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审核专家：纪十
生物学硕士
打嗝放屁，人之常情，放在动物身上更是不奇怪。毕竟“不慎放屁”的人多少还会有点不好意思，而相比起来，动物们就“放得开”得多了。
来源丨知乎
不过即使心态放得开，动物过多放屁也不一定是个好事。在2014年初，德国的一个牛棚里就出过这么一档子事。
时间是一月末，可能因为外面的天气太过寒冷，农场的牛棚被关得严严实实，里面的90多头奶牛在温暖的室内大口咀嚼着草料，时不时随着反刍打几个嗝，或者尾巴一扬，放出一串“连环屁”。产自牛胃的甲烷充斥于空气中，搞得整个牛棚都隐隐地发出一股让人一言难尽的味道。
来源丨网络
忽然间，不知道是某个电器设备还是因为其他什么原因，牛棚里产生了静电火花，牛棚里高浓度的甲烷瞬间被引爆，只听“轰！”的一声，伴随着巨大的响声和火光，牛棚的屋顶被炸出了一个巨大的窟窿！还有不幸的奶牛惨遭飞来横祸，身受烧伤。
来源丨新浪新闻
牛屁竟然还有这样的威力，真是难以想象。据科学家们测算，一头奶牛一天能排出多至500升的甲烷。你可能会好奇，奶牛怎么会排放出甲烷气体呢？
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奶牛如何产生甲烷？
我们知道，牛是一种反刍动物。在正常的代谢过程中，胃和肠道里的微生物会帮助消化它们进食的饲料。
来源丨网络
众所周知，奶牛共有四个胃，分别为瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃。其中瘤胃体积最大，是细菌发酵食物的主要场所，甲烷就是在瘤胃中产生的。
瘤胃中有一个复杂的微生物菌群。常见的细菌有纤维素消化菌、半纤维素消化菌、淀粉分解菌、产甲烷菌等，其他微生物还包括真菌、古菌和原虫等。
二氧化碳在瘤胃中微生物和酶的催化作用下，经过一系列化学反应，使得甲烷杆菌将氢气（H2）和甲酸（HCOOH）还原成甲烷（CH4）。这是反刍动物消化产生甲烷气体的主要方式。
瘤胃甲烷生产过程中微生物之间的相互关系 来源丨网络
山东省青岛市畜牧兽医研究所研究指出，奶牛排放甲烷的量主要受其食用饲料的数量及质量的影响，并且牛的年龄、体重也影响甲烷的排放量。
来源丨动物营养学报2012,24(1):1-7，《牛甲烷排放量的估测》
甲烷作为除二氧化碳外的第二大温室气体，它的温室效应影响却是二氧化碳的23倍。联合国粮食和农业组织统计数据显示，全球范围内人类活动产生的甲烷有44%来自畜牧业。
如今，温室效应愈加严重，控制甲烷气体的排放迫在眉睫。如何能帮助奶牛减少甲烷的排放？
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减少排放甲烷的方法
因奶牛排放甲烷主要受到饲料及瘤胃消化的影响，有研究人员根据这个特点进行实验，发现在奶牛的饲料中添加一种特殊的添加剂，其甲烷的排放量会减少30%。
研究人员在饲料中添加一种叫3NOP（3-nitrooxypropanol）的添加剂，其主要作用是抑制瘤胃中酶的活性，导致酶无法和胃里的饲料产生催化反应，进而影响甲烷气体的产生。实验结果显示，相比食用不含添加剂饲料的对照组奶牛，食用添加了3NOP的奶牛排放的甲烷下降了30%，体重也有所增加，比对照组奶牛高出80%。
但是，如果要大量应用饲料添加剂，对养殖者来说成本较高，人们并不愿意使用添加剂。而英国牧民使用的饲料主要以青草为主，青草是一种容易引起发酵作用的饲料，据英国诺丁汉大学的学者菲尔·加恩斯沃西称，如果改为以玉米为主要成分的饲料的话，甲烷排放量可能降低10%。
除了改变饲料，是否还有其他的方法减少奶牛排放甲烷的量呢？
在新西兰的科学研究所附近，生活着一群看似普通的奶牛，为什么说看似普通，因为它们都接种了特殊疫苗。这种疫苗能有效的抑制奶牛胃中的一类产甲烷的微生物，防止奶牛在消耗食物的过程中产生催化反应。
来源丨360图片
在奶牛的瘤胃中，生活着一种特殊的古菌界微生物——产甲烷菌，它们约占奶牛胃中所有微生物数量的3%。
实验人员复制出和牛胃一样的无氧环境，利用基因技术，找到了这种微生物的基因序列，研制成功了可以消灭多种不同产甲烷菌的疫苗。只要打上一针，就能减少奶牛放屁，不过因为放屁过量而挨上一针，总觉得奶牛有点冤。
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能否利用奶牛的屁？
前面的这些方法只能做到减少奶牛排放甲烷的量，目前并没有方法控制奶牛不产生甲烷气体，难道只能停留在降低甲烷排放量，降低温室效应的阶段吗？
仔细一想，甲烷正是沼气的主要成分，而沼气则是一种可以利用的燃料气体。那么，是否可以把奶牛排放的甲烷利用起来呢？既解决了奶牛放屁的温室气体排放问题，又增加了额外的燃料来源，岂不美哉？
荷斯坦奶牛 来源丨维基
别说，还真有人做过这样的尝试。阿根廷是全世界最大的牛肉出口国之一，据阿根廷国家农业学院统计，牛排出的气体占阿根廷温室气体排放量的30%。
该农业学院研究了一项收集气体的技术，即在不减少牛的养殖量的前提下，将牛消化系统排出的气体转变为燃料。他们使用阀门与泵浦系统，将牛消化过程中产生的气体，通过消化道由管子输送到容器中，经过进一步处理，将甲烷从二氧化碳等气体分离出来，经压缩后变成天然气。
背负“储屁背包”的奶牛 来源丨网络
所以，如果不能避免甲烷的产生，利用收集装置，把甲烷收集起来利用，也许是不错的办法。
不过阿根廷人的这项新设计目前还没有在世界范围内推广，能否真正意义上一举解决奶牛放屁和收集燃料的问题，我们还需要拭目以待。
其实想想，奶牛也不容易，除了要为人类提供牛奶，放屁、打嗝还都要小心翼翼，万一哪天碰到火星，还会连自己带牛棚都被炸上天。
来源：数字北京科学中心
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