Ruminantlarda Metan Emisyonunu Azaltmak için Kullanılan Besleme Yöntemleri

Transkript

1 Ruminantlarda Metan Emisyonunu Azaltmak için Kullanılan Besleme Yöntemleri Yavuz Meral 1, Hakan BİRİCİK 1 Özet Artan dünya nüfusu ve bunun sonucu olarak yükselen toplam hayvansal gıda tüketimine paralel olarak hayvansal üretiminin boyutları da gün geçtikçe büyümektedir. Günümüzde dünya üzerinde verimi için bakılan 20 milyardan fazla hayvan bulunmaktadır. Bunlardan yaklaşık 1.4 milyarını sığır popülasyonu oluşturmaktadır. Dünya çapında ortalama et üretimi son 20 yılda %60 oranında artmış, günlük ortalama et tüketimi neredeyse 100 gr/gün' e yükselmiştir. Ancak üretimin bu denli büyümesi, üretilen hayvansal kaynaklı atık madde miktarı ve sera gazı salınımı da gün geçtikçe artmakta ve günümüzün önemli sorunlarının başında gelen küresel ısınmayı teşvik etmektedir. Bu nedenle son yıllarda bilim adamları, hayvansal üretim sırasında ortaya çıkan ve sera gazlarının en önemlilerinden biri olan metan gazının salınımını azaltma stratejileri üzerine yoğunlaşmışlardır. Bu derlemede, ruminantlar tarafından doğaya salınan metan gazının miktarını baskılamak için kullanılabilecek besleme stratejileri ele alınmıştır.. Abstract Animal production is growing rapidly concordantly to animal based food consumption as a result of increasing world population. At present, there are more than 20 billion of production animals and cattle population is constituted around 1.4 billion of total production animal population. Average meat production increased by %60 in the last 20 years and average meat consumption increased to 100 grams per day worldwide. However, such a growth in the animal production industry resulted with increased production of animal based waste and green house gases which causes one of today's major problem "global warming". Consequently, in recent years scientist focused on reduction strategies of methane emission which is one of the most important green house gases and emerged during animal production. Present review is focused on feeding strategies which may help reducing the emitted methane amount by ruminants. Giriş Hayvansal üretimin büyük bir endüstri haline gelmesiyle birlikte atmosferdeki sera gazları miktarında önemli artışlar kaydedilmiştir (1). İnsan kaynaklı sera gazları içerisinde bulunan karbon dioksit, metan, azot oksit ve diğer gazların toplam sera gazı emisyonu içerisindeki oranları sırasıyla %74, %16, %9 ve %1 dir. Sektörler açısından incelendiğinde ise tarım, enerji, atık ve sanayi sektörlerinin sırasıyla küresel metan emisyonuna katkıları %50.6, %28.7, %20.6 ve %0.1 olarak belirlenmiştir. Küresel çapta doğaya salınan metan gazının en büyük kaynağı tarım sektörüdür. Atmosferdeki metan gazı miktarı son birkaç yüzyılda iki katına çıkmıştır ve metanın küresel ısınma potansiyeli karbondioksit gazının 21 katıdır (2). Bu artış ivmesi ile gelecek 30 sene içerisinde metan gazının, küresel ısınmadaki sera gazı etkisinin %15-17 sinden sorumlu olacağı tahmin edilmektedir (1). Metan gazı ruminantların sindirim sisteminde meydana gelen fermantasyon sonucu ortaya çıkmakta ve doğaya salınmaktadır. Hayvan besleme alanındaki araştırmacıların, metan emisyonunu azaltma stratejileri üzerine yoğunlaşmalarının önemli bir sebebi de metan gazının sindirim sisteminden atılması ile kaybedilen enerjidir. Fermantasyon sonucu ortaya çıkan metan gazının doğaya salınımı ile yemle alınan brüt enerjinin %2-12 si kaybedilmektedir (3). Bunlara ek olarak uluslar arası ortamda iklim değişikliği ve küresel ısınma konusunda mücadeleyi hedefleyen en önemli çerçeve olan Kyoto Protokolü'ne göre bu protokolü imzalayan ülkeler toplam sera gazı emisyonlarını 1990 yıllarındaki seviyelere çekmek durumundadırlar. Türkiye, Kyoto Protokolü' nü 30 Mayıs 2008 de imzalayacağını açıklamış ve 05 Şubat 2009 da resmen imzalamıştır (4). Sonuç olarak metan emisyonunun hem küresel ısınmayı arttıran etkileri hem de ruminantlarda yemle alınan enerjide kayba neden olması sebebi ile enterik metan üretiminin baskılanması için geliştirilen besleme stratejilerini ön