Usurp the burp:Hvordan tang kan hjælpe med at bremse ko bøvser (og deres emissioner)

Landbrugs- og havforskere ved University of California er gået sammen om at bekæmpe en af ​​de største kilder til metan-emissioner i Californien:kobøvser.

Forskere har fundet ud af, at en bestemt art af rødalgetang, Asparagopsis taxiformis, producerer en forbindelse, der kan standse kvægproduktionen af ​​metan, en kraftig drivhusgas, der er 30 gange mere potent end CO2. Dette er vigtigt, fordi mere end halvdelen af ​​alle metan-emissioner i Californien kommer fra husdyr, primært fra statens 1,8 millioner malkekøer, når de bøvser, ånde ud, prutte og producere gylle. Af disse kvægrelaterede emissioner, bøvser fylder mest, tegner sig for omkring 95 % af den metan, der frigives til miljøet.

Da Scripps Institution of Oceanography ved UC San Diego havøkolog Jennifer Smith læste om et nyligt UC Davis-studie, der involverede Asparagopsis, hun var fascineret. Med en baggrund i marin botanik, specifikt fykologi - studiet af tang og alger - Smith er meget fortrolig med Asparagopsis. Faktisk, hun huskede at have set nogle af de røde alger vokse tilfældigt i en tank ved Scripps' Experimental Aquarium, et forskningsanlæg forsynet af havvand pumpet ind fra enden af ​​Scripps Pier.

Igangværende forskning ledet af landbrugsforskere ved UC Davis har fundet ud af, at tilsætning af kun en lille mængde Asparagopsis-tang til kvægfoder kan dramatisk reducere metan-emissioner fra malkekøer med mere end 50 procent. Disse foreløbige resultater er lovende, men stadig meget lidt vides om, hvorvidt det er muligt at dyrke nok tang til at imødekomme de potentielle krav fra husdyrindustrien.

Søger en mulighed for samarbejde, i efteråret 2018, Smith nåede ud til Ermias Kebreab, en dyrevidenskabsprofessor ved UC Davis og leder af tangstudiet. Smith var interesseret i at prøve at dyrke Asparagopsis i laboratoriet - noget som aldrig er blevet gjort før - og udforske dyrkningen af ​​denne røde alge i større skala. Kebreab svarede næsten øjeblikkeligt, og snart fandt Smith sig selv i gang med et tang passionsprojekt fyldt med potentiale.

"Jeg er virkelig begejstret for alle de forskningsmuligheder, der ligger forude for i det væsentlige at forstå kompleksiteten af ​​denne smukke røde tang og for at prøve at forstå, hvordan vi kan bruge den til at afbøde metanproduktionen i kvæg, sagde Smith, lektor ved Center for Marine Biodiversity and Conservation på Scripps.

Smith er kendt for sin forskning i koralrev, især hendes arbejde med 100 Island Challenge-projektet, der har til formål at kortlægge og indsamle koralrevsdata fra øer rundt om i verden. Men hun har også erfaring med tangdyrkning gennem sit arbejde med California Seaweed Company, en startup, som hun leder sammen med den tidligere studerende Brant Chlebowski, der søger at bæredygtigt dyrke kulinariske tang af høj kvalitet.

Hun er udmærket klar over de udfordringer, hun vil møde med sit seneste foretagende.

"Asparagopsis er en kompliceret tang, og man ved lidt om dens biologi, så det giver en masse muligheder fra et videnskabeligt perspektiv, og det er ikke noget, vi bare kan begynde at skalere i morgen, " sagde Smith. "Vi har meget arbejde at gøre for at lære mere om dens biologi, fysiologi og økologi, før vi kan udvikle en model for skalering af dyrkning."

Opfyldelse af et 2030-mål

UC Davis undersøgelse blev foranlediget, delvis, ved vedtagelsen af ​​en nylig californisk lov, der pålægger mælkeproducenter og andre producenter at reducere metan-emissionerne med 40 procent inden 2030. Da virksomheder og landmænd leder efter overkommelige og effektive metoder til at begrænse metan-emissionerne, der har været øget interesse for en potentiel tangløsning.

"Vi bad Jen om at slutte sig til os, fordi vi havde brug for en havbiolog til at arbejde på, hvordan man bedst kan dyrke tangen og opskalere produktionen, " sagde Kebreab, Sesnon Begavet Chair i Institut for Husdyrvidenskab ved UC Davis. "Når vi viser dets potentiale, vi forventer stor efterspørgsel, så vi er nødt til at begynde at arbejde på at imødekomme denne efterspørgsel – og Jen ville være afgørende for succesen med denne teknologi."

