ГМО — оружие революционера

Мир стоит на пороге продовольственного кризиса. Цены на продовольствие росли всю вторую половину «нулевых», достигнув пика в 2008-м. Этот скачок нанес мировой экономике ущерб в несколько сотен миллиардов долларов. Короткий спад цен в 2009-2010 был тут же отыгран в 2011-м.

Запасы зерна остаются на опасно низком уровне начиная с 2000-го года. Основную роль сейчас играет глобальный дисбаланс спроса и предложения, образовавшийся,  в первую очередь, за счет роста благосостояния в Китае, Индии и менее заметных развивающихся странах. Фермеры всего мира в 2011 году произвели зерна на 53 млн тонн больше, чем в рекордном 2009-м, однако и потребление выросло — на 90 млн тонн. Доля мяса в рационе населения развивающихся стран также возрастает. В развитых странах все выражено менее резко, однако спрос увеличивается и там. Чтобы удовлетворять растущие потребности, к 2050 году производство должно удвоиться. Между тем, на каждый килограмм произведенного мяса требуется 3-10 кг корма. В итоге сейчас животноводы используют более 70% от общей площади сельскохозяйственных земель.

Кроме того, растет спрос на биотопливо. В 2011-м 40% кукурузы, выращиваемой в США, шло на производство биоэтанола. При этом, по оценкам Merrill Lynch, прекращение производства биотоплива приведет к росту цен на нефть на 15%.
Есть ли возможности «закрыть» растущий спрос? В рамках нынешней «парадигмы» сельского хозяйства их практически нет. Экстенсивный путь ведет в тупик — сейчас распахано 37% суши, и это уже явно избыточно. При этом на каждого человека приходится 0,1 га посевов зерновых — вдвое меньше, чем в начале 1960-х.

Остается лишь интенсивный путь. Однако традиционные методы интенсификации сельского хозяйства в глобальном масштабе себя исчерпали. Культурами с высокой урожайностью уже засеяно большинство площадей в мире, за исключением Африки; на большей части сельскохозяйственных земель активно используются удобрения. Возможностей обычной селекции явно становится недостаточно. В итоге дальнейший рост урожайности крайне затруднителен. Так, мировые урожаи зерна увеличивались на 2,2% в год с 1970-го по 1990 год, однако в 1990-2010 годах рост оказался вдвое меньше. Прогноз неутешителен – к 2050-му количество голодающих удвоится, а те, кто не попадет в их список официально, должны будут тратить гораздо больше на привычную продуктовую корзину.

Выход — третья сельскохозяйственная революция. Напомним, первая совершилась в период неолита, при переходе к земледелию и скотоводству как таковым. В начале XX в. произошла вторая, «химическая», когда началось интенсивное применение удобрений и пестицидов. Третья намечается сейчас. Посмотрим на ее основные направления.

Пожалуй, наиболее консервативным из них является «точное земледелие» (»прецизионное земледелие» — precision agriculture). Его отдельные элементы уже реализованы в развитых странах и постепенно проникают на 1/6 часть суши.

Концепция точного земледелия основывается на том, что любое поле – неоднородно, и даже в пределах не очень большого участка реальные условия могут варьироваться достаточно сильно. В итоге, например, засыпая все поле «ровным слоем» удобрений, мы теряем и урожай, и деньги – ибо где-то удобрений с избытком, а где-то недостаточно. Задача сводится к тому, чтобы разобраться, где, сколько и чего нужно – и это что-то доставить в строго необходимых количествах. В идеале требуется оптимальное управление для каждого квадратного метра поля.

На этапе сбора информации используются почвенные пробоотборники, оснащенные GPS-приемниками и бортовыми компьютерами; датчики, определяющие содержание азота в листьях, засоренность посевов, биомассу и т.д.; дистанционные методы зондирования — аэрофотосъемка и спутниковые снимки. На основе этих данных составляются электронные карты полей.

Затем наступает время «прецезионных» сельскохозяйственных работ. В простейшем случае, например, с помощью GPS-навигатора механизатор направляет трактор по линии, указанной навигационной системой, что позволяет не вносить удобрения дважды на одни и те же участки. Результат получается достаточно впечатляющим – повышение урожайности достигает 30% при одновременном снижении затрат на минеральные удобрения на 30%, на гербициды и пестициды — до 50%.