plana çıkarmaktadır. Rumende Metan Gazı Oluşumu; Yemlerin rumende anaerobik fermantasyonu, buraya yerleşmiş ve ruminantla simbiyotik bir ilişki içerisinde olan mikroorganizmalar sayesinde olmaktadır. Bu sindirim sonucunda oluşan uçucu yağ asitleri (UYA) rumen epitelinden hızla emilmekte ve hayvanın enerji ihtiyacının yaklaşık % 50-75'ini karşılamaktadır (5). Karbonhidratların mikrobiyel sindirimi son ürünleri arasında UYA dışında su, hidrojen iyonları, karbondioksit (CO 2 ) ve metan da bulunmaktadır (6). Fermantasyon sırasında oluşan UYA diğer son ürünlerin fermantasyon yolları (7) ve metan üretimi kat sayıları (8) Tablo-1 de verilmiştir. 310

2 Tablo-1: Şekerin farklı fermantasyon yolları ile üretilen son ürünler ve çeşitli fermantasyon yollarının metan üretim katsayıları Şekerin fermantasyon yolları Karbonhidratların farklı fermantasyon yollarının metan üretim katsayıları (CH 4 / glikoz) *C 6 H 12 O 6 + 2H 2 0 2C 2 H 4 O 2 (asetat) + 2CO 2 + 8H *C 6 H 12 O 6 + 4H 2C 3 H 6 O 2 (propiyonat) + 2H 2 O *C 6 H 12 O 6 C 4 H 8 O 2 (bütirat) + 2CO 2 + 4H *CO 2 + 8H CH 4 + 2H 2 O Hidrojen iyonlarının metanojenik (metan üreten) bakterilerce kullanımı rumendeki mikrobiyal sindirimin devamlılığı açısından çok önemlidir. Çünkü rumende oluşan yüksek hidrojen iyonu konsantrasyonlarında glikoliz reaksiyonu esnasında redükte olan (indirgenen) NADH (nikotinamid adenin dinükleotid)'in tekrar yükseltgenmesi (oksidasyonu) mümkün olmamakta, böyle bir durumda metabolizma ruminant için zararlı olan istenilmeyen bir metabolik yola girerek etanol ve laktik asit üretimi yönüne kaymaktadır (6). Bu durum da subaku rumen asidozisine neden olabilmektedir. Rumende gerçekleşen metan oluşumu, rumen koşullarından (fizyolojik ve kimyasal), rasyondan, hayvan türünden, rumen içeriğinin geçiş hızından, rumen uçucu yağ asidi profilinden ve ph' sından etkilenmektedir (9). Metan Emisyonunun Azaltılmasında Kullanılan Besleme Stratejileri A. Rasyona bağlı besleme stratejileri 1) Rasyondaki Karbonhidrat Kaynağı: Rasyonun içerdiği karbonhidrat kaynağı, fermantasyon sonucu üretilen UYA oranlarını modifiye ederek üretilen metan miktarını da etkilemektedir. Örneğin, şeker ve nişasta içeriği yüksek yemler ile beslenen hayvanlarda, fermentasyon sonucu oluşan toplam UYA içerisinde propiyonik asit konsantrasyonu yüksek iken, yapısal karbonhidratlarca zengin kaba yemlerin fermantasyonu sonucu asetik asit oranı yüksek olmaktadır. Bu nedenle konsantre yemlerce zengin beslenen hayvanlarda metan emisyonu azalmaktadır (3). Benchaar ve ark. (10) rasyonda yapısal karbonhidratlar yerine, yapısal olmayan karbonhidratların kullanımı sonucunda metan emisyonunun %17 düzeyinde azaltılabileceğini bildirmişlerdir. Rasyonda kullanılan dane yemin oranı kadar çeşidi de önem arz etmektedir. Angus düveleri üzerinde yapılan bir çalışmada mısır veya arpa ağırlıklı rasyonların metan emisyonu üzerine olan etkileri araştırılmıştır (11). Bu çalışmada, kuru madde esasına göre %90 düzeyinde konsantre yem içeren (%80 mısır veya buğday) mısır ağırlıklı beslenen hayvanlarda (9.2 g/ kg tüketilen kuru madde) buğday ağırlıklı rasyonlar ile beslenen hayvanlara (13.1 g/ kg tüketilen kuru madde) kıyasla daha düşük metan emisyonu ile sonuçlanmıştır (P<0.05). Çalışmanın sonuçlarına göre, mısırın rumende daha yavaş yıkımlanmasının yanı sıra rumen ph sıda metan emisyonu üzerinde etkilidir. Çünkü rumen ph sının 6 nın altına düşmesi, metanojenik bakteriler için toksik etki yaratmaktadır (12). Bu ve buna benzer çalışmaların sonuçlarına göre rasyondaki nişasta kaynağı metan üretimini etkilemektedir. Yapısal olmayan karbonhidratlardan bir diğeri olan şekerler ise ruminal metan üretimini arttırmaktadır. Bu durumun nedeni, şekerlerin fermantasyonu sonucu propiyonattan çok bütiratın oluşması ve aynı asetat gibi ortama, metan üretimind kullanılabilecek hidrojen sağlamasıdır. Yapılan çalışmalara göre sükrozun rumende sindirilmesi sonucu, glikoz ve fruktoza kıyasla daha fazla metan üretilmektedir. Bu nedenle melas düzeyi yüksek rasyonlarda metan üretimi artmaktadır (13). Rasyonda bulunan kaba yem