CC BY
175
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ Жарков Д.А.
БИОТЕХНОЛОГИИ В СИСТЕМЕ РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ
Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
Ключевые слова: биотехнологии, эколого-экономические системы, экологизация, защита окружающей среды, генная инженерия, ГМО.
Аннотация: В данной статье авторами рассмотрены основные элементы и функции биотехнологий в современном мире; проведен анализ, сделаны выводы.
Key words: biotechnology, ecological and economic systems, ecologization, environmental protection, genetic engineering, GMOs.
Abstract: In this article the authors consider the basic elements and fonctions of biotechnologies in the modern world; analysis is made, conclusions are drawn.
На современном этапе развития экономики научно-технический прогресс приобретает особенно важное значение. Возрастание роли науки и техники обусловлено тем, что наука все в большей степени становится непосредственной производительной силой. Именно через реализацию практических результатов науки и техники мы получаем возможность увеличивать производительность труда, экономить сырьевые ресурсы, повышать качество выпускаемой продукции, а также эффективность капитальных вложений. Согласно экономической теории технологических укладов, основанная С.Ю. Глазьевым и разрабатывается такими учеными как Румянцев А.А., Яковец Ю.В. и другими отечественными и зарубежными исследователями, в основе технологической динамики, определяющей экономическое развитие, лежит изменение передовых технологических укладов, которая разворачивается на основе кластера базисных инноваций. При этом переход к новому технологическому укладу означает высшую ступень экономического развития. Каждый следующий уклад улучшает условия жизнеобеспечения, а, следовательно, повышает качество жизни.
Разработанные с помощью биотехнологии препараты, диагностические тесты и вакцины улучшают качество медицинского обслуживания, повышают уровень диагностики заболеваний, а также
способствуют снижению стоимости диагностики и лечения. Использование биотехнологии в промышленности привело к разработке технологий производства, которые потребляют меньше воды и энергии, снижают количество токсичных побочных продуктов и повышают степень очистки продукции (бумажная и текстильная промышленность). Во всем мире в энергетической промышленности начинают широко использоваться возобновляемые источники энергии за счет использования ферментов для создания экологически чистого топлива из сельскохозяйственных отходов (этанол из кукурузной соломы и шелухи, этанол из пшеничной соломы). Кроме того, из сельскохозяйственного сырья (кукурузы, сои) изготавливают экологически чистую пластмассу, что позволило значительно снизить использование с этой целью нефти. Использование в производстве таких разработок позволяет в значительной мере сократить объемы потребления невозобновляемых природных ресурсов (нефти, газа и других) и, тем самым, решать проблемы их истощения. Так, в Китае, широко используется биогаз, на котором работает более 60% всего автобусного парка этой страны и по оценкам экспертов, «сырьевой ресурс в этом направлении неисчерпаем и вдвое покрывает Нынешний общемировой спрос на энергию». В Бразилии в 2004 году производство этанола составило 8400000. т., что соответствует 5600000 т. бензина высшего качества.
Кроме того, биотехнология обеспечивает возможность замещения полимеров, пластмасс и полиэстера, изготавливаемых на основе нефтепродуктов, на продукты, сырьем для производства которых выступает сельскохозяйственная биомасса. Так, например, в 2001 году компанией Каргилл Дау (Cargill Dow), был открыт биоперерабатывающий завод (Блэр, штат Небраска) по производству биоразлагаемого полимера, который используется для производства упаковочных материалов, одежды, а на базе биоперерабатывающего завода (Декейтер, штат Иллинойс) специалисты компании DuPont разработали метод производства из кукурузного сахара высококачественного полимера сорон (Sorona), волокна которого используются для изготовления одежды. При этом, себестоимость и эффективность этих производств аналогичная соответствующим параметрам изготовления пластмасс, полимеров и полиэфиров с нефтепродуктов, и кроме сохранения невозобновляемых природных ресурсов, использование биотехнологий позволяет соблюдать установленные нормы загрязнения окружающей среды, а также снижать допустимые уровни выбросов и потребления ресурсов. Биотехнологии, используемые в различных отраслях
промышленности, считаются экологичными, поскольку дают возможность:
- осуществлять более эффективно по сравнению с традиционными подходами обезвреживание различных токсических отходов;
- снижать зависимость от таких методов утилизации мусора как сжигание и создание хранилищ токсичных отходов;
- очистки воды от химических загрязнений с помощью безопасных микроорганизмов;
- диагностики экологических проблем и оценки состояния окружающей среды;
- выявление химических и биологических загрязнений почвы и другие.
