Биотехнологии открывают огромные возможности в сельском хозяйстве и животноводстве. Их применение может кардинально изменить эту отрасль - увеличить продуктивность животных, снизить заболеваемость, оптимизировать кормление и уход. Какие инновационные решения уже используются сегодня и каковы перспективы дальнейшего прогресса в этой сфере? Давайте разберемся.
Современное состояние животноводства и его проблемы
Животноводство играет важную роль в обеспечении населения продовольствием. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), в 2020 году на эту отрасль приходилось более 40% от общего объема сельскохозяйственного производства в мире.
Основными трендами в животноводстве являются:
- Рост спроса на мясную и молочную продукцию в связи с увеличением численности населения Земли
- Сокращение площадей пахотных земель и пресной воды для производства кормов
- Укрупнение хозяйств и переход на промышленные методы производства
- Глобализация рынков и усиление международной конкуренции
Однако наряду с положительной динамикой, отрасль сталкивается и с серьезными проблемами:
- Высокие издержки на корма, энергоресурсы и ветпрепараты
- Распространение опасных инфекционных и инвазионных заболеваний
- Снижение генетического потенциала пород в условиях интенсивного использования
- Загрязнение окружающей среды отходами животноводства
Для решения этих проблем требуются качественно новые подходы, основанные на современных достижениях биологической и сельскохозяйственной наук. Одним из самых перспективных направлений здесь является применение биотехнологий, позволяющих значительно повысить эффективность отрасли.
Потенциал биотехнологий в решении задач животноводства
Биотехнологии - это технологии, основанные на использовании биологических объектов (генов, клеток, тканей, органов), и процессов с целью получения продуктов и услуг. В животноводстве биотехнологии применяются в таких областях как селекция, генетика, разведение, кормление, профилактика заболеваний и ветеринария.
Основные направления использования биотехнологий в животноводстве:
- Улучшение генетики стада - отбор и разведение животных с лучшими хозяйственно-полезными признаками (молочная и мясная продуктивность, адаптивность и др.) с использованием методов генной инженерии, гибридизации, клонирования и др.
- Повышение продуктивности - использование кормовых добавок, стимуляторов роста, пробиотиков и других биопрепаратов
- Создание иммунитета к болезням - вакцины и диагностические системы нового поколения
- Оптимизация технологических процессов - автоматизация производства, "точное" животноводство, безотходные технологии утилизации навоза и др.
По оценкам экспертов ФАО, применение биотехнологий в животноводстве позволит к 2030 году на 30-35% повысить продуктивность животных и снизить затраты на корма.
Уже сейчас во многих странах активно внедряются инновационные решения в этой сфере. Давайте рассмотрим наиболее интересные примеры.
Инновационные решения, уже применяемые на практике
Современные биотехнологии находят самое разнообразное применение в животноводстве - от выведения новых высокопродуктивных пород до оптимизации рационов и лечения болезней. Ниже приведены некоторые наиболее яркие примеры их использования.
Технологии "точного" животноводства
Эти технологии подразумевают точный контроль и регулирование всех параметров содержания и кормления животных. К примеру, датчики в реальном времени отслеживают уровень активности коров и на основе этих данных выдают рекомендации по корректировке рациона. Такой подход позволяет на 10-15% повысить удои.
Биодобавки нового поколения
Современные пробиотики, ферменты, аминокислоты и другие биодобавки помогают лучше усваивать корма, стимулируют рост мышечной массы, повышают иммунитет. К примеру, препараты на основе хитозана (вещества из панцирей ракообразных) на 20-30% ускоряют набор веса у цыплят при одновременном снижении затрат кормов.
Вакцины и диагностика нового уровня
Современные вакцины с использованием генно-инженерных технологий, наночастиц и пр. позволяют быстрее и надежнее формировать иммунитет. Тест-системы на основе ПЦР дают возможность экспресс-диагностики заболеваний прямо на ферме и оперативного реагирования.
Примеры внедрения в России и мире
Во многих странах примеры успешного применения биотехнологий в животноводстве можно найти даже на уровне небольших фермерских хозяйств. Рассмотрим наиболее показательные случаи.
Россия
В РФ функционирует сеть высокотехнологичных животноводческих комплексов, активно применяющих биотехнологии. К примеру, на одном из крупнейших молочных комплексов страны "ЭкоНиваАгро" внедрена автоматизированная система кормления, позволившая повысить надои на 12%.
США
Американская компания Recombinetics использует геномное редактирование для выведения крупного рогатого скота, устойчивого к жаре и засухе. По заявлениям разработчиков, их генно-модифицированные коровы будут давать больше молока при меньших затратах на воду и корма.
Персонализированный подход будущего
Следующим этапом развития биотехнологий в животноводстве может стать персонализированный подход, подразумевающий точную настройку генетики, рациона и условий содержания под каждую особь.
У исследователей университета Аризоны (США) есть концепция "цифрового двойника" - виртуальной 3D-модели коровы, которая точно отражает все ее индивидуальные особенности. На основе анализа этой модели фермеры смогут выявлять скрытые резервы роста продуктивности животного и разрабатывать персональную стратегию его оптимального кормления и содержания.
Актуальные тренды в сфере биотехнологий
Какие направления в развитии биотехнологических решений для животноводства являются наиболее перспективными в последнее время?
Геномное редактирование - технология CRISPR позволяет гораздо точнее и быстрее вносить желаемые изменения в ДНК, чем классическая генная инженерия. Уже есть примеры выведения с помощью CRISPR "рогатого" скота и кур с улучшенными характеристиками.
Микробиомика - изучение микрофлоры животных с целью коррекции ее состава пробиотиками и пребиотиками для улучшения здоровья и продуктивности.
Биофарминг - использование генно-модифицированных животных для получения ценных белков, ферментов, антител и других биопрепаратов в медицине и промышленности.
