Екологічна загроза чи зниження продуктивності тварин?

13 May, Розділ Тваринництво, переглядів 11 546

Зміна клімату внаслідок парникового ефекту є однією з найглобальніших екологічних проблем сьогодення, яку може відчути кожен. Вивчаючи історію питання парникового ефекту, вчені встановили: до 1990 р. середня температура на планеті збільшувалася на 0,5ºС кожні 100 років, а нині вона зростає на 0,3ºС кожні 10 років.

Це зумовлено збільшенням концентрації в атмосфері парникових газів, що пов’язано у значній мірі з активною діяльністю людини. Зростання концентрації цих газів у атмосфері підсилює парниковий ефект і призводить до зростання середньої температури земної поверхні із значними регіональними варіаціями.

Основним парниковим газом вважається вуглекислий газ (СО₂), ріст концентрації якого в атмосфері Землі в останні роки становить більше 14 млрд. т на рік. Метан є другим за впливом на ефект потепління парниковим газом. Його вклад у парниковий ефект складає близько 30% від величини, прийнятої для вуглекислого газу. Концентрація метану в атмосфері Землі за останні 200 років зросла більш ніж удвічі. У 60-70-ті роки кількість метану в атмосфері зростала зі швидкістю 1% на рік, що напряму пояснювалось господарською діяльністю людини. Протягом останнього десятиріччя швидкість зростання концентрації метану дещо сповільнилася і становить близько 0,6%, або приблизно 30 млн. т/рік.

Основними джерелами утворення метану вважаються болота, рисові поля та жуйні тварини. На частку цих джерел припадає більше половини всього метану, який потрапляє в атмосферу. Кількість метану, що виділяється з рисових полів та жуйними тваринами, напряму залежить від господарської діяльності людини. Зокрема, що стосується жуйних тварин, то майже 75% метану виділяє велика рогата худоба. Якщо врахувати, що загальна кількість ВРХ у світі становить близько 1,018 млрд. голів, і кожна тварина щоденно виділяє в середньому 250 л метану, або 65 кг/рік. Отже, масштаби виділення метану в атмосферу жуйними тваринами є відчутними.

Як утворюється такий метан?

Метан, що продукують жуйні тварини, за походженням відносять до бактеріального. Особливість будови травного тракту жуйних, наявність у їхніх передшлунках, зокрема у рубці, симбіотичних бактерій і найпростіших дозволяє цьому виду тварин ефективно засвоювати поживні речовини грубих і соковитих кормів. Мікроорганізми передшлунків у процесі своєї життєдіяльності крім продуктів, які тварина-господар використовує як пластичний і енергетичний матеріал для своєї життєдіяльності, продукують значну кількість газів, що виділяються у навколишнє середовище.

Протягом доби доросла тварина (ВРХ) виділяє близько 1000 л газів, серед яких на СО₂ припадає 46-77%, а на СН₄- 23-50%. Кількісний та якісний склад утворених газів, у першу чергу, залежить від виду корму, інтенсивності ферментативних процесів у рубці, віку, фізіологічного стану, рівня і напрямку продуктивності тварини. Слід зазначити, що сам процес утворення метану є досить енергозатратним, втрати енергії корму складають від 2 до 12%, що вважається однією з основних втрат при годівлі жуйних тварин. Метан же, який утворюється шляхом ферментації, не використовується твариною для потреб організму, а виділяється у навколишнє середовище, поповнюючи концентрацію у атмосфері вже як парниковий газ.

Серед усіх мікроорганізмів рубця окрему групу становлять метаногенні архебактерії, які здатні продукувати метан. Метаногенні архебактерії в екосистемі рубця усіх видів жуйних тварин є основними водень-утилізуючими бактеріями, а як відомо, водень є сильним інгібітором деяких груп мікроорганізмів, у т.ч. целюлозолітичних бактерій. Встановлено, що швидкість утворення метану прямо залежить від концентрації водню, розчиненого у рубцевій рідині. Найбільш універсальним джерелом вуглецю і енергії для метаноутворюючих бактерій є газова суміш Н₂ і СО₂,оптимальне співвідношення яких для синтезу метану є 80:20. Використання водню метаногенами також впливає і на ріст нецелюлолітичних бактерій, які відіграють важливу роль в утворені летких жирних кислот (ЛЖК), зміна співвідношення яких має в екосистемі рубця важливе значення для тварини-господаря, зокрема, напрямку продуктивності. Крім суміші, суміш Н₂ і СО₂, метаногенні бактерії здатні синтезувати метан також і з інших субстратів, таких як мурашина, оцтова, пропіонова кислоти, окис вуглецю (ІІ), метанол, але кількість метану утворення такими шляхами є набагато нижчою.

