牛放屁加剧全球变暖?不,牛打嗝才是重点

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  曾看过这么一个有趣报道,德国中部的拉斯道夫小镇,发生了一起离奇的爆炸事件。而罪魁祸首竟是奶牛的屁

  一家农场的奶牛牛舍,因为冬季通风不良,导致了空气中充满了牛屁,无法及时排出。众所周知,屁是燃的(别问我是怎么知道的)。而牛屁中更是充满了丰富的可燃物——甲烷

  再加上当时牛棚里住了共90头牛,相当拥挤,摩擦中产生的静电最终引发了爆炸。这场无妄之灾,直接将整个牛棚屋顶掀飞,数头奶牛也在爆炸中受伤。

  

  无独有偶,类似的问题还发生在奶牛的运输过程中。2014年,一架波音747就在爱尔兰海上空发出了火灾警报,并被紧急迫降。但当技术人员到场检查时,却根本没有发现火灾和烟雾的痕迹。

  而触发警报的,竟是飞机上的400头奶牛排放的大量甲烷气体。如果没能及时发现,这个隐患可能随时会被引爆。从这两起案件来看,牛放屁确实是个不小的问题。

  但,牲口排放的气体不单容易引发事故,它们还是加剧全球变暖步伐的生力军。


  在十几年前,就有人提出“屁税”(fart ?tax)的概念,建议政府向养牛、养羊等畜农征收税费。原因是牛羊肠胃排放的大量温室气体,也污染了大气环境。

  据联合国粮农组织(AFO)2006年报告指出,畜牧业所排放的温室气体占全球排放总量的18%。然而,所有交通工具所产生的温室气体仅占13%。如果说,汽车等交通工具要为此缴税的话,那么养牛养羊等就没有理由不缴税了。

  不过,“屁税”和“牛屁炸牛棚”等报道,也带来了一定程度的误解。因为牛除了放屁,还会打嗝(嗳气)。

  

  关于温室气体,牲畜不仅能后面的通道排放,前面的通道更是难辞其咎。事实上,牛释放的甲烷气体中,就有90%到95%来自于口腔,而另外的5%到10%则是以粪便和放屁的形式释放。这样看来,牛打嗝的问题,要比牛放屁要严重得多。

  但无论是打嗝还是放屁,甲烷等温室气体的释放都与牲畜的生理条件密切相关。

  

  反刍动物的四个胃室(箭头表示食物的流动方向)

  牛和羊等反刍动物一共有四个胃室,分别为胃瘤、网胃、瓣胃、皱胃,对应着吃货口中的草肚、金钱肚、牛百叶(毛肚)和牛肚。这四个胃并非一条直线通到底,而是相互交错着,十分崎岖。

  植物是出了名的不好消化,而牛羊等就会利用自己的多个胃室反刍,消化一般哺乳动物无法利用的纤维素。也就是说,吃下去到达胃部的食物,它们还能逆流至口腔进行二次咀嚼,让未彻底消化的植物重新回到胃部。

  

  不过,光靠机械的咀嚼,植物的营养还是难以被完全吸收的,这时候胃里的各种微生物才显得最为重要了。它们能将复杂植物成分转化为可吸收能量,为动物提供能量。而甲烷,正是这个过程中几乎无法避免的副产品。

  反刍动物所产生的甲烷气体,几乎都与他们的第一个大胃袋——瘤胃有关。据估测,大约94%的甲烷都是由瘤胃产生的。原因是瘤胃中含有大量的产甲烷菌,每毫升中就约有10万个产甲烷菌,包括多个菌属,主要通过四种途径生成甲烷。

  而甲烷的化学性质是相对稳定的,所有很难在体内被吸收和消化利用。于是,这些气体便以打嗝和放屁的形式排出体外。


  其实人类的肠胃道细菌,也能产生可燃的甲烷,只是量少且不稳定罢了。也有研究发现,有相当部分人类的粪便样本中,并没有发现能够产生甲烷的细菌。

  此外,跟反刍动物相比,人类以及其他动物肠胃道排放的甲烷总量,是几乎可以忽略不计的。全球反刍动物每年约产生甲烷达8×10^7 t,占全球人类活动的甲烷排放量的 28%。

  而在反刍动物中,牛的甲烷排放量又占了大头。一般来说,一头奶牛每年的甲烷排放量就达110.7kg。在全世界范围内,每天都有十几亿头牛在排放温室气体,这对全球变暖的影响是可以预见的。

