وجدت دراسة أن إضافة الطحالب الحمراء Asparagopsis taxiformis إلى علف العجول يقلل من انبعاثات الميثان دون الإضرار بالصحة أو معدل النمو - وهو ما يمثل إمكانية لأداة سريعة في مكافحة أزمة المناخ
نوجا كارمون، معهد ديفيدسون، الذراع التعليمي لمعهد وايزمان للعلوم
اكتشف الباحثون وسيلة مدهشة لمكافحة أزمة المناخ - مكمل غذائي فريد من نوعه يعتمد على الأعشاب البحرية الحمراء. في دراسة جديدة وقد وجد أن إضافة التسارع نباتات الهليون أدت إضافة طحالب إلى علائق الماشية إلى خفض انبعاثات غاز الميثان (CH4) بنسبة تقارب 40%، دون أن يكون لها تأثير سلبي على صحة الماشية أو معدل نموها. وقد تم اختيار هذه الطحالب تحديدًا بعد في الدراسات السابقة وُجد أنه يحتوي على جزيئات قادرة على تثبيط إنتاج الميثان في الجهاز الهضمي للمجترات. قد يُوفر هذا الاكتشاف أداةً مهمةً للحد من الأثر البيئي للزراعة الحيوانية، وهي من الصناعات الرائدة في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
يؤدي تزايد الطلب على اللحوم ومنتجات الألبان عالميًا إلى توسع الزراعة الصناعية وزيادة هائلة في عدد قطعان الماشية ومزارع الألبان. ووفقًا لمنظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو)،(منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعةحوالي 14.5% من إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري الناتجة عن النشاط البشري تأتي من تربية الماشية، ويُعدّ الميثان (CH4) المكون الرئيسي لهذه الانبعاثات. وهو غاز دفيئة ذو قدرة عالية على حبس الحرارة، مما يجعله عاملاً رئيسياً في تسريع عمليات الاحتباس الحراري العالمي.
المصدر: دينيس رابيلنج، iNaturalist
من أين يأتي غاز الميثان؟
السليلوز مادة نباتية غنية بالطاقة، تتكون من سكريات مرتبطة بروابط كيميائية. ولتفكيك هذه الروابط، يلزم إنزيم السليلوز؛ ولأن الطيور المهاجرة لا تعرف كيفية إنتاجه، فإنها تستخدم جهازًا هضميًا معقدًا يُشكل موطنًا للكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والفطريات والعتائق، وهي كائنات حية وحيدة الخلية قديمة تشبه البكتيريا. في عمليات التخمير، يتحول السليلوز إلى سكريات أبسط، تُشكل بدورها مصادر طاقة للحيوان. وفي الوقت نفسه، تتشكل نواتج إضافية، مثل الأحماض العضوية وثاني أكسيد الكربون والميثان، والتي تُطلق في الغلاف الجوي كمنتج ثانوي.
يُنتج الميثان بواسطة العتائق من مجموعة تُسمى الميثانوجينات، في عملية كيميائية حيوية تُسمى تكوين الميثان. يلعب إنزيم MCR (مختزل ميثيل-كوإنزيم إم) دورًا هامًا في هذه العملية، إذ يُحفز التفاعل الكيميائي الذي يُطلق جزيء الميثان في الغلاف الجوي. تُعد هذه العملية بالغة الأهمية للطيور المهاجرة لاستخلاص الطاقة من غذائها، وتؤدي إلى إطلاق كميات كبيرة من الميثان من أمعائها الهضمية عبر أفواهها وأنوفها وفتحات شرجها. إن تأثير الانبعاثات على الاحتباس الحراري يجعل تقليل انبعاثات الميثان في الزراعة مهمةً ملحةً في مواجهة أزمة المناخ.
