Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Allt fler blir medvetna om vikten av hållbar utveckling och klimatpåverkan. Metan, en potent växthusgas som bidrar till en ökad växthuseffekt är ofta i fokus. Inte sällan får idisslare bära den största skulden för det människoorsakade metanutsläppet. I idisslares våm finns nämligen mikroorganismer, metanogener, som bildar metan. Forskare har försökt hitta metoder för att reducera denna metanbildning, metanogenes, i djuret. De flesta studier rörande metanogener fokuserar dock endast på deras roll som metanbildare och mindre på om de kan ha andra egenskaper som kan vara av vikt för värddjurets hälsa och välbefinnande. Detta arbete fokuserar därför på att försöka utröna om metanogener har andra egenskaper som kan vara av vikt för djuret och vad tänkbara konsekvenser kan bli om man lyckas eliminera dem ur våmfloran. En del av de strategier som tagits fram för att minska metanogenesen i våmmen behandlas även ur ett djurvälfärdsperspektiv.

De strategier som belyses i detta arbete är kemiska inhibitorer, jonoforer (en typ av antibiotika), sekundära metaboliter, fettillskott och vaccin. Alla påverkar våmfloran på något sätt. Antingen går de direkt på metanogenerna eller indirekt genom att hämma andra mikroorganismer som lever i symbios med dem, alternativt minska tillgängligt substrat för metanogener. Alla strategierna påverkar djuret på ett eller annat sätt och de flesta har visat sig ha stora negativa följder för djuret. Dessa måste klarläggas bättre och också helst tidigare i utformningen av strategierna. Ett större fokus bör också läggas på hur lång tid de kan tänkas ha effekt, eftersom det finns en risk att mikroorganismerna anpassar sig till det nya tillskottet och strategin därför fort tappar sin verkan.

Brist på vitamin B12 och en obalans i våmfloran är exempel på tänkbara konsekvenser för värddjuret om metanogenerna reduceras. En av metanogenernas egenskaper är nämligen att bilda vitamin B12 och om de då försvinner finns risk för vitamin B12 brist. En förändrad våmflora kan medföra försämrad födonedbrytningsförmåga och mindre näring för djuret. Det skulle även medföra ett försämrat skydd mot skadliga mikroorganismer och ökad risk för sjukdomar (såsom acidos och trumsjuka). Våmfloran hjälper även till att detoxifiera födan, vilket innebär att en rubbning i floran kan få förgiftning som följd. I övrigt var det svårt att hitta andra egenskaper som metanogenerna har och det behövs därför mer forskning kring ämnet.

Utöver mer kunskap om metanogerna krävs även en djupare förståelse kring det komplexa ekosystem som våmfloran utgör, såsom det samspel och interaktioner som sker mellan mikroorganismerna, men även med värddjuret. Innan man lyckats med detta är det svårt att fullt förutspå vad dessa metanreducerande strategier kan tänkas ha för konsekvenser på djurets välfärd.

Sustainable development, climate impact and environmental awareness are hot topics when trying to stop climate change. Methane, which is a potent greenhouse gas, is often the focus of the environmental discussion. A big part of the anthropogenic methane emission comes from ruminants and therefore they often become the center of the debate. One approach to this problem has been to form different strategies that reduce the number of methanogens, which are the microorganisms that creates methane in the rumen. Most studies around methanogens focus almost solely on their ability to form methane. However, methanogens may have other abilities that can be important for the animal welfare. The aim of this paper is therefor to investigate what kind of other traits and tasks methanogens can have and how it would impact the host animal if they were diminished. The different methane emission strategies that aim to reduce methanogens are also viewed through an animal welfare perspective.

The methane emission strategies that are included in this study are chemical inhibitors, ionophores (a type of antibiotic), secondary metabolites, dietary lipids and a vaccine. They all affect the rumen microflora in some way. They either affect methanogens directly or indirectly by inhibit other microorganisms that have a symbiotic relationship with them or by reducing available methanogen´s substrate. All the strategies effect the animal one way or another and several of them can have quite severe effect on the animal. It is therefore important to more thoroughly investigate what kind of effect these strategies have on the animal and preferably earlier in the process. Another aspect that also should be further investigated is the long-term effect of the strategies. Microorganisms can adapt to new conditions and therefor there is a risk for the strategies to lose their effect.

Possible consequences for the host animal when reducing the number of methanogens in the rumen includes risk of B12 vitamin deficiency, because one of methanogens traits is to produce the vitamin. It could also lead to an unbalanced microbiota in the rumen, which could result in impaired digestive function and less energy available to the animal. An unbalanced microflora can lead to inferior protection and increase the risk of specific diseases, such as acidosis and rumen bloat. Apart from these, it has been difficult to find other traits methanogens have and therefore more research is needed.

It is also of importance to require deeper understanding about the complexity surrounding the rumens microbiota, such as the interaction between different microorganisms, but also with the host. Without this knowledge it is hard to fully comprehend what potential consequences the methane emission strategies can have to animal health and wellbeing.