kaynağı da metan emisyonu üzerine etkilidir. Baklagil kaba yemleri ile beslenen hayvanlarda metan üretimi, buğdaygil kaba yemleri ile beslenen hayvanlara kıyasla daha düşüktür. Çünkü, baklagil kaba yemlerinde yapısal karbonhidrat miktarının daha düşük olması ve rumen geçiş hızının artması nedeniyle daha fazla propiyonat üretiminin gerçekleşmesidir (3). Aynı zamanda kuru kaba yemler ile beslenen hayvanlara kıyasla, silaj ile beslenen hayvanlarda metan üretimi azalmaktadır. Bunun sebebi ise kuru otlara kıyasla, silajın rumende fermantasyonu sırasında daha az asetik asitin oluşmasıdır (9). Hassanat ve ark. mısır silajı ve yonca silajı ile beslenen süt sığırlarında rasyonda mısır silajı miktarının artması ile metan üretiminin düşüştüğünü bildirmişlerdir (14). Bunlara ek olarak, kaba yemlerin işlenmesi (parçalama, öğütme, peletleme, kimyasallar ile muamele gibi) rumen geçiş hızının artmasına bağlı olarak yapısal karbonhidrat sindiriminin azalması sonucu metan üretimini %20-40 düzeyinde azaltmaktadır (3). Hindrichsn ve ark (13) yaptıkları çalışmada, lignin oranı yüksek bazı yem hammaddelerinin de metan emisyonunu baskıladığını, bu durumun lignini rumende sindirilememesinden dolayı asetik asit formasyonunun az olması ile açıklamışlardır. Bunula beraber araştırmacılar, metan üretimini en çok baskılayan karbonhidrat formunun asit deterjan lignin 311

3 (ADL) olduğunu çünkü rasyonda ADL miktarı arttıkça organik madde sindirilebilirliğinin azalmasıyla beraber metan üretiminin de azaldığını bildirmişlerdir. (13) 2) Kuru Madde Tüketimi ve Yemleme Sıklığı: Kuru madde tüketiminin artması, rumen geçişi hızını arttırmakta ve yem hammaddelerinin rumende kalış süresini kısaltmaktadır. Böylece hem artan geçiş hızı ile hem de rumende bulunan diğer mikroorganizmalar ile yarış içerisinde oldukları için metanojen bakterilerin kullanacağı substrat miktarı azalmaktadır. Buna ek olarak geçiş hızının artması rumende üretilen toplam UYA içerisinde propiyonik asit oranını arttırmakta ve üretilen hidrojenin propiyonat üretiminde kullanılmasını sağlamaktadır. Yapılan çalışmalar sonucunda, katı ve sıvı rumen içeriğinin geçiş hızının %54 ten %68' e çıkması sonucunda metan üretiminde %30 azalma olduğu bildirilmiştir (15). Blaxter (16), yem tüketiminin yaşama payı düzeyinden yaşama payı düzeyinin iki katına çıkması ile üretilen toplam metan miktarının arttığını ancak tüketilen birim kuru madde için üretilen metan miktarının azaldığını bildirmiştir. Aynı zamanda yüksek kuru madde tüketimine sahip hayvanların rasyonlarında kaba yem miktarı arttıkça metan üretimi de artmaktadır. Çünkü kaba yemlerin rumende kalış süresi, konsantre yemlere kıyasla daha uzun olduğu için rumen geçiş hızı yavaşlamaktadır (17). Yapılan çalışmalar sonucunda, yemleme sıklığının arttırılması ile rumen içeriğinin minimum ph seviyesi yükseldiği ancak ortalama rumen ph sının düştüğü bildirilmiştir (18,19). Yemleme sıklığının arttırılması, rumen fermantasyonu açısından daha stabil bir ortam sağlamaktadır. Çünkü yemle sıklığının az olduğu durumlarda bir seferde tüketilen konsantre yem miktarı daha fazla olduğu için rumen ph' sında büyük dalgalanmalar gözlenebilmekte ve bu durum metanojen bakteri etkinliğini negatif etkilemektedir (7). Aynı zamanda yemleme sıklığının artması ile asetik asit:propiyonik asit oranı artmaktadır (18,20). Daha önce de belirtildiği gibi, asetat:propiyonat oranının artması ruminal metan üretiminde artışa neden olmaktadır. Bunlara rağmen, özellikle yüksek konsantre yem içerikli rasyonlar ile beslenen ruminantlarda, yemleme sıklığının arttırılması daha etkin rumen fermantasyonu ile sonuçlanmaktadır ve metan üretiminin azaltılması için yemleme sıklığının azaltılması pratikte uygulanabilecek bir strateji değildir (7). 