Как технологии изменят сельское хозяйство

Роботизированные фермы, вертикальные сады и права на использование генетического материала — завтрашний день готовит для сельского хозяйства весьма интересные перспективы. Как выглядит земледелие будущего и какие специалисты ему нужны?
Михаил Мин
29 февраля 2016

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН прогнозирует, что к 2050 году на планете будет проживать около 10 миллиардов человек. Чтобы накормить их, миру необходимо увеличить производство продуктов питания более чем на 70%. На пути ко впечатляющему росту стоят жесткие временные рамки, истощение водных и земельных ресурсов, изменение климата и геополитические катастрофы — факторы, способные привести планету к глобальному голоду. Чтобы этого не случилось, сельскому хозяйству требуется немедленная модернизация. Новые подходы и технологии уже существуют, но больше других индустрий нуждаются в людях, готовых применить их на практике в ближайшей 20-30 лет.

В мире супермаркетов и сбивающего с толку разнообразия продуктов тяжело представить, что сельское хозяйство — это самая настоящая технология. Такая же масштабная и всеядная, как двигатель внутреннего сгорания или компьютер. Изобретенная 10 тысяч лет назад, она позволила перейти к оседлому образу жизни, одомашнить дикие культуры и навсегда изменить ход истории, вернее, дать ей жизнь. Неолитическая аграрная революция открыла человеку колоссальные запасы энергии в виде доступной еды, независимой от удачи охотников-собирателей. Ячмень, пшеница, коза и овцы — все они стоят в одной эволюционной цепи с технологий: от сточенного камня до зонда, исследующего космос.

Подземная овощная ферма PlantLab, Великобритания.

Сегодня при упоминании сельского хозяйства стереотипное мышление рисует производственную пастораль: зеленые поля, большие ангары, загоны для животных, стоги сена, проселочная дорога и фермеры. Технологический максимум этой картины: трактор, комбайн и теплица. Но подобное отношение к фермам устарело как минимум на десятилетия. Передовые аграрные производства используют все инновации, до которых могут дотянуться: от роботов и дронов до генной инженерии и экспериментальной физики.

По мнению известного голландского архитектора Рема Колхас, сельские территории сегодня — это фронтир преобразований. Целый мир, который раньше был подчинен смене времен года и нудному сельскому труду, сейчас представляет собой ядовитую смесь из генетических экспериментов, науки, промышленной ностальгии, сезонных миграций, бума коммерческого передела земель, обширных инвестиций, стимулирующего налогообложения, инвестиций и политического беспорядка. Иными словами, деревня меняется гораздо быстрее и радикальнее, чем самый передовой город. Как это произошло и куда ведет? Для начала — небольшое отступление к хронологии.

Хроника революций: от транзистора к роботу

В декабре 1946 года Уолтер Браттейн создал первый в мире точечный транзистор, запустив третью волну научно-технической революции: вычислительные системы, компьютерные сети, электроника. Примерно в это же время Френсис Крик и Джеймсон Уотсон описывают структуру ДНК, открывая дорогу к манипулированию генетическим кодом всех живых существ. Два очень близких по масштабу события определили судьбу не только науки, но и сельского хозяйства, которое сегодня одинаково сильно зависит как от техники, так и от биологии. Добавив к ним принципы устойчивого развития, мы получим концепцию земледелия будущего, каким оно должно быть.

Уже сегодня IT-специалисты — это лучшие друзья фермера, а применение цифровых технологий в сельском хозяйстве повсеместно. Трактор, совершивший переворот на фермах XIX века, превратился в компьютеризированную рабочую станцию, Теперь это комбинация сенсоров и приборов, интерфейс между водителем и землей, которую он обрабатывает. Курятники и коровники эволюционировали в высокотехнологичный конвейеры, управляемые удаленно. Связанные с интернетом датчики параметров окружающей среды дали аграрным хозяйствам настоящие мозги и доступ к большим данным. Один из лидеров на это рынке — голландская компания Lely. В ее каталоге можно найти рабочую концепцию автоматизированной молочной фермы, рассчитанной более чем на 500 голов, где функции надоя, кормления и уборки полностью переданы роботам.

Автоматизированная молочная станция Lely, Голландия.