Современная биотехнология постоянно оказывает влияние на пищевую промышленность посредством создания новых продуктов и совершенствование бактериальных процессов, которые используются с давних времен в производстве продуктов питания (хлеб, алкогольные напитки, сыр, йогурт, уксус и т.д.). При этом пищевая биотехнология позволяет улучшать качество, питательную ценность и безопасность как сельскохозяйственных культур, так и продуктов животноводства, а также предоставляет огромные возможности по совершенствованию методов переработки сырья в конечные продукты: натуральные ароматизаторы и красители; новые технологические добавки, в частности, ферменты и эмульгаторы; заквасочные культуры; новые средства для утилизации отходов; экологически чистые производственные процессы; новые средства для обеспечения сохранности безопасности продуктов в процессе производства; а также биоуничтожаемую пластиковую упаковку, которую уничтожают бактерии. Следует также отметить один из новых направлений биотехнологии - «нанобиотехнология», сочетающая в себе достижения нанотехнологии и молекулярной биологии. Нанотехнологи пользуются способностью биомолекул к самопостроению в наноструктуре; ДНК как молекула, которая хранит информацию, используется как важный компонент наномеханизма, что может стать основным компонентом компьютеров следующего поколения. Использование биотехнологий в сельском хозяйстве позволяет решать проблему ресурсообеспечения, в частности, продовольственного обеспечения, что особенно актуально в связи со значительным ростом численности населения за последние сто лет.
Базой для повышения производительности всего сельского хозяйства служит растениеводство, поскольку «органическое вещество, образуемое зелеными растениями в ходе фотосинтеза -
основа существования всей биосферы». Биотехнологии принадлежит важная роль в решении ряда проблем растениеводства: создание новых, более продуктивных и устойчивых к неблагоприятным факторам среды сортов растений, разработка высокоэффективных средств защиты растений от вредителей, болезней и сорняков, решение проблемы азотфиксации, широкое использование в растениеводстве физиологически активных веществ. Особо следует отметить биотехнологии сельскохозяйственных растений.
Селекционеры уже долгое время улучшают экономически важные виды растений, используя при этом большую часть существующей генетической изменчивости. Однако с помощью традиционных приемов, из-за отсутствия достаточных генетических резервов, трудно достичь существенных улучшений сельскохозяйственных растений. В связи с этим, селекционеры обратили внимание на некоторые необычные методы селекции и генетического манипулирования, что обусловило развитие биотехнологии растениеводства. В настоящее время при модификации растений используются такие биотехнологические методы как клеточная селекция (инженерия) и генная инженерия. Первые масштабные посевы генетически модифицированных (ГМ) культур были проведены в 1996 году в США. На сегодняшний день число трансгенных сортов исчисляются сотнями и охватывает около 50 культивируемых видов растений, но только четыре культуры - соя, кукуруза, хлопчатник и рапс -составляют практически 100% мировых посевов всех ГМ-культур. Согласно ежегодному отчету о коммерциализированных трансгенных культурах, составленным доктором К. Джеймсом, председателем совета директоров ISAAA, применение таких культур в мире характеризуется следующими данными:
- начиная с 1996 года, площадь ГМ культур ежегодно увеличивается не менее чем на 10%;
- в 2006 году общая площадь ГМ культур составила 102 млн. га.;
- с 1996 года площадь ГМ культур увеличилась более, чем в 60 раз, с 1700000 га в 1996 году до 102 млн. га в 2006 г.;
- в 2006 году. ГМО выращивают 10300000 фермеров в 22 странах (в 2005 г. это было 8500000 человек и 21 страна). 90% - это фермеры развивающихся стран;
- в 2006 году ГМ-культуры выращивали уже в 6 странах ЕС Испания, Франция, Чехия, Португалия, Германия и Словакия;
- общая площадь выращиваемых ГМО в Европе увеличилось более чем в 5 раз, в 2005 году было примерно 1500 га, а в 2006 г. - уже 8500; в 2006 году выращивание ГМ культур было разрешено в 22 странах, а
разрешение на импорт, пищевая и кормовая регистрация были изданы еще в 29 странах. Итак, всего разрешения на использование ГМО выдают в 51 стране мира;
- темпы внедрения биотехнологии в США, главном производителе ГМО в мире, уже достигли более 80% по сое и хлопчатника;
- в 2006 году в Индии, крупнейшей стране в мире по производству хлопка, зарегистрирован наибольший темп роста модифицированного хлопчатника, там площади этой культуры увеличились почти в 3 раза и составили 3800000 га;
- основные ГМ культуры в 2006 году: соя - 58600000 га (57% всех ГМО в мире); кукуруза - 25200000 га (25% всех ГМО); хлопчатник -13400000 га (13% всех ГМО); рапс - 4800000 га (5% всех ГМО).