3) Rasyondaki yağ miktarı ve karakteri: Ruminant rasyonlarına yağ ilavesi, rasyonun birim alandaki enerji konsantrasyonunu arttırmak için uzun yıllardır kullanılan bir besleme stratejisidir (21). Ruminant rasyonlarına yağ ilavesi aynı zamanda metan üretimini de baskılamaktadır (22). Özellikle bitkisel kaynaklı yağlarda bulunan uzun zincirli yağ asitleri ruminal metan üretimini baskılamaktadır (23). Dohme ve ark. (22) in vitro ortamda yaptıkları çalışmada, metan üretimini en çok azaltan yağ asitlerinin orta zincirli yağ asitleri (C 8 -C 16 ) olduğunu bildirmişlerdir. Yapılan çalışmaların sonuçları incelendiğinde (7), metan emisyonunun, %3.5 ve %7 seviyelerinde hindistancevizi yağı içeren rasyonlar ile beslenen koyunlarda sırasıyla %28 ve %73, yüksek konsantre yem ve %4 kanola yağı içeren rasyonlar ile beslenen besi sığırlarında %33 azaldığı bildirilirken, Johnson ve ark. (24), %2, 3, 4, 5.6 düzeyinde bitkisel yağ içeren (yağlı tohumlardan sağlanan) rasyonlar ile beslenen süt sığırlarında metan üretiminin rasyondan etkilenmediğini bildirmişlerdir. Ayrıca yağların rumenden korunmuş formalarının metan üretimini etkilemediğini belirtilmiştir (22). Ruminant rasyonlarında, yağların rumen fermantasyonundan korunmamış formlarının fazla miktarda (>%5-6) bulunması yapısal karbonhidratların sindirimini negatif etkilemektedir (7). Grainger ve Beauchemin (25) yaptıkları detaylı meta-analize göre, rasyonda %13 düzeyinde bitkisel yağ kullanımı metan emisyonunu baskılarken, performansı ve dolayısı ile karlılığı negatif etkilemektedir. Ancak ruminant rasyonların rasyon yağ düzeyi kuru madde esasına göre %8 ve altına çekildiği zaman, kuru madde tüketimi ve sindirilebilirlik negatif etkilenmezken, rasyonda yağ seviyesinin her %1 artışında, tüketilen 1 kg kuru madde için üretilen CH 4 emisyonu %0.1 azalmaktadır. Ayrıca rasyondaki toplam yağ miktarı arttıkça CH 4 emisyonundaki düşüş daha fazla olmaktadır. Ruminantlarda rasyondaki yağ seviyesi %8 in altında olduğu zaman tüketilen kg kuru madde başına üretilen CH4 ilişkisi aşağıdaki formül ile belirtilmiştir (25). CH4 verimi/tüketilen kg kuru madde= 24.55(±1.029) (±0.0147) %ham yağ (kuru maddede) Rasyonda kuru madde esasına göre %8 den fazla yağ bulunduğu takdirde toplam sindirilebilirlik ve NDF sindirilebilirliği azalmaktadır. Bunun bir sonucu olarak rumende oluşan asetik asit miktarı da azalmaktadır. Ayrıca rasyonda fazla miktarda doymamış yağ asidinin bulunması hem ruminal ph' yı düşürerek hem de rumende bulunan bazı protozoaların sayılarını azaltarak metan üretimini baskılamaktadır. Çünkü rumendeki hidrojen üretiminin bir bölümü protozoalardan kaynaklanmaktadır. Rasyonda fazla miktarda doymamış yağ kulanması, rumende NDF sindirimini negatif etkileyerek üretilen asetat miktarını azaltabilmektedir. Bunun yanı sıra doymamış yağ asitlerinin rumende biyohidrojenasyonu sırasında metan üretiminde de gerekli olan hidrojen iyonlarının bir kısmı kullanılmaktadır (26). B. Ruminal metan üretimini azaltmak için kullanılan yem katkı maddeleri: 1) İyonoforlar: İyonofor antibiyotikler rumen ortamındaki faunayı gram negatif bakterilerin lehine çevirerek metan üretimini baskılamaktadır. Rumen ortamında bulunan ve temel fermantasyon son ürünü laktat, asetat, bütirat, formik asit ve hidrojen olan bakteriler iyonoforlara karşı duyarlı iken süksinik asit ve propiyonik asit üreten bakteriler ise iyonoforlara karşı dirençlidir. Böylece rasyona iyonofor ilavesi ile ruminal fermantasyon 312

4 son ürünleri içerisinde propiyonik asit miktarı artmakta, asetat:propiyonat oranı azalmakta ve metan üretimi baskılanmaktadır. Yapılan çalışmaların sonuçlarına göre, ruminant rasyonlarına, pratikte en çok kullanılan iyonofor olan monensin ilavesi toplam metan üretimini %25 azaltmaktadır (27). Sahada kullanılan diğer iyonoforlar; lasolisid, tetronasin, lizosellin, narasin, salinomisin ve laidomisindir (7). Ancak Türkiye'de hayvan yemlerinde yem katkı maddesi olarak antibiyotik kullanımı yasak olduğu için ülkemizde iyonoforların metan üretimini baskılamakta kullanılması mümkün değildir. 