Эволюция АПК: от истоков до современности
АПК (агропромышленный комплекс) — это система, которая обеспечивает непрерывный цикл от выращивания сельскохозяйственных культур и животных до производства и продажи готовых продуктов питания и сырья для других отраслей промышленности. Примерно, за 12 тысяч лет сельское хозяйство прошло долгий путь от одомашнивания первых растений и животных до высокотехнологичного агропрома.
Давайте разберемся, как человечество пришло к тому, чтобы базовая потребность в пище удовлетворялась быстро, эффективно, а главное, вкусно!
От неолитической революции до первых цивилизаций
Около 12 000 лет назад человечество совершило революционный переход от кочевой жизни охотников-собирателей к оседлому земледелию
С этого времени люди начали одомашнивать растения (пшеницу, ячмень, рис) и животных (овец, коз).
Около 10-8 тыс. лет до н.э. появились первые технологии, связанные с расчисткой земель и орошением, а позднее (3-2 тыс. лет до н. э.) люди научились изготавливать плуги с железными сошниками и сеялки.
Среди прочего, известно, что в третьем тысячелетии до нашей эры в древнем Египте уже существовало пчеловодство, а в древнем Китае разводили гусениц тутового шелкопряда для изготовления шелка.
Уже в III веке до н. э. в Китае применяли пестициды, а в Вавилонии использовали искусственное опыление финиковых пальм.
Античность
В Древнем Риме агрономы разрабатывали методы восстановления почвы с помощью компоста и золы, а также создали специальные агро-питомники, где продавали саженцы и садовые инструменты.
В 1 тыс. лет н.э. в Европе распространилась двупольная система земледелия, при которой половину земли оставляли под паром для восстановления плодородия
Средневековье и Эпоха Возрождения
К XI–XIII векам люди стали использовать систему трехполья, что повысило урожайность примерно на 30–50%
Были разработаны более совершенные орудия труда (тяжелый плуг). В Европе развивалось виноградарство (Франция, Германия) и выращивание оливок (Италия, Испания). Арабы же усовершенствовали ирригацию.
Существенный вклад в развитие сельского хозяйства в Западной Европе внесли Великие географические открытия, а также «внутренняя колонизация». Страны региона стремились увеличить обрабатываемые площади, осваивая пустоши, осушая болота и расчищая леса.
После открытия Америки Колумбом (1492 год) в Старый Свет хлынул поток новых культур: картофель, кукуруза, томаты, подсолнечник, табак и какао
Эти растения радикально изменили рацион людей и структуру сельского хозяйства.
В этот период Нидерланды стали лидерами в селекции растений (в частности, в выведении новых сортов тюльпанов).
В Англии начался переход от общинных земель к частным фермам, что послужило зарождению современного агробизнеса.
В России постепенно осваивали чернозёмные земли после присоединения Поволжья и Сибири
Индустриальная революция
XVIII век стал временем начала механизации и научного подхода к земледелию
Чарльз Таунсенд популяризировал четырёхпольный севооборот, что повысило урожайность.
Роберт Бейквелл внес существенный вклад в селекционное разведение животных. Бейквелл занимался селекцией овец (вывел породу Нью (или Дишли) Лестер — крупных, тонкокостных овец с длинной блестящей шерстью), коров (создал породу Дишли Лонгхорн (английский лонхорн)) и лошадей (улучшил чёрную ломовую лошадь — «бейквеллская вороная»). Достижения Бейквелла не только привели к конкретным улучшениям в разведении сельскохозяйственных животных, но и способствовали распространению знаний об искусственном отборе.
Появились первые сельхозмашины: сеялка Джетро Талла (1701) и молотилка Эндрю Мейкла (1784).
Революция в хранении плодоовощной продукции. Благодаря дешёвому сахару стали массово производить джемы и консервы.
