påvirker mikroorganismene i magen, og hvordan dette igjen påvirker utnyttelsen av fôret og produksjonen av både metangass og melk.

– Forsøk som er gjort på dette tidligere har stort sett fokusert på “alge inn, metan ut,” men ikke på detaljene rundt de prosessene som skjer i kuvommen. Det er denne mikrobielle prosessen vi er interessert i. Vi skal dykke dypt ned i det som skjer i mikrobesamfunnet, sier Heldal Hagen.

Nok mat til alle i 2050?

Forskningen på kuas tarmgasser er tett koblet opp mot store, globale spørsmål som befolkningsvekst og matsikkerhet. Innen 2050 vil vi nærme oss ti milliarder mennesker på jorden, anslår FN.

 Alle disse menneskene må ha mat. Samtidig krever klimautfordringene at vi reduserer ressursforbruket vårt. Dermed blir vi stående i en spagat hvor vi er nødt til å produsere mer mat samtidig som vi bruker færre ressurser.

Kan vi klare å produsere mer mat for flere mennesker i framtiden, samtidig som vi bruker færre ressurser?

Foto
Shutterstock

– Hensikten med dette forsøket er ikke å erstatte andre typer fôr, men bærekrafts- og matsikkerhetsperspektivene er helt klart til stede. Hvis vi kan hemme metanproduksjon, så reduseres i teorien også energitapet for kua. En teori er at noe av energien som vanligvis går til produksjon av metan går til økt vekst eller melkeproduksjon. Dersom dette er tilfelle, vil vi også få mer effektive produksjonsdyr. Med stadig flere mennesker i verden må vi klare å produsere mer mat med mindre klimaavtrykk i tiden framover, sier hun.

– Dette er langsiktig forskning. Vi vet at vi kommer til å trenge mer, sikker og klimavennlig matproduksjon i fremtiden hvis vi skal klare å mette alle munner. Som forskere ønsker vi å bidra til å gjøre landbruket mer klimavennlig, ikke nødvendigvis bare for oss som lever akkurat i dag, men også for dem som kommer etter oss, sier Heldal Hagen.

Kilder:

Relatert innhold

SeaCow

1. juli 2020 til 30. juni 2024

Promoting 'efficient, low emitting' cows through nutritional manipulation of the rumen microbiome (Young Research Talents - FRIPRO)...

Fire unge forskarar frå KBM til talentutviklingsprogram

Fire unge forskarar frå KBM til talentutviklingsprogram

Gjennom talentutviklingsprogrammet Forskertalent for berekraft, skal NMBU satsa på unge talent med potensial, vilje og ønske om å utvikla seg som forskarar, rettleiarar og innovatørar. I år er fire KBM-forskarar plukka ut for å delta. 

Published 10. november 2021 - 9:40 - Updated 10. november 2021 - 15:08