2) Kimyasallar ile metan üretiminin baskılanması: Kimyasallar ile metan üretiminin baskılanması "direkt metan inhibitörleri" grubu kimyasallar ile mümkündür. Çalışmaların sonuçlarına göre, kloroform, in vivo ve in vitro ortamlarda metan üretimini baskılamıştır ancak pratikte kullanım alanı bulunmamaktadır. Rumende kloformdan elde edilen kloral hidrat, koyunlarda metan üretimini baskılamış ancak uzun süreli beside karaciğer hasarına ve ölümlere neden olmuştur. Amikloral, klor türevi metan inhibitörleri içerisinde en güvenlisidir ve koyunlarda canlı ağırlık artışını iyileştirmiştir. Ancak amikloralin uzun süreli kullanımında metanogenesis baskılanmamaktadır. Amikloral gibi trikloroasetamid ve bromoklorometan için de uzun süreli kullanımlarda etkinin geçici olması söz konusudur. Bunun nedeni metanojen bakterilerin bu kimyasallara karşı direnç kazanmasıdır. Direkt metan inhibitörleri arasında en iyi sonuçları veren bromoetanosülfat (BES) tır. BES nin en büyük avantajı direkt metanojen inhibitörü rolü oynarken diğer bakteriler üzerine bir etkisinin olmamasıdır (15). Ancak kimyasal metan inhibitörlerinin hiç birisi sahada kullanım alanı bulmamaktadır. 3) Probiyotikler: Yapılan çalışmaların sonuçlarına göre mayalar (Saccharomyces Cerevisae ve Aspergillus oryzae) metan üretimini baskılamaktadır (7). İn vivo (25) ve in vitro (28) ortalmlarda gerçekleştirilen çalışmalar ile mayaların metan üretimini baskıladığı bildirilmiştir. Mayaların metan üretimini baskılamadaki etki mekanizması tam olarak ortaya konamamış olsa da rumen ortamındaki bakteri tiplerini etkilediği düşünülmektedir (26). Carro ve ark. (29) in vitro ortamda rumen içeriğine maya ilavesi ile metan üretiminin arttığını ve bu etkinin, rumen protozoa ve asetat:propiyonat oranının azalması ile olabileceğini bildirmişlerdir. Metan üretimini baskılamakta kullanılan bir diğer probiyotik grubu ise indirgeyici asetogenesis etkisi bulunan bakterilerdir. Bu bakteriler, özellikle barsaklarda bulunan ve burada biriken hidrojeni ve karbondioksiti indirgeyerek asetik asit üretmektedirler. Böylece metan üretimi için gerekli olan H iyonlarını kullanan başka bir organizma varlığı söz konusu olarak metanojenler için gerekli substrat azaltılabilir. Ancak bu bakteriler rumende metanojenler ile yarışa girecek kadar fazla bulunmamaktadır ve şimdiye kadar yapılan çalışmalardan henüz olumlu ve istikrarlı sonuçlar alınamamıştır (7). Yine de rumende bulunan asetojenlerin miktarını arttırmak ya da rasyona dışarıdan ilave etmek metanojenlerin etkisinin azaltılmasında etkili olabilecek bir strateji olarak değerlendirilmektedir (30). Metan okside ediciler adı altında gruplandırılan bir diğer bakteri türü de in vitro ruminal metan üretimini kısıtlamaktadır. "Metan salınımı" kısaca, metabolizmada üretilen metan ile harcanan metan farkı olarak tanımlanabilmektedir. Metan okside edici bakteriler metanı kullanarak metabolizmadan dışarı salınımını engellerler ve böylece metan ile atılan enerji sınırlandırılmış olur. Rumende de kısıtlı sayıda metan okside edici bakteri bulunmaktadır (15). Valdez ve ark. (31) Domuz barsağından elde ettikleri bir bakteri suşunu in vitro rumen ortamında inokule ettiklerinde metan üretiminin baskılandığını bildirmişlerdir. Ancak henüz metan okside edicilerin in vivo etkileri araştırılmamıştır (15). 4) Propiyonat üretimini teşvik edici maddeler: Bilim adamları, antibiyotiklerin yasaklanmasından sonra antibiyotiklerin yerine geçebilecek büyümeyi teşvik edici maddeler üzerinde çalışmalarını yoğunlaştırmışlardır. Bu amaçla rumende propiyonik asit üretimini arttıran bazı maddeler üzerinde çalışmalar yapılmıştır. Özellikle fumarik ve malik asitin in vitro ortamda propiyonik asit üzerine etkileri araştırılmıştır. Fumarik asit propiyonik asit üretimi sırasında kullanılan bir ara metabolittir. Fumarik asitin oluşumu sırasında hidrojen iyonları kullanılmaktadır. Böylece metan üretiminde kullanılan hidrojen iyonları için alternatif bir kullanım alanı oluşmaktadır. Yapılan çalışmalarda in vitro olarak rumen ortamına inokule edilen fumarat ile metan üretimi %5-11 düzeylerinde baskılanmıştır. Ancak in vivo çalışmalar yapılmış olmasına rağmen, propiyonat üretimini teşvik eden preparatların hala in vivo etkileri tam olarak ortaya konulmamıştır (7). C) Yem bitkilerinde bulunan bazı bileşenler Özellikle sıcak iklimlerde yetişen bitkilerde yüksek düzeylerde bulunan tanen, hidrojen üreten ve metanojen bakteriler ve