Замена небольшой части пищи для скота, свиней и кур на белковые продукты жизнедеятельности микробов поможет снизить сельскохозяйственные выбросы парниковых газов на семь процентов, сообщают ученые в журнале Environmental Science & Technology. К такому выводу они пришли на основе компьютерной симуляции.
Главными виновниками глобального потепления сегодня считаются парниковые газы. Повышение их концентрации в атмосфере за последнее столетие привело к заметным изменениям климата — прошедший 2017 год вошел в тройку самых жарких в истории. Одним из источников парниковых газов является сельское хозяйство. Вырубка лесов для увеличения площади пахотных земель приводит к исчезновению поглотителей углекислого газа, а в результате удобрения почвы азотом образуются оксид азота и аммиак, которые могут вызвать тропосферный смог или разрушение озона.
Авторы новой работы под руководством Илже Пикаара (Ilje Pikaar) решили выяснить, как повлияет сокращение количества корма для скота, кур и свиней на выброс парниковых газов. Для этого они предложили заменить злаки (масличные культуры и бобовые) на белок одноклеточных организмов. Это белковые продукты, которые производятся монокультурой микроорганизмов, например дрожжами, бактериями или грибками, и используются в качестве пищевых добавок к рациону животных. Для их получения может быть использован углекислый газ, метан, а также сахар и крахмал.
Ученые провели компьютерную симуляцию, в которой заменили часть корма для животных на белок одноклеточных. Она охватывала период до 2050 года. Для производства 2-4 килограммов белка на кубометр за час ученые предложили использовать биореакторы, аналогичные тем, что применяются в пищевой промышленности. В общей сложности группа Пикаара проанализировала 48 сценариев, в которых рассматривались различные питательные среды для микроорганизмов и условия — например, полная или частичная замена злаков на белок.
Согласно расчетам, к 2050 году удастся отказаться от 10-19 процентов растительного корма в пользу белка одноклеточных организмов, и это позволит снизить сельскохозяйственный выброс парниковых газов в атмосферу на семь процентов. Выброс метана при этом уменьшится на восемь процентов, а площадь пахотных земель — на 6 процентов. Авторы отмечают, что технологии, которые позволяют производить белок в промышленных масштабах, существуют уже сегодня. Исследователи надеются,что польза для климата бактериальных белков заставит государства обратить внимание на эту технологию.
Еще одним источником парниковых газов считается международный туризм. Его углеродный след в 2013 году составил примерно 3,9 гигатонн эквивалентов CO2.
Кристина Уласович
Вокруг нор этих хищников растения выше и гуще
Канадские ученые подтвердили, что песцы являются экосистемными инженерами. Анализ спутниковых снимков показал, что вокруг нор этих хищников формируются участки с повышенной продуктивностью растений. Они возникают за счет того, что песцы удобряют и разрыхляют почву. Как отмечается в статье для журнала Ecosystems, о существовании песцовых садов известно уже давно — однако с помощью снимков из космоса удалось развеять последние сомнения в том, что они реальны. Некоторые животные оказывают значительное влияние на окружающую среду вокруг себя. Например, крупные травоядные поддерживают существование равнин, не давая им зарастать деревьями и кустарниками, бобры строят запруды, а австралийские вараны роют норы, в которых селятся десятки видов позвоночных. Таких животных называют экосистемными инженерами. Песцы (Vulpes lagopus) тоже относятся к их числу. Зоологи давно заметили, что вокруг нор этих хищников растительность гуще и выше, чем в остальной тундре. Такие участки называют песцовыми садами. Они возникают благодаря тому, что песцы обогащают почву вокруг своих убежищ питательными веществами из мочи, помета и остатков пищи и разрыхляют ее во время рытья нор. В результате здесь формируются особенно благоприятные условия для роста растений. При этом убежища песцов нередко используются многими поколениями этих животных на протяжении сотен лет, что усиливает их влияние на экосистему. Команда специалистов под руководством Шона Джонсона-Байса (Sean M. Johnson-Bice) из Университета Манитобы решила подробнее изучить песцовые сады с помощью изображений со спутниковых снимков. В частности, исследователи хотели проверить, действительно ли песцы повышают продуктивность растений или просто селятся на участках, где она уже высока. Авторы сосредоточили внимание на территории площадью 1200 квадратных километров в канадском национальном парке Вапуск, которая находится на западном берегу Гудзонова залива. Здесь расположены 84 норы песцов. Проанализировав спутниковые снимки региона, Джонсон-Байс и его соавторы пришли к выводу, что песцы предпочитают рыть норы в лишенной растительности или покрытой травянистой растительностью местности на возвышенностях у побережья. А вот заболоченных участков они избегают. На следующем этапе исследователи сравнили продуктивность растительности в 84 песцовых садах; на 84 идеально подходящих для песцов, но не заселенных ими участках тундры (далее — референсных); а также на 84 случайных участках тундры. Для этого они рассчитали вегетационный индекс данных участков по снимкам, сделанным в течение вегетационного периода с середины июня по конец сентября 2019-2021 годов. В результате выяснилось, что максимальная продуктивность растительности вокруг песцовых нор достоверно выше, чем на референсных участках, которые хорошо подходят этим хищникам, но не заселены ими. Интересно, что на случайных участках тундры максимальная продуктивность также оказалась выше, чем на референсных. Авторы объясняют данную закономерность тем, что песцы выбирают для жилищ низкопродуктивные территории. Продуктивность в песцовых садах была выше, чем на референсных участках, на протяжении почти всего вегетационного сезона. Хотя участки вокруг нор песцов не становились зелеными раньше и не оставались зелеными дольше, чем референсные участки, весной растительность здесь, судя по всему, развивалась с более высокой скоростью. Авторы также подтвердили, что продуктивность растений в пределах 20 метров от песцовых нор выше средней продуктивности растений в пределах 250 метров от них. На референсных и случайных участках эта закономерность не наблюдалась. При этом связи между продуктивностью растительности вокруг логова и репродуктивным успехом живущих в нем песцов в 2011-2021 году выявить не удалось. Результаты исследования демонстрируют, что песцы не селятся на участках с пышной растительностью, а повышают продуктивность растительности вокруг своих нор. Таким образом, их можно с уверенностью называть экосистемными инженерами. Поскольку эти хищники поколениями используют одни и те же норы, эффект от их деятельности накапливается с годами. Благодаря этому высокопродуктивные участки вокруг песцовых нор сохраняются независимо от того, насколько высок репродуктивный успех их хозяев в течение нескольких лет. В будущем авторы надеются выяснить, как быстро песцовые сады возникают вокруг новых нор и как быстро исчезают после того, как нора покинута. Песцы — коренные обитатели тундр. А вот канадские бобры (Castor canadensis) расселились сюда недавно благодаря климатическим изменениям — и уже начали преобразовывать местные экосистемы. Ученые обнаружили, что на северо-западе Аляски вблизи водоемов, в которых замечены следы деятельности бобров, на 51 процент больше точек эмиссии метана, чем возле водоемов, которые они не трогали. Это может свидетельствовать о деградации многолетней мерзлоты из-за подтопления.