Prumpa hvalir og losa þeir þá mikið af metangasi sem veldur hlýnun jarðar?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Prumpa hvalir og losa þeir þá mikið af metangasi sem veldur hlýnun jarðar?
Upphaflega hljóðaði spurningin svona:

Hvað má reikna með að hvalur (t.d. hnúfubakur) gefi mikið frá sér af metangasi, eða skaðlegum efnum fyrir andrúmsloftið? Tímaeiningin gæti t.d. verið mánuður eða ár. Við erum að tala um hvalaprump. Það væri fróðlegt að fá samanburð t.d. við nautgripi.

Langflest spendýr og fjölmörg skriðdýr prumpa og ropa. Prump og rop stafar af lofttegundum sem safnast fyrir í meltingarvegi dýra. Til gamans má benda á þennan lista sem hópur vísindamanna tók saman og gefur yfirlit yfir dýr sem prumpa, gubba og hnerra!

En af hverju allt þetta prump og rop?

Uppsöfnun lofts í meltingarvegi stafar helst af því að lífveran gleypir mikið loft en einnig vegna offjölgunar ákveðinna gerla í meltingarvegi eða vegna ófullkomins niðurbrots á fjölsykrum úr fæðu. Helstu lofttegundirnar í prumpi og ropi eru lyktarlausar; gastegundir eins og súrefni, nitur, koltvíildi (einnig nefnt koltvíoxíð), vetni og metan. Lyktin stafar helst af brennisteinssameindum sem tilteknar bakteríur mynda.

En er eitthvað skaðlegt við prump og rop?

Af þessum gastegundum er metan áhrifamesta gróðurhúsalofttegundin. Þess vegna hafa vísindamenn áhuga á að vita hversu mikið metan ólíkir dýrahópar gefa frá sér á tímaeiningu. Grasbítar eru best þekkti hópurinn, sérstaklega jórtrandi búfénaður, svo sem nautgripir og sauðfé. Einnig hefur losun á metangasi meðal villtra spendýra verið áætluð.^[1]

Að meðaltali losa grasbítar mun meira af metani en kjötætur. Ástæðan er sú að plönturnar sem þær éta eru tormeltar. Sem dæmi losar kjötæta á borð við úlf, rétt um 0,7% af metanframleiðslu jórturdýra á klukkustund.^[2] Plöntufæða gerjast að hluta í vömb jórturdýra fyrir tilstilli ákveðinna örvera, til dæmis gersveppa og frumdýra. Svo taka við svokallaðar fyrnur (fornbakteríur eða archea) og halda meltingunni áfram en við það gefa þær meðal annars frá sér metan sem aukaafurð. Fullvaxta nautgripur losar um 120 kg af metani (CH₄) á ári, kind losar um 8 kg, svín um 1,5 kg og maður rétt um 0,12 kg (mynd 1).^[3] Menn og svín eru alætur en líklega nærast svín á svínabúum meira á plöntufæðu en menn að jafnaði.

En er eitthvað sem bendir til þess að hvalir myndi mikið af metani líkt og jórturdýr?

Því miður er það ekki þekkt hversu mikið metan hvalir losa á tímaeiningu. Ástæðan er sú að það er ekki hlaupið að því að rannsaka vindgang hvala, enda dvelja dýrin neðansjávar stærsta hluta ævinnar. Gaslosunin er þar að auki alls ekki auðsjáanleg hjá hvölum.

Það má þó velta fyrir sér hvort hvalir losi metan yfir höfuð og hvort losunin sé mikil eða lítil. Við slíkar vangaveltur þarf að miða við þá þekkingu sem er til staðar um meltingarkerfi hvala og er því mikilvægt að kynnast bakgrunninum. Hvalir (Cetacea) flokkast í skíðishvali, eins og steypireyðar og hnúfubakar, og tannhvali eins og höfrunga og búrhvali. Allir tilheyra þeir ættbálki klaufdýra, af þeim er ætt flóðhesta náskyldust hvölunum. Sameiginlegur forfaðir hvala og annarra klaufdýra var landspendýr sem var grasbítur. Áður en forfeður hvala héldu til sjávar voru þeir þó farnir að nærast á dýrum og höfðu líklega sagt að mestu skilið við plöntuætulífsstílinn. Beina- og tannabygging þeirra steingerðu beinaleifa, sem hafa fundist af forfeðrum hvala, benda sterklega til þess.