Важную роль в современном земледелии играет и эффективность. Так, датская ферма Pig City использует отходы от разведения свиней как полноценный внутренний источник энергии для выращивания помидоров. Системы аквапоники Urban Organics позволяют выращивают рыбу и овощи, используя лишь 2% воды от объема, занятого в обычном хозяйстве. Производственный цикл состоит из двух основных частей: аквафермы, чьи воды и отходы используются в качестве моментального удобрения овощной плантации под искусственным освещением. Агрокультурный исследовательский проект Carrot City изучает влияние дизайна на сельское хозяйство, собирая базу данных решений, опытных образцов и нереализованных идей, повышающих качество производства при помощи неочевидных решений.

Однако ни компьютерные технологии, ни дизайнерская смекалка не смогут поддержать необходимый в будущем рост сельскохозяйственной без помощи генетики. Термин ГМО, демонизированный массмедиа всего мира, появился не сегодня. Перенос генов с одного растения на другое практикуется человеком с самых первых дней сельского хозяйства, когда началась селекция. Непосредственное проникновение в структуру генома произошло в начале 1970-х годов. Первый генетически модифицированный организм представлял из себя бактерию, получившую ген резистентности к антибиотикам от другого штамма. Коммерческие ГМО-продукты стали появляться в 1990-х. Одним из первых был томат с увеличенным сроком хранения: из его ДНК были удалены гены, приводившие к быстрому гниению продукта.

К началу века к томатам подтянулись кукуруза, соя, рапс, картофель, хлопчатник, рис, свекла и другие. Суперспособности ГМО-продуктов сегодня поражают своей широтой: устойчивы к неблагоприятны условиям среды, противодействуют вредителям, ускоренно растут, имеют более выраженные вкусовые качества и питательную ценность. Последние несколько лет к продуктам растительного происхождения добавились животные: коровы и козы, чье молоко теперь стало полезнее и даже может лечить заболевания крови, лосось, который в состоянии расти всю жизнь. При этом ГМО-индустрия находится лишь в самом начале своего пути, обещая в следующую декаду еще более фантастические достижения.

Роб Фарли
Роб ФАРЛИ,
главный инженер компании «Монсанто»

«ГМО-растения растут в 30 странах и занимают около 25% всех сельскохозяйственных территорий. Это самый быстрый растущий инструмент земледелия в мире. В США около 95% фермеров, выращивающих кукурузу, сою, хлопок и сахарную свеклу, используют биотехнологии, потому что они помогают производить более качественный продукт и уменьшить затрачиваемые усилия. Разработки в области ГМО продаются уже более 20 лет, и за это время не было ни одного случая, связанного со здоровьем и безопасностью потребителей. Новые инструменты генетического модифицирования позволяют всё качественнее редактировать ДНК, создавая новые и более интересные комбинации признаков. Биология — вот главный ключ к решению проблем, связанных с увеличением продовольственного спроса, которые ожидают нас в будущем.

Также мы видим взрывное развитие инструментов, связанных со сбором данных. Орбитальные спутники позволяют наблюдать за полями в ежедневном режиме, что дает фермерам ранее недоступную ценную информацию. Мы можем взять чайную ложку грязи, экстрагировать из нее ДНК, чтобы по-настоящему оценить здоровье почвы и типы проживающих в ней микроорганизмов. В нашем распоряжении есть сенсоры, встроенные в сельскохозяйственную технику, которые способны локализовать каждое растения в поле и построить из полей карту масштабом метр на метр. Все эти инструменты помогают фермерам оптимизировать работу своих хозяйств, как никогда прежде».

Земледелие будущего: ГМО как новая нефть

Формула «земледелие + генная инженерия» многими рассматривается как панацея от всех продовольственных бед. Однако даже самые впечатляющие результаты нуждаются в критической оценке, и безопасность ГМО-продуктов для здоровья здесь не самый важный аспект. Намного интереснее политика и экономика. Станут ли фермеры зависимы от больших транснациональных корпораций, торгующих генетическими рецептами? Если все семена мира будут принадлежать трем-четырем компаниям, как это повлияет на мир? Превратится ли ГМО в новую нефть? Сегодня на эти вопросы нет ответа, но специалисты в области аграрного права, биоэтики, политики должны будут поработать над ответами в ближайшем будущем. Чтобы помочь сельскому хозяйству, необязательно трудиться в поле: можно вместо этого просто изучать законы.

