Многокамерный желудок жвачных животных населен разнообразным микробиологическим сообществом, включающим бактерии, археи, простейшие и грибы, которые помогают переваривать пищу. Побочными продуктами их метаболизма выступают водород, диоксид углерода и особенно метан, чье выделение составляет от 150 до 500 л ежедневно. Эти выбросы представляют собой существенный источник прямого поступления парниковых газов в атмосферу, способствующих усилению глобального потепления [1–3].
Объем выделяемого животными метана варьируется в зависимости от генетической предрасположенности особей, особенностей климата региона, характера производимой продукции (молоко, мясо), возрастных показателей животного, а также качества кормов и режима питания [4–6]. Например, коровы голштинской породы вырабатывают примерно 300 л метана в сутки, тогда как местные помеси производят лишь около 265 л. Телки, пасущиеся на хорошо удобренных лугах, генерируют порядка 225 л газа ежедневно, в отличие от аналогичных особей, обитающих на бедных пастбищах, чьи показатели составляют всего 180 л [7, 8].
Исследования, проведенные в Новой Зеландии, показали, что овцы с низким уровнем выделения метана демонстрируют лучшие характеристики по качеству шерсти и составу жирных кислот в мясе по сравнению с теми особями, которые характеризуются высоким уровнем выбросов CH4 . Метан преимущественно выводится в окружающую среду посредством отрыгивания, однако незначительная доля этого газа остается в кишечном тракте [9].
При участии СО2 и Н2 происходит образование СН4 в рубцедеятельность метаногенных архей, разделяющихся на метило-, гидрогенотрофные и ацетатные [10, 11]. Водород при этом постоянно мигрирует от бактерий к метансинтезирующим археям, восстанавливающим углекислый газ до метана, способствуя продолжению брожения и выработке летучих жирных кислот [12].
Значительная часть общей энергетической ценности корма, поступающего в организм жвачных животных, затрачивается на протекающие внутри него биохимические реакции, включая производство метана. Эта энергия, составляющая от 2 до 12 %, могла бы способствовать формированию чистой продукции – молока, мяса, шерсти и прочих продуктов животноводства. По этой причине сокращение выбросов метана является важной задачей для повышения эффективности сельскохозяйственного производства [13].