Ættingjar hvala á landi, jórturdýrin, eru eins og áður kom fram plöntuætur en plöntufæða þeirra er almennt mjög rík af hinni tormeltu fjölsykru beðmi (sellulósa). Grasbítar melta beðmið með aðstoð sérhæfðra baktería sem geta brotið niður beðmi með loftfirrðri öndun í vömb, einnig hjálpa ýmis frumdýr til og gersveppir sem lifa í vömbinni. Með því að jórtra (æla aftur upp fæðunni) og merja tugguna enn betur með jöxlunum eykst niðurbrot beðmisins. Ólíkt þessum ættingjum sínum á landi nærast hvalir fyrst og fremst á fiski og allt niður í smá sviflæg krabbadýr eins og átu. Fiskur er nokkuð auðmeltanlegur en það sama er ekki hægt að segja um átuna sem hefur um sig sterka kítínskurn. Kítínið er algengt byggingarefni úr fjölsykrum sem finnst í líkömum margra sjávarhryggleysingja, sérstaklega í ytri stoðgrindum þeirra. Fjölsykrurnar sem byggja upp kítínið eru ansi tormeltar eins og fjölsykrur vanalega eru. Þeir hvalir sem helst éta sviflæg krabbadýr eru skíðishvalir, en þeir nýta skíðin til að sigta mikið magn sviflægra krabbadýra úr sjónum.

Rannsóknir hafa sýnt að náskyld spendýr, til dæmis af sama ættbálki, eru líklegri til að hafa svipaðri örveruflóru í meltingavegi þrátt fyrir að nærast á gerólíkri fæðu heldur en fjarskyldari dýr sem nærast á svipaðri fæðu. Því má ætla að einhver líkindi séu á niðurbroti fæðu í maga hvala og klaufdýra, enda af sama ættbálki. Meltingarkerfi hvala og jórturdýra eru í raun nokkuð áþekk. Líkt og jórturdýr hafa hvalir fjórskiptan maga. Þessi fjórskipting magans í aðgreindar einingar er þó ekki nákvæmlega eins og hjá jórturdýrum.

Magi hvala skiptist í formaga, botnmaga (fundic), portmaga (pyloric) og tengimaga sem er tengirými milli botnmaga og portmaga. Formaginn, sem fyrst tekur við fæðunni, er án meltingarkirtla en þar er fæðan mulin þar sem bæði tann- og skíðishvalir eru ófærir um að tyggja. Formaginn nýtist einnig sem geymsla ef hvalurinn étur mikið í einu. Komið hefur í ljós að gerjun á sér stað í formaga eins og hjá náfrændunum jórturdýrunum. Formagi jórturdýra (vömb) og hvala nýtist því báðum í meltingu á fjölsykrum en líklega nýtist formagi hvala til niðurbrots á fleiri fæðutegundum fyrir tilstilli fjölbreyttrar gerlaflóru þess magahólfs. Í botnmaga og portmaga hvala á sér svo stað frekari efnamelting fyrir tilstilli sérhæfðra meltingarkirtla.

