От пробирки до кастрюли: Как ученые разрабатывают продукты, которые мы едим каждый день - Анастасия Волчок

микробных препаратов сперва следует определить, какие именно микробы послужат возделываемым растениям хорошими соседями, а сделать это не так просто. Сегодня ученым удается культивировать в лаборатории лишь около 5% всех присутствующих в земле бактерий, остальные просто не растут на искусственной питательной среде. Это значит, что многие почвенные микробы нам до сих пор неизвестны, а их функции не раскрыты (исправить упущение помогают современные методы расшифровки ДНК – искать микроорганизмы в пробах почвы можно, глядя на геномы, которые там обнаружились, но, чтобы сделать удобрение, микроб все равно нужно культивировать)[46]. С другой стороны, некоторые виды микроорганизмов из уже изученных проявляют себя как вполне эффективные средства для поддержания растительного иммунитета. Симбиотические микоризные грибы и бактерии неплохо помогают растениям справляться с самыми разными стрессовыми условиями, начиная с засухи и заканчивая агрессивным составом почв и вредными насекомыми.

Попадая в землю, они начинают эффективно разрушать органику – остатки корней, листьев и веток – и превращать ее в гумус, из которого минеральные вещества легко усваиваются растениями. Формирующийся с их помощью микробиом со временем повышает пористость грунта и улучшает общее здоровье всех растений, находящихся поблизости (рис. 9).

Современный процесс производства биоудобрений мало чем отличается от изготовления биопестицидов. Выбранные штаммы почвенных организмов выращивают, а затем концентрируют, получая жидкости, гели или гранулы с живыми бактериями или грибами в составе. Иногда биологи идут дальше и меняют геном почвенных бактерий, чтобы заставить их выделять больше полезных веществ[47]. Но с природными штаммами работают все же гораздо чаще.

Рис. 9. Биоудобрения на базе микоризных грибов и других микроорганизмов способствуют лучшему снабжению и усвоению растениями питательных веществ, защищают растения от патогенов, повышают их устойчивость к стрессу

В зависимости от состава биоудобрения могут выполнять различные функции:

● захватывать из атмосферы азот и снабжать им растения (к азотфиксаторам относятся штаммы клубеньковых, обитающих прямо в клетках корней, и свободных бактерий родов Rhizobium, Azospirillum и Azotobacter[48]);

● высвобождать фосфор из грунта (популярные фосфат-мобилизаторы – бактерии Bacillus megaterium[49]);

● переводить калий из алюмосиликатов в доступную для растений форму (это работа для «силикатных» бактерий родов Bacillus и Paenibacillus[50]);

● доставлять растениям ионы железа (некоторые бактерии и грибки, например Phyllobacterium endophyticum PEPV15 из клубеньков, выделяют специальные вещества – сидерофоры, снабжающие растения трехвалентным железом[51]);

● образовывать с растениями симбиотические связи, снабжая полезными метаболитами (микоризные грибы[52] или зигомицеты, а также бактерии, синтезирующие фитогормоны, – Azospirillum, Methylobacterium symbioticum, Bacillus и многие другие[53]);

● защищать растения при стрессе, стимулируя их рост (бактерии Pseudomonas помогают растениям выживать на засоленных почвах[54]);

● ускорять разложение соломы, пожнивных и органических остатков (микроводоросли Chlorella и различные комплексные биодеструкторы[55]).

И это только те свойства микробов, которые уже активно используются в растениеводстве. Трудно сказать, какие еще инструменты окажутся у нас в руках, когда ученые откроют хотя бы половину всех тайн, что скрывают от нас почвенные микробиомы.

Способствуют развитию рынка органических продуктов

Популяризация концепции органического земледелия, которое предполагает производство продуктов питания с «чистой» этикеткой, рождает не только биологические удобрения и безопасные микробные пестициды. Она также помогает продвигать щадящие методы работы с растениями и одновременно с этим приводит к усилению контроля за использованием вредной агрохимии.

Один из самых известных проектов, поддерживающих направление органики, – система IPM, Integrated Pest Management. Ее суть заключается в комплексном подходе, цель которого – снижение расхода ядохимикатов на полях.

На фермах, где применяют подходы IPM:

● соблюдают правила севооборота;

● высаживают рядом растения-компаньоны, которые в тандеме лучше противостоят вредителям (например, укроп часто сажают вместе с крестоцветными – он помогает бороться с капустным червем; фасоль отлично совместима с кукурузой – кукурузные стебли дают ей опору, чтобы виться, а фасоль обогащает почву азотом, стимулируя рост кукурузы);

● мульчируют почву, чтобы сохранить ее влагу и уменьшить количество сорняков;

● отдают предпочтение районированным сортам, приспособленным к местному климату.

Кроме того, в борьбе за высокий урожай IPM предлагает собирать вредителей с растений вручную (прямо как мы собирали колорадского жука с картофеля в бабушкином огороде), применять укрывной материал, вовремя удалять больные и отмершие части растений, поддерживать численность естественных хищников (божьи коровки, как известно, поедают тлю), а в качестве удобрений использовать органику (компост, навоз, растительный настой) и разнообразные микробные подкормки[56]. В IPM востребованы и принципы пермакультуры, направленные на стабилизацию естественных экосистем и водного баланса в природе, благодаря чему агросистема поддерживает себя сама, не истощаясь со временем.

Ничего нового, всем этим методам учат в аграрных вузах десятилетиями. Но старый не значит бесполезный. В 2015 г. учеными Великобритании был опубликован метаанализ, данные для которого собирались на 85 полевых участках в 24 странах Азии и Африки. На всех изучаемых полях, где фермеры использовали методы IPM, объемы применяемых пестицидов снизились, а урожай вырос. В некоторых хозяйствах от пестицидов отказались совсем[57].

Для продвижения IPM Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН в 1989 г. основала «фермерские полевые школы» – (Farmer Field Schools)[58]. Они работали в Индонезии, и в них фермеры учились новым для себя эффективным способам выращивания риса. Позднее такое обучение практиковалось и в других странах: Бангладеш, Камбодже, Индии, Индонезии, Малайзии, Таиланде. В течение 15 лет с 1989 по 2004 г. на работу фермерских школ в Азии было выделено порядка $100 млн[59]. К сегодняшнему дню обучение в них прошли более 2 млн человек. Благодаря этой инициативе удалось убедить многих фермеров отказаться от привычных производственных процессов ради более экологичных и безопасных. В Европе программы IPM с середины 1950-х гг. реализуются с участием Международной организации по биологическому контролю. Европейская комиссия активно стимулирует фермерские хозяйства на территории ЕС к тому, чтобы снижать потребление пестицидов, это отражается в принятии соответствующих директив, таких как Директива 2009/128/EC. Вероятно, со временем правительства стран ЕС создадут условия для внедрения принципов IPM во всех европейских регионах.

В России приверженцев органического растениеводства объединяет Союз органического земледелия. На сайте этого проекта можно найти самую разную информацию о том, как экологично вести хозяйство, будь то приусадебный участок или крупное производство. Кроме того, в нашей стране работает Центр пермакультуры Зеппа Хольцера, где можно пройти обучение по методу одного из самых известных пропагандистов этой концепции.

Во всем мире органика как рынок со временем обретает все более устойчивую основу. И, что немаловажно, продукты этого сектора из года в год все лучше контролируются. Благодаря этому покупка органических овощей перестала быть