protozoalar üzerine negatif etkileri nedeniyle metan üretimini baskılamaktadır (32). Carulla (33) koyun rasyonlarında kuru madde esasına göre %2.5 düzeyinde akasya taneni düzeyi ile metan üretiminde %13 düzeyinde azalma gözlemlerken, Beauchemin ve Sliwinski rasyonda kuru madde esasına göre %2 düzeyinde tanen bulunmasının metan üretimi üzerine negatif bir etkisinin olmadığını bildirmişlerdir. Yemde 50 g/kg düzeyinin üzerinde tanen bulunması, sindirilebilirliği, yem tüketimini ve dolayısı ile performansı negatif etkilediği (34) için bu düzeyin üzerinde tanen içeren rasyonlarda tanen bağlayıcıların kullanılması gerekmektedir (35). 313

5 Saponinler birçok yem bitkisinde bulunan glikozit yapıdaki bileşenlerdir. Bu bileşenler de özellikle protozoalar üzerine negatif etkileri sebebiyle metan üretimini baskılamaktadır (32). Koyunlar üzerinde yapılan çalışmaların sonuçlarına göre, saponin içeren çeşitli bitkilerin (Yucca schidigera, Sapindus saponaria, çay) koyun rasyonlarında kullanılması ile metan üretiminin %10-27 düzeyinde azaltıldığı bildirilmiştir (9). Saponin içeren bitkilerin rasyona ilavesi ile ilgili in vivo çalışmaların umut verici sonuçları, bu hammaddeler ile ilgili daha geniş çaplı çalışmaların yapılması gerekliliğini ortaya koymaktadır. Yemlerde, antibiyotiklerin yem katkı maddesi olarak kullanımının yasaklanmasından sonra pek çok ülkede yeni nesil doğal verim arttırıcı yem katkıları olarak bitkiler ve bitkisel ekstraktlar kullanılmaya başlanmıştır (36). Aromatik bitkilerde bulunan aktif bileşenler (carvacrol, thymol, eugenol, cinnamaldehit gibi) antimikrobiyel etikleri nedeniyle metan üretiminin azaltılmasında etkilidir (9). Ancak bu aktif bileşenlerin metan üretimini baskılayıcı etkileri üzerine yapılan çalışmaların çoğu in vitro ortamda gerçekleştirilmiştir. İn vivo olarak gerçekleştirilen çalışmalarda, koyun rasyonlarına sarımsak ekstraktı ilavesinin metan üretimi üzerine negatif etkisinin bulunmadığı (37), carvacrol bileşenince zengin kekik ekstarktının koyun rasyonlarına ilavesi ile metan üretiminin %12 düzeyinde baskılandığı bildirilmiştir. Shinkai ve ark. (38) kaju yemişinden elde edilen aktif bileşenlerin süt sığırı rasyonlarına ilavesi ile metan üretiminin %20 düzeyinde azaldığını bildirmişlerdir. D. Biyoteknolojik yaklaşımlar: Defaunasyon, rumende bulunan protozoaların eliminasyonu işlemine verilen isimdir. Yeni doğan buzağıların rumeninde protozoalar bulunmamakta, zamanla gelişen ruminal fauna içerisinde sonradan ortaya çıkmaktadırlar. Defaunasyon işlemi ile metan üretim, %9-61 oranında baskılanabilmektedir. Çalışmalar arasında bu kadar farkın olması farklı defaunasyon işlemlerinin uygulanması ve rasyon içeriğinden kaynaklanmaktadır. Defaunasyon işlemi yüksek konsantre yemle beslenen hayvanlarda metan üretimini %50 ye kadar baskılayabilirken, kaba yem ağırlıklı beslenen hayvanlarda metan üretimi etkili bir şekilde baskılanamamaktadır. Ancak defaunasyon işlemi hem sindirilebilirliği negatif etkilediği, hem de saha şartlarında uygulanması mümkün olmadığı için metan üretimini baskılamak için pratikte kullanılabilecek bir işlem değildir (39). Ruminal metan üretimini baskılamak için kullanılan diğer yöntemler arasında immunizasyon ve bakteriyosinler bulunmaktadır. Avusturyalı araştırmacılar deneysel aşı karışımları ile koyunları aşıladıklarını, aşılama sonrasında metabolizmada metanojen bakterilere karşı antikorların geliştiğini ve metan üretiminin %20 oranında azaldığını bildirmişlerdir. Bakteriyosinler, bakteriler tarafından üretilen peptid veya protein yapıdaki bileşiklerdir. Lactococcus lactis tarafından üretilen nisin en çok araştırılan ve kullanılan bakteriyosindir. Nisin, in vitro olarak CH 4 üretimini %36 (40), Streptococcus bovis ten elde edilen bir diğer bakteriyosin olan HC5 bovisin ise in vitro ortamda metan üretimini %50 (41) düzeyinde baskılamıştır. Ancak hem immunizasyon hem de bakteriyosinlerin metan üretimini baskılayıcı etkilerini ortaya koymak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulmaktadır. Yapılan çalışmalar incelendiğinde, ruminantlar tarafından üretilip