Rannsóknir hafa sýnt að í formaga hvala er að finna flokkunarfræðilega svipaða bakteríuhópa og finnast í vömb jórturdýra. Gerlaflóra skíðishvala er þó mun áþekkari þeirri sem finnst í jórturdýrum en gerlaflóra tannhvala. Það bendir til að skíðishvalir séu líklegri til að losa meira magn af metani en tannhvalir. Það sem helst styður það er að sumir skíðishvalir hafa hátt hlutfall ákveðinna tegunda fyrna (eða fornbaktería (archae bacteria)) í meltingarvegi sínum, en eins og áður sagði framleiða þessar fyrnur metan við niðurbrot lífrænna efna. Í jórturdýrum eru einnig tilteknir gersveppir og frumdýr til staðar sem þurfa að byrja gerjunina áður en fyrnurnar geta tekið við. Ekki er ljóst hvort sama gersveppa- og frumdýrafánan finnist í skíðishvölum. Annað sem rennir stoðum undir möguleika skíðishvala til að framleiða metan er lágt hlutfall raunbaktería (proteobacteria) í meltingarkerfi þeirra en dýr með lágt hlutfall þess konar baktería eru líklegri til að framleiða mikið metan. En til að auka aftur á óvissuna er það hlutfall þessara mismunandi gerða baktería sem segir til um metanframleiðsluafköstin, frekar en heildartegundasamsetning þeirra. Raunin er sú að þetta hlutfall er verulega ólíkt milli hvala og jórturdýra á landi.

Þó svo óvissa sé enn þónokkur þykir engu að síður ljóst að skíðishvalir eru mun líklegri til að framleiða mikið metan heldur en tannhvalirnir. Líklega má rekja það til ólíkrar fæðu þar sem skíðishvalir þurfa margir að melta tormeltanlegar kítínskeljar átunnar, en til þess er gerjun mikilvæg, á meðan tannhvalir nærast mestmegnis á auðmeltanlegri fiski.

Þrátt fyrir mikla líkamsstærð er ekkert sem bendir sterklega til þess að gaslosun hvala hafi slæm áhrif á umhverfið, enda er fjöldi flestra hvalategunda langtum minni en fyrir upphaf hvalveiða. Fjölmargar dýrategundir, bæði meðal skriðdýra og spendýra, losa mikið metan samhliða meltingu fæðu sinnar. Sem dæmi losa krókódílar og risasnákar mikið af metani, einnig jarðsvín og mauraætur. Því er ljóst að metanlosun er hluti af eðlilegri hringrás kolefnis á jörðinni. Líklega eru áhrif þessara metanlosandi dýra hverfandi samanborið við þá gríðarlegu losun gróðurhúsalofttegunda sem hlýst af nautgriparækt og jarðefnaeldsneytisbruna flugvéla, bíla og verksmiðja.

Tilvísanir:

1. ^ Hackstein & van Alen, 1996.
2. ^ Crutzen, Aselmann & Seiler, 1986.
3. ^ Tate, 2015.

Heimildir:

• Hackstein, J.H.P. & van Alen, T.A. 1996. Fecal Methanogens and Vertebrate Evolution. Evolution. 50(2):559-572.
• Tapio, I. o.fl. 2017. The ruminal microbiome associated with methane emissions from ruminant livestock. Journal of Animal Science and Biotechnology. 8:7.
• Olsen, M.A. o.fl. 2000. Chitinolytic bacteria in the minke whale forestomach. Can. J. Microbiol.46:85–94.
• Olsen, M. o.fl. 1994. Digestion of herring by indigenous bacteria in the minke whale forestomach. Applied and environmental microbiology, 4445-4455.
• Crutzen, P.J. o.fl. 1986. Methane production by domestic animals, wildruminants, other herbivorous fauna, and humans. Tellus B: Chemical and Physical Meteorology, 38:3-4, 271-284.
• Sanders, J.G. o.fl. 2015. Baleen whales host a unique gut microbiome with similarities to both carnivores and herbivores. Nature Communications, 6:8285.
• Herwig, R.P. 1984. Baleen whales: preliminary evidence for forestomach microbial fermentation. Applied and Environmental Microbiology, 47(2):421–423.

Myndir:

• The Role of Animal Farts in Global Warming (Infographic). Höfundur myndar: Karl Tate. (Sótt 24.5.2019).
• Humpback whales in the singing position. Humpback… | Flickr. NOAA Photo Library. Höfundur myndar: Dr. Louis M. Herman. (Sótt 3.6.2019).

...