Кто в животном мире «газует» сильнее всех: учёные выяснили, но не до конца

Флатология — изучение метеоризма — звучит скорее как шутка, чем как серьёзная научная дисциплина. Но изучение газов на самом деле помогает биологам понять рацион и пищеварение животных.

Мы знаем, что множество существ — от китов до змей и ленивцев — выпускают газы. Но знаем ли мы, какое животное — главный «пукальщик»? Эксперты сказали Live Science, что ответ «носится в воздухе».

«Получить количественные измерения газов на одно животное довольно сложно», — сказал Ник Карузо, специалист по данным и соавтор книги «Does It Fart?: The Definitive Field Guide to Animal Flatulence» (Quercus Publishing, 2017).

Что мы можем сделать, так это построить гипотезы на основе имеющихся данных. Выделяемый газ частично состоит из метана, поэтому сравнение выбросов метана разными видами может дать подсказку. Однако у этого метода есть ограничения, отметили эксперты.

Лига газов

Исследователи измеряют метан, производимый животными, помещая их в респирационные камеры, затем вставляя капсулу в желудок, которая выделяет газ-трассер, и надевая на них упряжь, отбирающую их дыхание. Альтернативно они улавливают их дыхание на станциях, где животные кормятся или доятся.

Исследования указывают на домашний скот, особенно коров, как на крупных эмитентов метана. Недавний отчёт оценивает их общие выбросы метана в 117 тераграммов в год. (Один тераграмм равен 1 млрд килограммов, или 2,2 млрд фунтов.) Накопление метана от коров даже вызвало взрыв на молочной ферме в Германии. Однако, вопреки распространённому мнению, «подавляющее большинство» выбросов метана от скота происходит через отрыжку, а не через метеоризм, сказал Live Science в письме Эрмиас Кебреаб, профессор животноводства Калифорнийского университета в Дейвисе.

Причина сводится к тому, где в кишечнике образуется газ. Травоядные не могут расщеплять растительный материал сами; они полагаются на микробов в кишечнике, чтобы ферментировать его, и эта ферментация выделяет такие газы, как метан и углекислый газ, сказал Live Science в письме доктор Маркус Клаусс, руководитель исследований и содиректор Клиники диких животных, экзотических питомцев и дикой природы Цюрихского университета. Часть этого газа всасывается в кровоток и выдыхается. Остальное, как правило, выходит через ближайший выход: животные, ферментирующие пищу в передней части пищеварительного тракта, в основном отрыгивают его, а те, что ферментируют её в задней части, в основном выпускают его как газы, объяснил Клаусс.

Коровы и другие жвачные (такие как буйволы, овцы, козы и верблюды) ферментируют пищу в камере под названием рубец, расположенной ближе к передней части пищеварительной системы, поэтому большая часть производимого ими метана выходит через отрыжку, сказал Live Science в письме Мэтью Хейек, доцент кафедры экологических исследований Нью-Йоркского университета.

Так что если не коровы, то какое животное — главный «газовальщик» по выбросам метана? Лучшие кандидаты — ферментаторы задней кишки: травоядные, переваривающие растительную массу в толстом кишечнике (задней кишке). Плотоядные, напротив, обычно производят гораздо меньше метана, чем травоядные, сказал Клаусс.

Один из возможных претендентов — термиты, которые расщепляют древесину и траву в своей задней кишке. Их глобальная популяция оценивается примерно в 27 квадриллионов (это 15 нулей) особей, и collectively они выбрасывают 10 тераграммов метана в год.

Но в расчёте на особь пальму первенства, возможно, держат лошади. Согласно отчёту Межправительственной группы экспертов по изменению климата 2019 года, лошади имеют самые высокие выбросы метана среди ферментаторов задней кишки — около 40 фунтов (18 кг) метана на лошадь в год.

Однако Клаусс скептичен. «Рейтинг лошади как самой высокой существует только потому, что её измеряли, — сказал он Live Science в письме. — Но есть так много ферментаторов задней кишки, которых не измеряли, например носорог… Кто знает?»

Если рассматривать выбросы метана на единицу массы тела, то нутрия (Myocastor coypus) — травоядный полуводный грызун — имела бы более высокие выбросы метана, чем лошадь, сказал Клаусс.

Клаусс также поставил под сомнение точность использования данных о выбросах метана как показателя метеоризма. «В газах есть некоторое количество метана, но, скорее всего, большая часть метана, производимого животным, выдыхается, то есть попадает через кровь в лёгкие», — сказал он.

Так что пока учёные не придумают, как измерять газы животных, любой рейтинг остаётся спекулятивным. На данный момент учёные разработали способы отслеживания кишечных газов у людей, включая проглатываемые электронные капсулы, измеряющие газы внутри кишечника, и прикрепляемые к нижнему белью датчики, обнаруживающие водород в газах.

Способствует ли метеоризм животных изменению климата?

Метан — особенно мощный парниковый газ при попадании в атмосферу, и количества, которые большие стада коров и других жвачных выделяют через отрыжку, достаточно, чтобы способствовать изменению климата. Действительно, учёные экспериментируют со способами сокращения выбросов метана от крупного рогатого скота — например, добавляя морские водоросли в их рацион.

Но метеоризм животных не является крупным contributor к глобальному росту метана, сказал Хейек.

Даже выбросы метана от термитов, хотя и большие, не оказывают влияния, сказал Live Science в письме Стефан Арндт, профессор физиологической и экосистемной экологии Мельбурнского университета в Австралии. «Большая часть этого метана затем потребляется метанотрофными бактериями в почве», — сказал он. Эти бактерии используют метан как источник энергии, тем самым существенно снижая чистые выбросы метана от термитов.

«Их выбросы — часть естественного цикла метана, который существовал тысячелетиями, — добавил Арндт. — Рост концентрации метана в атмосфере, ведущий к изменению климата, вызван людьми».

Таким образом, хотя «лига газов» и вызывает улыбку, она поднимает серьёзные вопросы о том, как мы измеряем воздействие животных на климат и как отличить естественные биологические процессы от антропогенных выбросов. Возможно, в будущем появятся более точные методы — от миниатюрных датчиков до анализа микробиома, — которые позволят составить настоящий рейтинг. А пока титул главного «газовальщика» остаётся вакантным — и это, пожалуй, единственная экологическая номинация, где конкуренция столь велика.

Источник: Live Science; Intergovernmental Panel on Climate Change (2019); Nick Caruso, «Does It Fart?» (Quercus Publishing, 2017).