doğaya salınan metan gazının salınım düzeyi, geliştirilen besleme stratejileri ile değiştirilebilmektedir. Bu amaçla kullanılan yem katkı maddeleri ve biyoteknolojik yaklaşımlardan umut verici sonuçlar alınsa da, sahada kullanım alanları sınırlıdır. Aynı zamanda bu yöntemler ile ilgili daha fazla in vivo çalışmaya ihtiyaç duyulmaktadır. Metan emisyonunu baskılamak için, sahada güvenle kullanılabilecek olan rasyon müdahaleleri, diğer yöntemlere kıyasla daha uygulanabilir ve maliyetsiz olarak değerlendirilmektedir. Ancak metan salınımı üzerine etkili besleme stratejileri, ekonomik analizler ile ortaya konulmalı, metan salınımının sınırlandırılması esnasında üretimin nasıl ve ne kadar etkilendiği araştırılmalıdır. Bulara ek olarak, genetik ilerlemeler ile hayvanların verim düzeylerinin arttırılması ve birim alanda daha az sayıda hayvan ile aynı verim düzeyini elde etmek, dünya çapındaki metan salınımını azaltacaktır. Ulusal ve uluslar arası düzeyde geniş çaplı projeler ve araştırmalar ile metan salınımının baskılanması üzerine etkili besleme stratejileri detaylı bir şekilde incelenmeli ve yeni beslenme stratejileri geliştirilmelidir. Kaynaklar 1. Houghton JT, Callander BA, Varney SK. Climate Change 1992: The Supplementary Report to the IPCC Scientific Assessment, NY, USA: Cambridge University Press, Aydın G, Karakurt İ, Aydıner K. Enerji kaynaklı küresel metan emisyonlarının irdelenmesi. In: TMMOB Türkiye VII. Enerji Sempozyumu. Ankara, Türkiye; pp Johnson KA, Johnson DE. Methane emissions from cattle. J. Anim. Sci. 1995; 73: Görgülü, M., Darcan, N.K., Karakök, S.G., Hayvancılık ve Küresel Isınma. In: V. Ulusal Hayvan Besleme Kongresi (Uluslar arası katılımlı); Tekirdağ, Türkiye: pp: Faverdin P. The Effect of Nutrients on Feed Intake in Ruminants. Proc. Nutr. Soc. 1999; 58(3): Breves G, Leonard-marek S, Verdauungsvorgänge in den Vormägen, in: W. V. Engelhardt. Physiologie der Haustiere. Enke im Hippokrates Verlag GmbH, Stuttgart, Germany: pp Boadi D, Benchaar C, Chiquette J, Massé D. Mitigation strategies to reduce enteric methane emissions from dairy cows: Update review. Canadian Journal of Animal Science. 2004; 84:

6 VII. Ulusal Hayvan Besleme Kongresi (Uluslararası Katılımlı), Eylül 2013, Ankara Janssen PH, Influence of hydrogen on rumen methane formation and fermentation balances through microbial growth kinetics and fermentation thermodynamics. Anim. Feed Sci. Tech. 2010; 160:1-22. Doreau M, Martin C, Morgavi DP, Eugene M. Reducing methane emission in ruminants: is it an achievable goal?. In: Ranilla MJ (ed), Carro MD (ed), Ben Salem H (ed), Morand-Fehr P (ed). Challenging strategies to promote the sheep and goat sector in the current global context. Zaragoza, Spain, Universidad de Leon, CIHEAM, CSIC, pp Benchaar C, Pomar C, Chıquette J. Evaluation of Dietary Strategies to Reduce Methane Production in Ruminants: A modelling approach. Can. J. Anim. Sci. 2001; 81: Beauchemin KA, McGinn SM. Methane Emissions From Feedlot Cattle Fed Barley or Corn Diets. J. Anim. Sci. 2005; 83: Van Kessel JAS, Russell JB. The effect of ph on ruminal methanogenesis. FEMS Microbiol. Ecol. 1996; 20: Hindrichsen IK, Wettstein HR, Machmüller A, Soliva CR, Bach Knudsen KE, Madsen J, Kreuzer M. Effects of feed carbohydrates with contrasting properties on rumen fermentation and methane release in vitro. Can. J. Anim. Sci. 2004; 84(2): Hassanat F, Gervais R, Julien C, Massé DI, Lettat A, Chouinard PY, Petit HV, Benchaar C. Replacing alfalfa silage with corn silage in dairy cow diets: Effects on enteric methane production, ruminal fermentation, digestion, N balance, and milk production. Journal of dairy science. 2013; 96(7): MOSS AR, JOUANY JP, NEWBOLD J. Methane production by ruminants: its contribution to global warming, Ann. Zootech. 