Кроме того, использование биотехнологий в различных сферах общественного производства дает возможность целенаправленно управлять процессами, происходящими в окружающей среде, диагностировать и предупреждать изменения экосистемы, ее деградации и загрязнения, а также поддерживать в норме экологические параметры окружающей среды.
В заключение, следует подчеркнуть, что, учитывая специфику биотехнологий, реализация каких-либо практических мероприятий по созданию и внедрению таких нововведений должна основываться на глубоком теоретическом анализе закономерностей их использования, целостном видении всех экологических и экономических процессов, связанных с их внедрением.
Список литературы
1. Аминова А.Л. Физиологические аспекты применения биорегуляторов нового поколения в воспроизводстве крупного рогатого скота: автореф. дисс. ... канд. биол. наук. - Троицк, 2006. - 23 с.
2. Волынкина М. Эффективность использования ферментных препаратов в рационах молочных коров // Главный зоотехник. 2011. № 9. С. 30-33.
3. Мартовщук В.И., Косинкова И.А., Мартовщук Е.В., Ульянова О.В., Першакова Т.В., Корнен Н.Н., Петракова В.В., Тельнов Н.Г., Фролова Е.А. Способ приготовления хлебобулочного изделия // Патент на изобретение RUS 2333645 28.03.2007
4. Журавлева Н.Г. Опыт подращивания личинок весенненерестующей мойвы // Рыбное хозяйство. 1982. № 7. С. 38-39.
5. Муслимов М.Ш., Шириев В.М., Аминова А.Л., Зямилев И.Г., Шарипов А.Б., Зейналов О.А., Авданина Д.А., Малых Н.Е.
Эффективность коррекции гипофункции яичников с применением бигормонального препарата // Достижения науки и техники АПК. 2007. № 7. С. 43-44.
6. Просеков А.Ю., Григорьева Р.З., Юрьева С.Ю., Жданов В.А.Исследование замораживания в производстве полуфабрикатов из картофеля // Достижения науки и техники АПК. 2006. № 6. С. 47.
7. Сердюченко И.В., Терехов В.И., Овсянников Д.А. Микробиоценоз кишечного тракта взрослых медоносных пчел в условиях Краснодарского края // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2014. Т. 1. № 46. С. 204-206.
Сазонов А.А., Рудаковский И.А., Пенкрат И.В.
СТРУКТУРА ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «НАРОЧАНСКИЙ»
Белоруский государственный университет
Ключевые слова: структура почвенного покрова, геоинформационные системы, картографирование почв, картометрия, цифровая картография, почвоведение.
Аннотация: Проводится анализ структуры почвенного покрова национального парка «Нарочанский» с использованием ГИС-технологий. С использованием авторских моделей геообработки проводится генетико-морфометрический анализ структуры почвенного покрова, оцениваются его сложность, контрастность и неоднородность.
Key words: soil cover structure, geoinformation systems, soil mapping, cartometry, digital cartography, soil science.
Abstract: The structure of the soil cover of the national park "Narochansky" is analyzed using GIS technologies. Using the author's models of geoprocessing, a genetic-morphometric analysis of the structure of the soil cover is carried out, its complexity, contrast and heterogeneity are estimated.
Цифровое картографирование почв (ЦКП) - достаточно новое научное направление, оформившееся в 2005 г. после создания рабочей группы по цифровой почвенной картографии в рамках международного общества почвоведов. Первые шаги в этом направлении относятся к 80-м годам прошлого века, когда цифровые методы ландшафтного анализа начали широко применяться в почвенном картографировании и в способах отображения на картах
