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甲烷这么清洁高效的燃料,哺乳动物为什么当做屁放了?

冷知识:恐龙可能也放甲烷屁,甚至被谣传成恐龙灭绝的原因,因为甲烷的短期温室效应比二氧化碳高出 80 多倍。

当我们说动物放甲烷屁的时候,其实是在说不同的东西。

因为有的动物屁里面甲烷浓度很高,可以直接燃烧:

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啊,不对,是这个:

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虽然牛一天能排放超过 500 升甲烷,它们的屁确实可以燃烧,但是这个是视错觉
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在瘤胃的位置插根管子排出的甲烷可以直接燃烧

至于人类,屁通常是氮气、二氧化碳等不可燃烧的气体组成的,按照人吃的东西不同,也有可能发酵出氢气和甲烷等可燃气体,但是甲烷等含量往往不到 10%,没法点燃。

像猫猫这种肉食动物,则几乎不会放含有甲烷的屁。

说到底,哺乳动物屁里面甲烷的含量跟食性有很大的关系,摄入的植物越多,屁里面甲烷含量越高。

因为,哺乳动物到目前为止都不能消化植物纤维,更不能消化木质素,靠的都是消化道里的微生物发酵,而甲烷就是发酵的副产物。

纤维素酶基因在哺乳动物基因组中缺失,无法自主合成能有效分解纤维素的酶系。只有淀粉可以靠自己的酶消化。

目前,地球上绝大多数生物产生的甲烷都是来自于产甲烷菌属它们都是古菌。

包括哺乳动物产生的甲烷,也是植食性哺乳动物利用消化系统的产甲烷古菌发酵的结果。

注意,古菌不是细菌。

虽然它们都属于原核生物,但是古菌的细胞壁无肽聚糖,而且它们对多数抗生素也不敏感。(还好古菌通常也不致病)

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左起分别是古菌丨细菌丨真核生物的细胞

所以我们回到开头的问题,不是哺乳动物要把甲烷当屁放了,而是产甲烷古菌要把它们放了。

那么除了产甲烷古菌,还有甲烷氧化菌。

为什么哺乳动物的肠道不养一些甲烷氧化菌一起回收利用呢?

这个楼上的答主也回答得很好了。

如果哺乳动物用了能够氧化甲烷的酶,就可能会产生甲醇、甲酸、甲醛等非常可怕的中间产物。

与其冒着中毒的风险养着这些玩意,还不如就把甲烷当屁放了。

但是甲烷氧化菌其实在牛的瘤胃里面是有的。

不过它们在厌氧的环境活性和对甲烷的利用率都很低,即便是研究人员改良牛的消化道,让它们有更多的代谢甲烷的菌,也只能减少甲烷的排放,不能增加牛的体重。

也就是说,拥有更多的代谢甲烷的菌并没有进化上的优势。所以没有选择压让牛去改变自己的菌群。

好了,既然生化的部分别的回答已经说的很好了。

那么我来讲点别的有趣的地方。

比如这个产甲烷古菌,它们往往只生活在湿地,沼泽等有大量腐殖质的地方。

恰恰牛羊等植食性动物的肠胃就像个巨型的腐殖质发酵罐,产甲烷菌可以在这里找到快乐的老家。

目前地球上甲烷的产生,产甲烷古菌占了 60%左右,剩下的才是化工产生、自然界化学反应产生等。

也就是说,产甲烷古菌可以靠一己之力,造成温室效应。

当然这 60%,自然界的古菌和人类饲养牛羊的肠胃里的古菌产生的甲烷几乎是五五开。

毕竟一头牛一天靠嗳气和放屁就能产生 500-600 升的甲烷。

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把这些气体收集起来,体积非常惊人,甚至可以在农场当做农场车的燃料。

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说到这里你可能就会想,哺乳动物消化不了植物纤维,那么植食性的恐龙是不是也消化不了?需要借住肠道微生物帮忙发酵?

没错,科学家也是这么想的:

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这里有个假设性研究 *1,据科学家建模推测,植食性的蜥脚类恐龙可能产生的甲烷气体跟人类整个工业化体系产生的甲烷气体相当,远多于人类饲养的牛产生的甲烷气(毕竟恐龙体重比较大)。

假设每平方公里有十只 20,000 公斤的蜥脚类恐龙,每只每天排放2675 升甲烷,相当于每年每平方公里排放 6.9 吨甲烷。

比牛可怕多了。

这个研究当年很火,甚至还被很多人谣传为恐龙放屁太多把自己热死了。

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但是这只是猜测,可能植食性恐龙采用马一样的后肠发酵,那么甲烷的产量就会大大减少。

另外,类鸟类恐龙可能跟植食性的鸟的发酵方式类似,也不会产生太多甲烷。

哦,还有个有趣的事情,不是所有的动物都会放屁,比如鸟类和鱼类,大多数都是不会放屁的。

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海星没有屁股,它的肛门不在那个位置

还有腔肠动物门(水母、海葵、珊瑚)、扁形动物门等只有一个口,连着胃腔,食物进入、残渣排出都通过这个口。

海星虽然有口有肛门,但是消化道比较短且是开放式的(即“管状消化道”),不具备屁的储存条件。

说到底,动物大约在 5 亿年前的寒武纪时期 出现了具有完整肠道(有口有肛门)和复杂消化系统的多细胞动物才具备了放屁所需的生理结构和条件。

以上~

引用文献:

1Could methane produced by sauropod dinosaurs have helped drive Mesozoic climate

warmth?

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