2000; 49: Blaxter KL. The Energy Metabolism of Ruminants', Hutchinson and Co. Ltd', London, UK McAllister A, Okine EK, Mathison GW, Cheng K-J. Dietary, environmental and microbiological aspects of methane Production in ruminants, Can. J. Anim. Sci., 1996; 76(2): Sutton JD, Hart IC, Broster WH, Elliot RJ, Schuller E. Feeding frequency for lactating cows: Effects on rumen fermentation and blood metabolites and hormones. Br. J. Nutr. 1986; 56: Yang C-MJ, Varga GA. Effect of three concentrate feeding frequencies on rumen protozoa, rumen digesta kinetics, and milk yield in dairy cows. J. Dairy Sci. 1989; 72: French N, Kennelly JJ. Effects of feeding frequency on ruminal parameters, plasma insulin, milk yield, and milk composition in Holstein cows. J. Dairy Sci. 1990; 73: Hess BW, Moss GE, Rule DC. A decade of developments in the area of fat supplementation research with beef cattle and sheep. J. Anim. Sci. 2008; 86: Dohme F, Machmuller A, Wasserfallen A, Kreuzer M. Comparative efficiency of various fats rich in medium chain fatty acids to suppress ruminal methanogenesis as measured with RUSITEC. Can. J. Anim. Sci. 2000; 80: Jouany JP. Manipulation of microbial activity in the rumen. Arch. Anim. Nutr. 1994; 46: Johnson KA, Kincaid RL, Westberg HH, Gaskins CT, Lamb BK, Cronrath JD. The effect of oilseedsin diets of lactating cows on milk production and methane emissions. J. Dairy Sci ; 85: Grainger C, Beauchemin KA. Can enteric methane emissions from ruminants be lowered without lowering their production. Animal Feed Science and Technology. 2011; 166: McGinn SM, Beauchemin KA, Coates T, Colombatto D. Methane emissions from beef cattle: Effects of monensin, sunflower oil, enzymes, yeast, and fumaric acid. J. Anim. Sci. 2004; 82: Tedeschi LO, Fox DG, Tylutki TP. Potential environmental benefits of ionophores in ruminant diets. Journal of Environmental Quality 2005; 32(5): Mutsvangwa T, Edwards IE, Topps JH, Paterson GFM. The effect of dietary inclusion of yeast culture (Yea- Sacc) on patterns of rumen fermentation, food intake and growth of intensively fed bulls. Anim. Prod. Sci. 1992; 55: Carro MD, Lebzien P, Rohr K, Influence of yeast culture on the in vitro fermentation (Rusitec) of diets containing variable portions of concentrates, Animal Feed Science and Technology. 1992; 37 (3,4): Joblin KN. Ruminal acetogens and their potential to lower ruminant methane emissions. Aust. J. Agric. Res ; 50: Valdez C., Newbold C. J., Hillman K. and Wallace R. J Evidence for methane oxidation in rumen fluid in vitro. Ann. Zootech. 1996; 45 (Suppl.): 351 (Abstr.). Patra, A.K., Meta-analyses of effects of phytochemicals on digestibility and rumen fermentation characteristics associated with methanogenesis. J. Sci. Food. Agric., 90. p Carulla, J.E., Kreuzer, M., Machmuller, A. and Hess, H.D., Supplementation of Acacia mearnsii tannins decreases methanogenesis and urinary nitrogen in forage-fed sheep. Aust. J. Agric. Res., 56. p Mueller-Harvey, I., Unravelling the conundrum of tannins in animal nutrition and health. J. Sci. Food. Agric., 86. p

7 35. McGinn, S.M., Chung, Y.H., Beauchemin, K.A., Iwaasa, A.D. and Grainger, C., Use of corn distillers'dried grains to reduce enteric methane loss from beef cattle. Can. J. Anim. Sci., 89. p Yesilbag D. Fitobiyotikler. Uludag Univ. J. Fac. Vet. Med. 2007; 26 (1-2): Klevenhusen, F., Zeitz, J.O., Duval, S., Kreuzer, M. and Soliva, C.R., Garlic oil and its principal component diallyl disulfide fail to mitigate methane, but improve digestibility in sheep. Anim. Feed Sci. Technol., p Shinkai, T., Mitsumori, M., Enishi, O., Takenaka, A. and Kobayashi, Y., Monitoring of methane and hydrogen production from the rumen of cows fed cashew (Anacardium occidentale) nut shell liquid Green house Gases and Animal Agriculture (GGAA) Conference, Banff, Canada. p Iqbal MF, Cheng YF, Zhu WY, Zeshan B.Mitigation of ruminant methane production: current strategies, constraints and future options. World Journal of Microbiology and Biotechnology 2008; 24(12): Callaway TR, Carneiro De Melo AMS, Russell JB. The effect of nisin and monensin on ruminal fermentation in vitro. Curr. Microbiol. 1997; 35: Lee SS, Hsu JT. Mantovani HC, Russell JB. The effect of bovicin HC5, a bacteriocin from Streptococcus bovis HC5, on ruminal methane production in vitro. FEMS microbiology letters. 2002; 217(1):