Технический прорыв
XIX век ознаменовался массовой механизацией
1801 год — начало выращивания и массовое распространение сахарной свёклы (Франц Ахард).
1801
1840
1840 год — изобретение механической жатки (Сайрус Маккормик), которая ускорила уборку урожая примерно в 5 раз.
1859 год — Юстус фон Либих доказал эффективность минеральных удобрений. Регулярное и умеренное применение удобрений позволило значительно повысить плодородие почвы.
1859
1890
С 1890 года произошла замена конной тяги мотором: на поля вышли первые паровые тракторы, постепенно заменявшие лошадей.
Наука и «Зелёная революция»
XX век принёс глобальные изменения в сельское хозяйство
1909 год — синтез аммиака (Габер и Бош), позволивший производить азотные удобрения в промышленных масштабах. Азотные удобрения, столь важные для урожая, стали значительно дешевле и доступнее.
1920–1940-е — Николай Вавилов открыл центры происхождения культурных растений и собрал крупнейшую в Мире коллекцию семян (более 250 тысяч образцов), создав фундамент для эффективной селекции растений. Это позволило селекционерам использовать природное разнообразие растений для создания новых сортов с необходимыми сочетаниями признаков.
1940-е — зарождение концепции органического сельского хозяйства
С этого момента важной целью стало создание не просто эффективного сельского хозяйства, а АПК с минимальным негативным воздействием на окружающую среду.
1940–1970-е — «Зелёная революция»: комплекс изменений в сельском хозяйстве развивающихся стран, который привёл к значительному увеличению объема производства мировой сельскохозяйственной продукции. Эти изменения включали в себя активное выведение более продуктивных сортов растений, расширение ирригации, применение удобрений, пестицидов, современной сельскохозяйственной техники.
Все это привело к существенному росту урожаев. Например, в Мексике за 20 лет урожайность пшеницы увеличилась в четыре раза. В Индии за 5 лет удалось увеличить на 60% производство риса, а в Марокко — больше чем вдвое выросло производство кукурузы.
Одним из “отцов” “зеленой революции” был Норман Борлоуг, который вывел высокоурожайные сорта пшеницы, благодаря которым Мексика полностью обеспечила себя зерном и начала его экспорт (за это Борлоуг в 1970-м году был удостоен Нобелевской премии мира).
1970-е — начало развития генной инженерии: учёные из США создали первую рекомбинантную ДНК (то есть ДНК с такой генетической последовательностью, которой ранее никогда не было в природе).
Новейшее время
Сельское хозяйство продолжает развиваться благодаря биотехнологиям.
5 июля 1996 года в Рослинском институте (Шотландия) родилась овца Долли — первое клонированное млекопитающее. Сегодня этот подход позволяет клонировать (размножать бесполым путем) ценные особи.
С 2012 года начинается широкое использование подходов, основанных на системе редактирования генома CRISPR/Cas9, которые позволяют изменять генетическую информацию организмов без вставки чужеродной ДНК (в отличие от получения трансгенных организмов). Развитие генной инженерии позволяет создавать организмы с заданными свойствами, нужными человеку, которых не было никогда прежде на нашей планете.
Сегодня АПК – это точное земледелие, геномная селекция, биоинформатика и ИИ-технологии, «умные» фермы, гидропоника, автоматизация селекционных процессов, GPS-навигация и агродроны, спутниковое картирование и сенсоры, прогнозирование урожайности и оптимизация полива.
Немаловажную роль играют и инновационные разработки в области биотехнологий:
• удобрения с контролируемым высвобождением питательных веществ;
• удобрения со специализированными формулами под климат и культуру.
Наряду с этим наблюдается “биологизация” – на смену ядохимикатам и антибиотикам все шире внедряются биотехнологические продукты: биологические средства защиты растений, кормовые пробиотические добавки для животных и птицы. Это позволяет сделать сельское хозяйство более безопасным и развивать его в гармонии с окружающей средой.