Также в поле могут не работать фермеры нового типа, которые только-только появляются в экономической жизни планеты, но обещают сильно на нее повлиять. Речь идет о двух тенденциях, набирающих популярность, городских фермах и микропроизводствах. Сегодня большая часть сельскохозяйственной продукции может быть выращена в условиях мегаполиса. Гидропоника и вертикальный дизайн позволили изобретателю Джеку Ыну создать фермы-башни Sky Greens, каждая из которых занимает площадь всего в шесть квадратных метров, используя при этом значительно меньше энергии и воды, чем обычное производство. Более 100 башен уже установлены в Сингапуре.

Ферма-башня Sky Greens, Сингапур.

Фермы городского типа PlantLab превосходят результаты обычного хозяйства в 40 раз. Разнообразные культуры здесь выращиваются без солнечного света, полагаясь на светодиодные лампы и автоматизированную систему контроля за факторами среды. Компании Panasonic, Fujitsu и Sharp также занимаются развитием новых лабораторных методов ведения сельского хозяйств. Sharp выращивает клубнику с использованием LED-ламп в Дубаи. Panasonic автоматизирует городскую ферму с 10 видами овощей в Сингапуре. Fujitsu превратила заброшенное заводское здание в хозяйство по выращиванию салата-латука с низким содержанием калия для людей, страдающих от воспаления почек.

Насекомые и грибы: еда для всех

Кроме овощей и фруктов, большие перспективы обещают грибные фермы и пасеки в черте города. Более того, насекомые сегодня все больше и больше привлекают внимание производителей мяса и разводчиков скота. Их пищевая ценность ничем не уступает известным домашним животным. Так, саранча содержит от 8 до 20 миллиграмм железа: больше, чем говядина. На 100 грамм сверчков приходится 13 грамм протеина, 120 калорий и 5 грамм жира. Учитывая, что традиционные мясные животные играют большую роль в выбросе CO2 и оказывает большое давление экологию, переход к поеданию насекомых кажется всё более рациональным решением, позволяя экономить землю, воду и чистый воздух. Пока подобные сельскохозяйственные практики больше популярны на Востоке, но нет никаких объективных препятствий для их распространения по всему миру, кроме гастрономических привычек, которые легко меняются со временем.

Уже сегодня в сельском хозяйстве могут найти себя специалисты из самых разных областей: от водителей до робототехнихов. Земледелие становится платформой для приложения инноваций самого широкого профиля. Например, технологий с открытым исходным кодом. Именно так работает инициатива Global Village Construction Set, которая как Minecraft позволят любому фермеру собрать модульный парк из более чем 50 индустриальных машин. Сельское хозяйство даже присутствует в сфере развлечений. Сегодня «агротеймент» — это популярный вид досуга, предполагающий отдых на ферме, с возможностью не только вернуться к природе, но и возделывать землю. В ближайшие 20-30 лет эти тенденции только усилятся, так что в плане труда сельское хозяйство станет не менее увлекательной сферой, чем квантовые вычисления, колонизация Марса или карьера звезды YouTube.

Сельскохозяйственная карьера будущего

Городской фермер

производитель зелени и овощей первой необходимости в городской черте.

ГМО-евангелист

маркетинговый специалист, пропагандирующий достижения генной инженерии.

Разводчик насекомых

специалист по выращиванию и уходу за насекомыми, богатых белком.

Агроном-аналитик

профессионал в области больших данных и сельского хозяйства.

Оператор робо-ферм

специалист по системам автоматизации и уходу за ними.

Биотех-селекционер

занимается внедрением биотехнологических достижений и получением продуктов с заданными свойствами.

Дизайнер-оптимизатор фермерских хозяйств

эффективный менеджер ферм нового типа.

Специалист по биопиратсву

юридический консультант в области прав собственности на генетический материал.

Образование

Московский государственный университет

www.msu.ru

Санкт-Петербургский государственный аграрный университет

spbgau.ru

Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова

www.sgau.ru

Красноярский государственный аграрный университет

www.kgau.ru

Новосибирский государственный аграрный университет

nsau.edu.ru

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН

www.vigg.ru

Всероссийский институт растениеводства

www.vir.nw.ru

Дальневосточный государственный аграрный университет

www.dalgau.ru

Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева

www.timacad.ru

Мичуринский государственный аграрный университет

www.mgau.ru

Михаил Мин
29 февраля 2016
 

Обсуждение материала

Оставить комментарий

Cпецпроекты