О чём бы не фантазировали изобретатели, картошке, чтобы вырасти, всегда нужна земля, а в производстве мяса не обойтись без животных. Но так будет не всегда: учёные уже разработали несколько беспроигрышных идей для выращивания еды будущего.
Мясная синтетика
Животноводство, которое поставляет в наши холодильники котлеты и колбасу, является одной из самых трудоёмких и затратных отраслей в сельском хозяйстве. Для разведения источника мяса нужны очень обширные территории, а ещё они «съедают» львиную долю зерна, которое выращивается на планете, нанося серьёзный вред окружающей среде, поскольку производит почти 20% выбросов парниковых газов — это больше, чем выбрасывают все виды транспорта вместе взятые. Эти проблемы можно решить, если создать искусственный заменитель мяса. И технология уже есть!
Первую в мире искусственную котлету приготовили в 2013 году на научной презентации в Лондоне
Перед этим команда нидерландских учёных под руководством физиолога Марка Поста из клеток, взятых из лопаточной части обычной коровы, вырастила в биореакторе кусок синтетического мяса весом 143 грамма
В питательном растворе они превратились в 3 000 тонких полосок по полсантиметра длиной, потом их смешали с 200 полосками жировых клеток и прокрутили все это через мясорубку.
Кстати, спонсировал исследования Сергей Брин — один из создателей Google.
Следующим проектом Марка Поста станет стейк из ягнёнка и тунца, ведь комбинирование вкусов — одно из преимуществ культивирования мяса.
Конечно, подобные проекты будут развиваться, и уже лет через десять искусственное мясо по вкусу не уступит настоящему, а его получение будет обходиться намного дешевле, ведь биореакторы не нужно пасти в полях или кормить зерном. Это принесёт пользу окружающей среде: на искусственное животноводство будет требоваться куда меньше угодий и воды, кроме того, намного сократятся выбросы парниковых газов. И конечно, производство искусственного мяса не потребует забоя животных.
В 2014 году было создано первое искусственное молоко. Называется оно Moo-free — «безкоровье», а создаётся из дрожжей, модифицированных с помощью молекул ДНК настоящей коровы. Технологию придумали ирландские биоинженеры Риан Пандия, Перумал Ганди и Иша Датар
Точное земледелие
Идеи точного земледелия развиваются уже почти 20 лет, однако в большинстве хозяйств оно до сих пор в новинку. Зато в будущем, когда экономия ресурсов и территорий станет для человечества ещё важнее, точное земледелие окажется основным направлением сельского хозяйства. Главная его идея в том, что практически любое поле, на котором выращиваются сельскохозяйственные культуры, по своим свойствам напоминает лоскутное одеяло: разные его участки по-своему увлажнены и неодинаково удобрены, имеют разный состав почвы. Чтобы на этих разных участках вырастить одинаково высокий урожай, нужен индивидуальный уход. Если бы 50 лет назад, когда технологии ещё не достигли современного уровня, агрономы стали «нянчиться» с каждым кусочком большого растениеводческого комплекса, это не только потребовало бы огромных затрат времени и средств, но и не имело бы эффективности.
Но сегодня фермеры с помощью наземных датчиков, дронов, спутниковой и аэрофотосъёмки могут отслеживать и анализировать состояние почвы, воздуха и посевов, и рассчитывать, где требуется дополнительное удобрение или полив, с какой частотой нужно садить семена, чтобы получить максимальный урожай, и в каких местах растения больше всего нуждаются в защите от вредителей. Такие возможности не только увеличивают урожай, но и значительно экономят время и деньги, а также сокращают вредное воздействие на почву.
Беспилотники способны заменить человека при тушении пожаров, распылении удобрений и охране пастбищ
Огородный небоскрёб
Выращивание зерна и овощей мы привычно называем сельским хозяйством, потому что происходит оно вдали от городов. Но лет через 30, когда население Земли увеличится ещё на два миллиарда и большая часть людей будет жить в мегаполисах, растениеводство будет логичнее перенести в город. Вот только где взять для него место? Решение уже найдено — вертикальные фермы! И уже есть удачные примеры, когда на крышах офисных и жилых зданий устраиваются сады и огороды. Большая часть таких задумок, правда, пока существует только на бумаге, а из уже реализованных в жизни примеров наиболее известен опыт японской компании Pasona. 200 видов растений — зелень, овощи, фрукты и рис (их готовят и подают в кафе для сотрудников), растут не только на балконах, но и внутри здания: грядки и даже целые поля украшают холлы, коридоры и кабинеты, деревья заменяют собой стены. А работники Pasona, наверное, вместе трудятся на своих плантациях во время перерывов, поскольку лучший отдых — это смена деятельности. Это стало возможным благодаря использованию гидропоники — способа выращивания растений без почвы. При этом корни находятся в воде или каком-то заменителе привычного грунта (может использоваться даже гравий или щебень), который поливается раствором минеральных солей. Учёные подсчитали, что в будущем выращивание растений в искусственных питательных средах может увеличить урожайность в пять раз! Но это не единственная проблема, которую могут решить вертикальные фермы. С течением времени сельскохозяйственные земли будут деградировать — «уставать» и становиться беднее, теряя плодородие. Сейчас этому подвержена четверть плодородных земель, от которых зависит благополучие 15% населения планеты. Выращивание растений без почвы позволит освободить поля от огромной нагрузки, остановить вырубание лесов под сельскохозяйственные нужды, а ещё такие урожаи будут куда меньше зависеть от природных катаклизмов, например, засухи.