وفي دراسة نشرت العام الماضيقام الباحثون بفحص تأثير مكمل غذائي مصنوع من الطحالب أ. تاكسيفورميس حول انبعاثات الميثان من عجول الأبقار. شملت التجربة 24 عجلاً من فصيلتي واغيو وأنغوس، قُسِّمت عشوائياً إلى مجموعتين: مجموعة تجريبية تلقت مُكمِّل الأعشاب البحرية، ومجموعة ضابطة لم تتلقَّها. أُضيفت الأعشاب البحرية إلى النظام الغذائي للمجموعة التجريبية على شكل حبيبات مجففة أُضيفت إلى حصصها الغذائية اليومية. لمدة عشرة أسابيع، راقب الباحثون كمية الطعام التي تناولتها العجول، ومعدل نموها، وانبعاثات الغازات. أشارت النتائج إلى انخفاض متوسط بنسبة 40% تقريباً في انبعاثات الميثان لدى عجول المجموعة التي تلقت المُكمِّل، دون أي آثار سلبية على معدل النمو أو استهلاك الغذاء.
تعتمد آلية عمل الطحالب على تثبيط نشاط إنزيم MCR، المسؤول عن المرحلة النهائية في عملية إنتاج الميثان في الماشية. تحتوي الطحالب على مركبات البروم، وأهمها مادة فعالة تُسمى البروموفورم، والتي ترتبط بالموقع النشط للإنزيم. تتنافس مركبات البروم مع الجزيئات التي من المفترض أن ترتبط عادةً بالموقع النشط للإنزيم، مما يُعطل نشاطه. النتائج هو تثبيط النشاط الكيميائي للإنزيم، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في كمية غاز الميثان المنبعثة.
تشير الدراسة إلى طريقة مبتكرة لخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من الزراعة، مع الحفاظ على الإنتاجية الزراعية والقدرة على تلبية الطلب المتزايد على اللحوم ومنتجات الألبان عالميًا. إذا تم استغلال إمكانات أ. تاكسيفورميس وإذا تم تنفيذ هذا الحل على نطاق تجاري، فيمكن تنفيذه على نطاق عالمي، مما يقلل بشكل كبير من انبعاثات غاز الميثان من نباتات المجترات.
المواد الموجودة في الطحالب تُثبِّط نشاط الإنزيم الذي يُحفِّز إنتاج الميثان بواسطة الكائنات الدقيقة. تأثير تغذية الطحالب الحمراء على التجمعات الميكروبية في أمعاء الماشية | من ماكغورين وآخرون، ٢٠٢٣
التحرك نحو مستقبل أخضر: الحد من انبعاثات غاز الميثان من خلال العلم والسياسة
في السنوات الأخيرة، برز اتجاه عالمي لتطوير حلول مبتكرة للحد من انبعاثات الميثان، لا سيما في مجال الزراعة وتربية المجترات. ولا تُعدّ الطحالب الحمراء أول الحلول المقترحة في هذا المجال: شهر أظهرت دراسة أجريت عام ٢٠١٦ أن استخدام جزيء ٣-نيتروأوكسي بروبانول (٣-NOP) قلل إنتاج الميثان بنحو ٣٠٪ في عملية الهضم لدى الأبقار والأغنام. وقد بدأ تسويق هذا الجزيء تجاريًا في السنوات الأخيرة تحت اسم ملف BovaerPDFفي عام ٢٠٢٢، حصل هذا المنتج على موافقة الجهات التنظيمية لاستخدامه في تغذية الأبقار الحلوب في الاتحاد الأوروبي وفي عدة دول أخرى مثل تشيلي والبرازيل وأستراليا؛ إلا أن تطبيقه لا يزال محدودًا نظرًا لاعتبارات اقتصادية وتنظيمية ولوجستية. تُبيّن هذه الحلول الكيميائية الحيوية كيفية استخدام المناهج العلمية والتكنولوجية لمواجهة تحديات المناخ مع الحفاظ على الأمن الغذائي العالمي.
بالإضافة إلى النهج التكنولوجي، تتخذ دولٌ مختلفة خطواتٍ تكميليةً للحد من تأثير تربية الماشية على المناخ. على سبيل المثال، قررت الدنمارك مؤخرًا فرض ضريبة على انبعاثات غاز الميثان من الماشيةإلى جانب مبادرات استعادة التربة الطبيعية. تُبرز هذه الخطوات الالتزام المتزايد بإيجاد توازن بين متطلبات الزراعة الحديثة والحاجة المُلِحّة لمعالجة آثارها البيئية.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
