Высокопродуктивное экологически чистое животноводство и аквакультура с заданными показателями качества продукции

Полный текст

Сегодня по производству некоторых видов мяса Россия достигла дореформенного уровня (а это наш ориентир) и входит в десятку мировых лидеров. По общему объёму производства сырого молока с учётом личных подсобных хозяйств мы также в Топ-10. В последнее десятилетие на фоне сокращения численности поголовья существенно улучшен генетический потенциал всех видов сельскохозяйственных животных, в том числе птиц, рыб и насекомых. Идёт мобилизация экспортного ресурса отечественного животноводства.

К сожалению, только 30 % населения России имеет финансовую возможность потреблять животноводческую продукцию в соответствии с медицинскими нормами. С учётом этого фактора и международных экспертных оценок системы питания наша страна занимает в мировых рейтингах только 43 место по индексу продовольственной безопасности.

В арсенале средств управления продуктивностью сельскохозяйственных животных в оте­чественной и мировой практике зоотехнии с разной степенью эффективности традиционно используются три главных ресурса: селекция, кормление, технологии. Современное животноводство на протяжении веков создавалось селекционными методами путём искусственного отбора и подбора в поколениях на фоне оптимизации условий кормления и содержания животных. Оно однородно и чётко структурировано по породам, типам, линиям и фенотипически (то есть по внешним признакам).

Как правило, современные российские показатели рекордной продуктивности по видам животных и массовой продуктивности товарных стад отстают от мировых лидеров примерно на треть. В частности, в свиноводстве самая многочисленная отечественная порода – крупная белая – уступает всем зарубежным породам по трём важным селекционируемым признакам: толщине шпика, выходу мышечной ткани и конверсии корма. Не выдерживает она конкуренции и по такому лимитирующему технологическому свойству мяса, как площадь мышечного глазка (площадь поперечного разреза широчайшей мышцы спины).

Радикальным методом повышения темпов селекции животных по главным признакам считается скрещивание с зарубежными породами-улучшателями. Этот метод сегодня широко используется в отечественных программах разведения практически всех видов сельскохозяйственных животных, в первую очередь свиней и крупного рогатого скота. С использованием генотипа голштинского молочного скота и зарубежных мясных пород в последние десятилетия были созданы новые высокопродуктивные отечественные породы и типы в скотоводстве. Например, Ленинградский тип молочных коров, произведённый от чёрно-пёстрого отечественного скота и голштинских быков-производителей зарубежной селекции, не уступает по продуктивности европейским аналогам.

Другой метод селекции – межвидовая гибридизация, используемая в крупном скотоводстве, овцеводстве и козоводстве. На многочисленных опытах показано, что гибриды по энергии роста превосходят исходных домашних животных в 2 и более раз, при этом дают более полноценное мясо и обладают повышенной резистентностью. Так, созданы крупные стада улучшенных животных в Ленинградской, Ярославской, Тульской, Рязанской и других областях, а также краях. В научных центрах и отраслевых институтах сформированы и пополняются коллекции используемого в системах гибридизации генетического материала различных видов домашних животных и их диких сородичей.

С учётом возможности использования конкурентных преимуществ наших обширных природных территорий в совершенствовании пастбищного животноводства особую значимость приобретает развитие биотехнологии взятия, длительного хранения и широкого применения репродуктивного материала диких животных. Самая представительная коллекция, используемая для сохранения животного биоразнообразия и гибридизации, сформирована во ВНИИ животноводства им. Л. К. Эрнста (ВИЖ). Всё же для ускорения совершенствования животных в соответствии с требованиями приоритета Стратегии научно-технологического развития РФ по направлению сельского хозяйства недостаточно традиционных видов селекции, кормления и технологии. На первое место выдвигаются генетические методы, способные радикально обозначить полиморфизм и генотипы животных, скрытые под стандартными фенотипами, сформированными вековой селекцией. Использование геномных методов при оценке производителей по качеству потомства обеспечивает повышение точности прогноза на 50 % и более и, соответственно, вдвое уменьшает интервалы смены поколений, что важно для радикального ускорения темпов селекции животных.

С помощью геномной оценки животных в программах разведения по разным признакам ускоряются темпы селекции в интервале от 20 до 150 %. Развитие геномных технологий и исследования репродуктивных клеток в пробирке откроют фантастические возможности ускорения генетического прогресса для медленно растущих животных. Технически это возможно и сегодня. В ВИЖе совместно с другими организациями реализуется ряд исследовательских проектов в этом направлении. Разработан формат, осуществляется экспериментальная часть по созданию национальной системы геномной оценки племенной ценности быков-производителей молочных пород.

Начаты комплексные экспериментальные исследования на базе Селекционно-гибридного центра по свиноводству в Воронежской области, что позволит создать технологию управления формированием заданных параметров качества продукции, эффективную систему гибридизации и новые формы животных российской селекции с мировым уровнем продуктивности. Группа научных учреждений подготовила крупную совместную программу научных исследований с международным участием по изучению механизмов генетической детерминации признаков во всех значимых видах отечественного животноводства и птицеводства с последующей корректировкой программ их разведения.

Кроме того, ВИЖ ведёт генетическое картирование при межпородном скрещивании в овцеводстве с целью создания в дочерних поколениях модельных животных, сочетающих заданные признаки. В данном эксперименте на уровне генома совмещаются желательные признаки русской романовской и американской мясной пород.

Важным звеном генетической модернизации массива племенных животных и трансформации товарных стад является использование в селекционном процессе цифровых технологий и системы обработки данных с использованием разработанных для разных видов животных программ по системе "Селэкс".

Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий РАН ведёт разработки интеллектуальных средств и программ сбора данных об экстерьере, конституции, кормовом поведении животных, обеспечивающих перевод на цифровой язык многомиллионных ежегодных экспертных оценок фенотипических качеств животных. Биотехнологические методы, используе­мые в воспроизводстве сельскохозяйственных животных, позволяют тиражировать ценные генотипы с многократным ускорением.

Коротко поговорим о питании животных как факторе прижизненного формирования заданных качеств продукции. Нашими исследователями в ходе многочисленных опытов на сложнооперированных животных выявлены пути метаболизма нутриентов в процессе обмена в организме, что дало чёткое представление об энергозатратах на производство различных видов продукции самими животными при жизни. Это важный шаг на пути к системе нормированного питания с целью управления продуктивностью животных.

Во Всероссийском научно-исследовательском и технологическом институте птицеводства РАН на фистулированной (фи́стула – искусственно созданное отверстие в теле) птице получены важные экспериментальные результаты, указывающие на значительные возможности регулирования прижизненного формирования качества продукции рационом питания птицы.

Группа институтов проводит исследования содержания в биологических жидкостях, тканях, органах, волосе животных эссенциальных (жизненно необходимых) химических элементов, составляющих основу элементного состава организма, с целью оценки влияния их минимума, максимума и оптимума на продуктивные качества и жизнеспособность животных. Показано, что уровень накопления элементов в структуре волос пастбищных животных соотносится с характеристиками биогеохимических провинций1 в стране, что особо значимо для производства функциональной продукции, богатой важными для человека элементами.

Установлена чёткая зависимость спортивного класса чистокровных верховых лошадей от содержания химических элементов в их организме в условиях максимального физиологического напряжения в период соревнований. Экспериментально доказано, что победитель главной скачки на Центральном московском ипподроме на приз Президента РФ в 2018 г. жеребец Конард Лорд, выращенный на Кубани, в сравнении с соперниками имел в организме самый профицитный баланс всех изученных элементов.

Ветеринарные способы защиты здоровья животных и качества продукции развиваются в стране в соответствии с результатами мониторинга эпизоотической ситуации и правилами ветеринарной и биобезопасности. Есть сведения, что более 50 % лекарственных препаратов, выпускаемых в мире, используется именно в животноводстве. Но в рамках получения безопасной продукции в ходе производственных циклов в животноводстве наиболее проблемная ситуация складывается с применением кормовых антибиотиков, стимуляторов и лечебно-профилактических средств, без использования которых современное животноводство, особенно промышленное свиноводство и птицеводство, функционировать не может. В этой связи актуальна биологизация средств ветеринарной защиты. Магистральное направление на этом пути – преодоление антибиотикорезистентности вирулентных микроорганизмов, приобретённой при постоянном использовании антимикробных лечебных и профилактических препаратов при производстве животноводческой продукции, что прямо связано с безопасностью полученных продуктов для человека.

В ФНЦ биологических систем и агротехнологий РАН разработана панель бактериальных биосенсоров, позволяющих детектировать сигнальные молекулы возбудителей заболеваний. Созданы ингибиторы активности микроорганизмов, в том числе искусственно синтезированные, помогающие значительно повышать порог вирулентности микробиоты.

Затронем вопрос об аквакультуре. В сегменте экологической пирамиды, построенной по принципу хищник–жертва, человек находится на самом верху и выбирает в основном верхний горизонт, базирующийся на стагнирующих объёмах вылова промысловых рыб. Нижние эшелоны этой пирамиды – простейшие, моллюски, водоросли и т. д. – практически не освоены. В сравнении с мировыми показателями у нас используется мизерная доля продуктов аквакультуры – 3,4 % общего объёма рыбного потребления. В основном это три-четыре вида известных рыб: карпы, растительноядные, сиговые, лососёвые.

Институты РАН, связанные с рыбной отраслью, подготовили крупный проект, в задачу которого входит повышение эффективности функционирования рыбного хозяйства и всей аквакультуры России. К слову, рыба обладает самой высокой конверсионной способностью по сравнению с другими животными и птицей, хорошо отзывается на кормовой фактор, что очень важно для регулирования продуктивности. В ходе исследований апробированы многочисленные методы управления формированием пола у рыб, что имеет огромное экономическое значение в связи с гендерной разницей в интенсивности роста самцов и самок и индуцированием ценнейшего продукта – икры.

Из успехов селекции следует обратить внимание на гибриды, например, белуги и осетра, позволившие сохранить от технологического уничтожения в погоне за чёрной икрой популяции особо ценных осетровых рыб. Установлены возможности применения биохимических тестов для управления интенсивностью селекции новых пород карпов. Для развития отечественного аквахозяйства в соответствии с приоритетом стратегии наши учёные приступили к изучению возможностей использования разнообразных объектов аквакультуры, таких как мидии, трепанги, кефали, треска, камбала-калкан, пресноводные формы гольца и других, в том числе сокращающихся в природной среде, например, семейства речных раков европейского подсемейства Astacinae. Актуальным направлением в сфере аквакультуры остаётся развитие технологий комплексной и безотходной переработки морских гидробионтов (морских ежей, камчатских крабов и др.).

¹ Биогеохимическая провинция – область на поверхности Земли, отличающаяся содержанием химических элементов в почвах, воде и других средах.

Об авторах

В. В. Калашников

Автор, ответственный за переписку.
Email: vniik08@mail.ru

академик РАН, научный руководитель

Дополнительные файлы