  

  图源:?@OatJack

  

  其实,提起气候变暖的问题,大家首先想到的应该是二氧化碳。温室气体之所以产生温室效应,是因为其本身有吸收红外线的能力,这是由其本身分子结构决定。论排放量,占比最大的二氧化碳确实是最普遍的温室气体。然而,甲烷却比二氧化碳的威力要强得多。

  尽管甲烷的总量远不及大气中二氧化碳的总量,但每分子甲烷的温室效应潜能(Global Warming Potential,GWP)却是二氧化碳的25倍。所谓温室效应潜能其实是一个指数,一般是指100年的时间内,以二氧化碳为基准,各种温室气体能造成的温室效应。这主要取决于该化学物质对红外线的吸收能力在大气中的寿命长度

  而甲烷,除了本身对红外线的吸收能力强大以外,它们被排入空气后还不易被生物直接利用了,进而能在空气中停留9~15年。如果按照20年的时间框架内计算,甲烷的温室效应潜能,还可以飙升到二氧化碳的72倍,对全球温室效应可能更大了。

  

  各类温室气体的温室效应潜能

  换句话说,只要一点点额外的甲烷气体,就能在短时间内造成地球的快速升温。而综合这各方面因素,甲烷也成了是仅次于二氧化碳的第二大温室气体。

  自1750年以来,地球大气中的甲烷浓度就增加为原来的150%。这些甲烷的排放,很多都直接或间接来源于人类,例如垃圾堆埋的腐烂、石油和天然气的泄漏等,当然还包括了人类赖以生存的畜牧业。

  

  在过去,面对沉默的牛羊,人类只是想办法让它们产最多的肉、挤最多的奶。

  但今时不同往日,我们还需要想尽办法让它们放更少的屁,和打更少的嗝

  阻止某种生物打嗝放屁,这件事听起来确实挺怪异的,不过科学家们确实在行动。例如,就有人发明了一种牲畜可佩带装置——屁包(fart packs)。这可以用于收集奶牛等排放出来的气体。

  要知道,在地球上没有一样东西是废物,只是没有放对地方罢了。这种屁包会直通牛的肠道,每天能从牛身上收集到300升甲烷,这些能量足够维持一辆汽车运转24小时。

  

  除了考虑对甲烷进行废物利用,也有许多研究会从日常喂食反刍动物的饲料入手。饲料为微生物的发酵提供了底料,饲料不同也会影响微生物的能量摄取和甲烷的生成。通过调整饲料结构等方法,就能降低反刍动物肠胃道甲烷气体的排放。

  2014年以来,澳大利亚多个科研团队对海藻降低瘤胃甲烷排放做了大量研 究。他们往饲料中添加了部分海藻,发现瘤胃的甲烷排放量最少能减少20%以上,最多可减少高达99%。这项研究在当时就引起了不少关注。

  

  而更让人意思不到的是,澳洲的科学家还在研究袋鼠的胃,他们试图让这些反刍生物向袋鼠看起。

  袋鼠并非反刍动物,但袋鼠的胃部却有一类特别的细菌Wallaby Group 1,这使它们消化的最终产物不含有甲烷。所以研究人员希望将袋鼠体内的这种特殊的细菌添加到饲料中,以图培育出低甲烷排放量的牛羊。此外,袋鼠胃部微生物的消化也更加高效。如果研究成功,这或许还能帮助畜牧业省下不小的饲料费。

  不过在现下,最有效的方法应该就是建议大家少吃点肉,特别是牛肉。除了能够为地球环境作贡献以外,少吃点肉也确实能让身体更健康。

  https://www.bbc.com/news/world-europe-25922514

  https://www.independent.co.uk/news/weird-news/boeing-747-forced-to-make-emergency-landing-because-of-overheating-cows-9244340.html

  https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2606956/Now-THATS-wind-power-Cows-wear-BACKPACKS-capture-emissions-miniature-power-stations.html

  http://www.environmentalpollution.in/global-warming/short-notes-on-global-warming-potential-gwp/2000

  How much methane does a cow actually produce?.2014.10.01

  FAO.livestock′ s long shadow: environmental issues and options [R].2006

  张帆,刁其玉.畜牧业温室气体排放及其减排研究进展[J].家畜生态学报.2015孙福昱,南雪梅,唐志文,蒋林树,熊本海.饲粮营养调控减少反刍动物甲烷排放研究进展[J].家畜生态学报.2018

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