Основним фактором, що впливає на утворення метану в організмі жуйних, є годівля тварин. Можна виділити деякі особливості годівлі, що можуть вплинути на утворення метану. Так, при збільшенні споживання корму тваринами абсолютна продукція метану зростає, проте на одиницю корму кількість утвореного метану зменшується. Згодовування тваринам кормів низької якості (від 40 до 50% перетравності енергії ) проявляє незначний вплив на продукцію метану.

Стадія зрілості кормів, способи їх консервації, хімічна і фізична обробка (висушування, силосування) теж значно впливають на інтенсивність метаногенезу в рубці жуйних тварин. Утворення метану зростає при «старінні» грубих кормів і при їх висушуванні. При силосуванні зелених кормів і хімічній обробці грубих кормів продукція метану в рубці жуйних зменшується.

Корми, багаті на крохмаль, які сприяють утворенню пропіонату, знижують утворення СН₄ в рубці, а грубі корми, що багаті на целюлозу і є джерелом ацетату, навпаки посилюють метаногенез. Збільшення споживання жуйними тваринами концентратів від 40 до 68% від кількості сухої речовини кормів знижує продукцію метану, а втрати енергії корму зменшуються з 9,2 до 5,3%. Багатий на зерно раціон (90%) знижує втрату енергії корму з метаном до 2-3%, а згодовування бичкам буряку, який є джерелом легкоперетравної клітковини, - до 4-5% .

Перетравлення протеїну в рубці також супроводжується продукцією метану. Раціон тварин повинен містити оптимальну кількість легкорозщеплюваного протеїну для забезпечення інтенсивного росту бактерій. Зменшення кількості легкодоступного азоту в раціоні тварин проявляє інгібуючий вплив, у першу чергу, на види мікроорганізмів, які ростуть повільно, зокрема на целюлозолітичні та метаногенні бактерії.

Слід додати, що інтенсивність метаногенезу в рубці жуйних знижується також при згодовуванні грубих кормів, уражених грибками (Fusarium, Epicoccum, Ulocladium, Mucor). При додаванні до раціону тварин сухих дріжджів можна знизити утворення метану в рубці до 30% і збільшити продукцію бактеріального протеїну до 23%. На інтенсивність метаногенезу в рубці жуйних впливає додавання сполук, що можуть конкурувати з метаногенами за водень. Так можна використовувати сульфати, які відновлюються в рубці молекулярним воднем за участю редуктаз сульфатредукуючих бактерій. У цьому випадку потрібно контролювати їх кількість у раціоні тварин, бо надлишок сульфатів зменшує споживання корму.

Крім того, знизити утворення метану в рубці жуйних можна з допомогою введення у раціон природних сорбентів, жирних кислот, галагенопохідних сполук, антибіотиків, іонофорів або препаратів на їх основі. Можливе також використання біотехнологій.

Різні лабораторії світу проводять дослідження з вивчення можливості зниження утворення метану жуйними тваринами. Складність вирішення цього питання полягає ще й у регіональних особливостях цього процесу, що виражаються у агроекологічних умовах, де утримуються тварини, видах корму та його біологічній якості, що не дозволяє знайти якийсь універсальний підхід.

Так чи дійсно корови спричиняють глобальне потепління, як інколи іронізують засоби масової інформації? Однозначної відповіді дати не зможе ніхто. Але те, що ВРХ робить вклад у збільшення концентрації парникових газів у атмосфері - факт незаперечний.

Як знизити інтенсивність цього процесу? Для вирішення такої задачі потрібен комплексний підхід. У цьому повинна бути зацікавлена, з одного боку, держава - для зниження емісії парникових газів, зокрема метану. І не лише за рахунок зменшення поголів’я жуйних тварин, а й за рахунок ефективного ведення тваринництва суб’єктами господарювання. З іншого - виробники тваринницької продукції, особливо тваринницькі господарства. Бо зниження утворення метану сприятиме більш ефективному використанню кормів і зниженню собівартості продукції.

Іван ЛУЧКА, Євген ДЗЕНЬ

Інститут біології тварин НААН, м. Львів