Kort efter hendes første samtale med Kebreab, Smith gik tilbage til det eksperimentelle akvarium på jagt efter den "pink scuzzy" tang, hun havde set der to år tidligere. Til hendes glæde, det var stadig i akvariet, vokser sig stærk. I de sidste par måneder, hun har brugt disse indledende prøver til at dyrke tangen, svarende til den måde, sukkulenter kan formeres fra et enkelt afklip.

Asparagopsis-prøverne, der nu er anbragt i Smith Lab, præsenteres i et blændende udvalg af boblende kolber fyldt med, hvad der ligner små lyserøde pom poms, der bevæger sig vildt rundt. Disse små lyserøde kugler er faktisk alger i sporofytfasen af ​​vækst; blot en af ​​de tre faser, der eksisterer i denne alges livscyklus. Smith er især interesseret i at arbejde på tangen i denne mindre fase, fordi hun har set nogle af prøverne fordobles i størrelse på mindre end en uge.

Lige nu, hun forsøger at finde det "søde sted", hvor tangen vokser i højeste hastighed, samtidig med at dens koncentration af bromoform øges - den forbindelse, der er ansvarlig for at forstyrre de enzymer, der danner metan i en ko's tarm.

Smith har også udført en række eksperimenter for at forstå, hvordan den kemiske sammensætning og væksthastigheder af tangen ændrer sig under forskellige laboratorieforhold, herunder temperatur og lys, koncentration af næringsstoffer, og CO2-koncentration.

For at sikre rene kulturer, hun bruger ikke flow gennem havvand, da dette har potentialet til at bringe "blaffere, "potentielt skadelige havdyr eller forurenende stoffer, der kan tilsmudse prøverne.

Smith bemærker, at ingen nogensinde har fuldført livscyklussen for Asparagopsis i fangenskab, og der er meget arbejde at gøre for at se, om dyrkning af denne røde alge er mulig i større skala.

Sådan dyrker du tang i massevis

Asparagopsis taxiformis er en subtropisk art hjemmehørende i steder, herunder Australien og Hawaii-øerne, men det findes også i områder længere nordpå, inklusive Baja California, Mexico og forskellige steder ud for det sydlige Californien, herunder San Diego og Catalina Island.

Den tørrede tang brugt til UC Davis undersøgelsen blev høstet i naturen fra Australien, hvor det er mest. Det er muligt, at i fremtiden, forskere ved UC Davis kan bruge tangprøver dyrket af Smith i hendes undersøgelser, men hun bemærker, at der er en grænse for, hvad et laboratorium kan producere.

"Jeg tror ikke, at jeg personligt vil dyrke al den tang, der skal fodre alle køerne, men jeg vil bestemt gerne bidrage til teknologiudviklingen, tilgangene og finde den mest effektive og bæredygtige måde at gøre det på, sagde Smith.

I den nærmeste fremtid, Smith planlægger at indsamle forskellige populationer af Asparagopsis fra andre steder ved Californien, så hun kan have forskellige genetiske stammer, der vokser i laboratoriet. Hun er også involveret i en anden kollaborativ tangundersøgelse, hvor videnskabsmænd vil sekventere genomet af 12 forskellige typer tang, en af ​​dem er Asparagopsis.

Hendes langsigtede mål er at forstå den mest effektive og kulstofnegative måde at bevæge sig fra at dyrke tang i laboratoriet til at dyrke det udenfor i store tanke, eller potentielt endda i det åbne hav, et foretagende, hun mener, er meget længere hen ad vejen. Men for nu, Smith siger, at arbejde med landbaseret dyrkning er vejen at gå.

Smiths nuværende arbejde med Asparagopsis-dyrkning er et one-woman show, men hun planlægger snart at udvide sit forskerhold. Hun er drevet af muligheden for at bidrage til forskning, der kan have varig indvirkning på miljøet. I modsætning til CO2, som dvæler i atmosfæren i hundreder til tusinder af år, metan har en relativt kort levetid på omkring 10 år, hvilket betyder, at ændringer foretaget i dag kan få indflydelse i den nærmeste fremtid.

"Muligheden for potentielt at styre metan-emissioner fra kobøvser havde aldrig rigtig været på bordet, " sagde Smith. "Men med dette usædvanlige samarbejde - en havbiolog, der arbejder med husdyrindustrien og husdyrforskere - kan vi have indflydelse på drivhusgasemissioner. Det er et vanvittigt ægteskab af tre totalt forskellige videnskabsområder, og jeg er bare virkelig begejstret for at være en del af det."