Важнейшие достижения сельскохозяйственной генетики в XXI веке связаны с внедрением новых методов и технологий, которые позволяют улучшать продуктивность и устойчивость организмов, создавать сорта растений и породы животных с улучшенными признаками, а также сделать сельское хозяйство не только эффективным, но и экологичным.
Будущее АПК: настоящее время – 2050
До 2031 года: сельскохозяйственные роботы могут заменить тяжелый ручной труд людей в АПК
Роботы уже сегодня помогают сотрудникам разных направлений АПК модернизировать и оптимизировать работу, значительно снижая долю тяжелого физического труда.
По оценкам международной консалтинговой компании McKinsey&Company, если удастся обеспечить связанность устройств, используемых в АПК, то к 2030 году можно увеличить мировой ВВП примерно на 500 миллиардов долларов.
До 2040 года: инновационные подходы в селекции могут позволить вывести сорта растений с заданными полезными свойствами
С помощью инноваций в сфере молекулярной биологии, генной инженерии и биоинформатики могут быть созданы новые сорта растений с повышенным содержанием полезных компонентов (например, определенных микроэлементов, витаминов, аминокислот и т.д.). Это поможет решить проблемы с дефицитом важных компонентов питания (нутриентов) и улучшит качество жизни и общее здоровье населения. Работы в этом направлении уже идут и приносят результаты.
Все больше связь между сельским хозяйством и медициной: от достижений в сфере биотехнологий можно ожидать революцию на рынке медицинского питания (создание продуктов для лечения или профилактики таких заболеваний, как диабет, ожирение и т. д.).
До 2050 года: постепенные разработка и внедрение альтернативных источников белков
Переход к альтернативным источникам белка (“растительное мясо” - продукты, похожие на мясо, получаемые из растений; мясо, выращенное из клеток, культивируемых на питательных средах; клеточное мясо, а также искусственные “молочные продукты” и “яйца”, полученные методом прецизионной ферментации, основанном на использовании микроорганизмов, которые в контролируемых условиях производят компоненты, идентичные по составу и свойствам, например, с компонентами яиц. Такие аналоги яиц и молока можно производить, но без участия животных.
Первый коммерческий продукт, альтернативный яйцам, появился на американском рынке в 2013 году. С тех пор в Азии, Европе и странах Ближнего Востока появились собственные заменители яиц.
Сегодня существует три пути производства альтернативных яйцам продуктов:
• на растительной основе: продукты, изготавливаемые из растений или растительных экстрактов;
• микробиологический: процесс, в котором желаемые функциональные ингредиенты извлекаются из микроорганизмов (например, дрожжей, микроводорослей);
• прецизионная ферментация: еще один микробиологический процесс, в результате которого получается настоящий яичный белок.
Первый жидкий яичный продукт, полученный методом прецизионной ферментации, в состав которого также входят растительные ингредиенты, вышел на рынок для юридических лиц в 2024 году.
В глобальных масштабах эти подходы будут внедряться только когда технологии будут отработаны до уровня при котором, они станут экономически эффективны.
2050 год: космические технологии в АПК
Сегодня в сельском хозяйстве применяются различные передовые технологии, в том числе методы, пришедшие из космической сферы. К 2050 году такие инновации кардинально изменят АПК, сделав его более эффективным, устойчивым и менее зависимым от традиционных ограничений. Автоматизация, применение биотехнологий и ИИ позволят существенно сократить потребность сельского хозяйства в воде и других ресурсах.
Карьера в сельском хозяйстве — это путь длиною в 45–50 лет, и уже в ближайшие 15 лет около трети фермеров передадут дело следующим поколениям. К 2050 году значительная часть сельхозугодий перейдет к новым владельцам — тем, кто сегодня только начинает свой профессиональный путь. Фермерам завтрашнего дня предстоит ответственная миссия, так как устойчивый рост населения мира создает беспрецедентный спрос на продукты питания.