Некоторую роль в «обходе» дефицита сельскохозяйственных площадей могут сыграть и «вертикальные фермы». Общая концепция – вместо «размазывания» посевов по поверхности возводятся многоярусные сооружения, в идеале – десятки этажей. Минус системы – необходимость в дополнительных энергозатратах. Плюсы: независимость от погодных колебаний, что позволяет гарантировано получать несколько урожаев в год; изоляция от вредителей и в значительной степени от болезней (первые съедают 30% мирового урожая, вторые истребляют еще 20%); низкие транспортные расходы – «вертикальную ферму» можно поставить даже посреди мегаполиса. Однако роль подобных сооружений в силу дороговизны и энергозатратности останется ограниченной.

Более актуальные методы расширения и улучшения качества посевных площадей – это, во-первых, новые технологии орошения (внутрипочвенное, малообъемное, капельное, комбинированное). Они снижают энергозатраты в 1,5-2 раза, и, следовательно, позволяют расширить орошаемые площади. Во-вторых, это использование криопротекторов. Так, уже идет продажа аэрозоля FreezePruf. По словам разработчиков, его использование дает «запас температуры» в 12-16 градусов, в зависимости от вида растений и продолжительности заморозков. Эффект – повышение урожайности и расширение посевных площадей на север.
Однако все описанные методы не позволяют радикально решить проблему. Ключевым элементом третьей сельскохозяйственной революции неизбежно будет использование новых достижений биотеха во всех проявлениях. В первую очередь это относится к пресловутым генно-модифицированным организмам (ГМО).

Первое поколение генно-модифицированных растений в основном ориентировано на устойчивость к гербицидам, вредителям и болезням. Например, так называемые Bt-растения устойчивы к насекомым. Как было замечено выше, последние пожирают 30% мирового урожая, и чтобы добиться даже этой цифры, посевы приходится буквально заливать пестицидами. При этом только 5% химии срабатывает по назначению — остальные 95% уничтожают вокруг все живое, включая полезных насекомых и потребителей продовольствия (ежегодно отравляются пестицидами полмиллиона человек, из них смертельно – пять тысяч). Использование Bt-растений позволяет снизить потери и уменьшить число жертв химизации. Другое немаловажное направление – создание долго хранящихся овощей и фруктов, весьма актуальное из-за гигантских потерь при хранении и переработке.

ГМО второго поколения — это, в первую очередь, растения с измененными потребительскими свойствами. Например, уже разработаны сорта, содержащие омега-полиненасыщенные жирные кислоты (в природе они содержатся только в рыбе, перевылов которой достиг чудовищных масштабов). Более глобальные перспективы обещает повышение эффективности фотосинтеза, (потенциально позволяет почти удвоить урожайность зерновых) и появление модификаций, устойчивых к абиогенным факторам: холоду, засухам, засоленности. Это позволит резко расширить посевные площади, не отнимая слишком много у биосферы.

Проблема биоэтанола решается с помощью ГМ «косвенно» — модифицированные штаммы бактерий способны перерабатывать в спирт бурые водоросли, быстро растущие и не занимающие плодородные земли на суше.

Генетически модифицированное скотоводство также имеет неплохие перспективы. Однако более радикальным способом решения проблемы является переход от выращивания животных к выращиванию собственно мяса. Выгода очевидна – современный фермер кормит и обеспечивает «жилплощадью» не только то, что ляжет на полку магазина, но и совершенно бесполезные с этой точки зрения органы. «Отсекание» излишков порождает экономию впечатляющих масштабов. Вместо 3-10 кг корма, идущих сейчас на производство каждого килограмма животной пищи, будет расходоваться только 2 кг. Далее, переход на выращивание искусственного мяса позволит сократить землепользование на 99%, потребление воды — на 80-90%. Первые небольшие кусочки уже получены, хотя технология еще очень далека от того, чтобы стать «практичной».

Иными словами, перспектива голода потенциально может быть снова отодвинута в неопределенное будущее – однако для этого нужен технологический скачок в сельском хозяйстве.

И Россия, к сожалению, тут однозначно будет не на первых ролях. У нас есть первые проблески точного сельского хозяйства и 200 тыс. га нелегальных посевов ГМ-культур. Всего остального у нас нет. Так, разработки (увы, под патронатом американцев из пресловутой Monsanto) устойчивых к колорадскому жуку сортов картофеля закончились с нулевым практическим результатом — сорта не были допущены к промышленному выращиванию. В «Центре биоинжинерии» РАН ведутся разработки ГМ-капусты, подсолнечника, рапса и томатов. Однако получат ли эти работы практическое приложение, пока неясно.

Информационное агенство SoyaNews