Офис Pasona — девятиэтажка в центре Токио, значительная часть которого покрыта зелёными насаждениями.
На всех этапах работникам компании помогают специалисты сельского хозяйства. Совместный уход за растениями сплачивает сотрудников. Выращенные продукты подаются на стол в кафетериях компании.
Круговорот веществ в теплице
Ещё одна гастрономическая надежда — закрытые экологические системы, которые не зависят от окружающей среды и позволяют выращивать любые растения в любых условиях, перерабатывая отходы в кислород, воду и еду. Примерно такую систему старался создать Марк Уотни в фильме «Марсианин», когда выращивал картошку с использованием экскрементов и марсианского грунта и добывал воду из ракетного топлива. И главная функция будущих закрытых экосистем — снабжение человека пищей в таких же экстремальных условиях в любой точке земного шара, будь то полярная станция или город в пустыне. А также в любой точке освоенного космического пространства. Несколько закрытых экосистем уже созданы, пока они совсем небольшие, зато позволяют человеку экспериментировать и набираться знаний и опыта. Например, в 1990-х годах в США был воплощён проект «Биосфера 2», когда команда учёных и энтузиастов попыталась организовать Землю в миниатюре под герметичными куполами. На территории в полтора гектара были устроены разные природные зоны (джунгли, саванна, болото, даже океан), которые были заселены растениями и животными (более 3 000 видов). Среди жителей миниатюрной Земли были и 8 исследователей.
Планировалось, что два года «Биосфера» будет существовать автономно, не получая никакой помощи извне, кроме консультаций
Однако уже через несколько недель потребовались поставки кислорода. В мини-системе не были учтены многие факторы, сложные процессы. После завершения эксперимента был сделан главный вывод — человек пока очень зависим от окружающей среды. И прежде чем можно будет использовать подобную закрытую систему потребуется ещё множество исследований.
Предполагалось, что биосферяне будут питаться овощами, фруктами и орехами, но оказалось, что вырастить на четверти гектара достаточное количество продуктов для восьми человек — дело непростое. В итоге возникла угроза жизни участников из-за недоедания
Похожий эксперимент с середины ХХ века проводился и в России, в Красноярском институте физики.
«БИОС 3» использовал принципиально иной подход: он не дублировал земную «обстановку», а представлял собой систему, искусственную на 100%, где всё было просчитано заранее.
Этот проект оказался более успешным: учёные провели десять разных экспериментов с экипажем из одного-трех человек, во время которых система переходила на полностью самостоятельный круговорот газа и воды и на 80% обеспечивала потребности экипажа в пище.
На фотографиях запечатлено получение муки из зерна, выращенного во время научного эксперимента
Связь с внешним миром участников эксперимента на установке «БИОС-3» с помощью переговорного пульта
Три добровольца из Пекинского университета аэронавтики и астронавтики (мужчина и две женщины) провели 104 дня в капсуле «Лунный дворец 1». Этот эксперимент действует в рамках программы освоения спутника Земли
В 2014 году эксперимент с замкнутой системой был проведён в Китае. «Лунный дворец-1» практически повторил исследования «БИОСа». Команда прожила в автономном режиме 104 дня. Водой и воздухом испытатели обеспечивали себя на 100%, едой — на 55% (при этом источником белка для них служили мучные черви). О чём ещё говорят «вкусные и сытные» достижения учёных? Наша потребность в еде — одна из важнейших, однако возможности для неё, рано или поздно, будут исчерпаны без другой, на первый взгляд не столь уж важной потребности — жажды творчества. Чтобы было что покушать в будущем, ищите о чём подумать в настоящем!
