Тема; Биотехнология и биоиндустрия

Биотехнология

Биоиндустрия

Под биотехнологией понимают совокупность методов и приемов использования живых организмов, биологических продуктов и биотехнических систем в производственной сфере. Иными словами, биотехнология применяет современные знания и технологии для изменения генетического материала растений, животных и микробов, способствуя получению на этой основе новых (зачастую принципиально новых) результатов. В литературе достижения биотехнологии за последнее время часто называют научно-техническим прорывом, биореволюцией, и это не преувеличение.

Можно согласиться и с теми учеными, которые, пусть несколько условно, подразделяют биотехнологию на «старую» и «новую».

«Старая» биотехнология зародилась очень давно, на основе традиционных микробиологических производств, в особенности бродильных. Процесс сбраживания с помощью микроорганизмов при хлебопечении, виноделии, пивоварении, сыроварении, получении сиропов, молочнокислых продуктов, силосовании кормов был известен еще в древности. В XX в. биотехнология получила дальнейшее развитие, преимущественно в недрах химической промышленности, главным образом ее фармацевтической подотрасли (производство антибиотиков и пр.).

«Новая» биотехнология – это типичное порождение НТР, вызванное к жизни ее достижениями второй половины XX в. Она опирается на инновации и в химических технике и технологиях, и в электронике, и в микробиологии, и в биохимии, и в генетике, да и в других научных направлениях. В сферу «новой» биотехнологии входит также генетическая и клеточная инженерия, имеющая целью создание новых, высокоэффективных организмов с заранее заданными свойствами путем непосредственного изменения генетической системы тех или иных организмов.

Сферы применения биотехнологии ныне очерчены уже достаточно определенно. В посвященном биотехнологии разделе принятой на Конференции в Рио-де-Жанейро (1992) «Повестке дня на XXI век» названы десять таких целей. Эконо-мико-географ Н.В.Алисов, один из немногих представителей этой ветви географии, проявивших интерес к проблемам биотехнологии, выделяет шесть главных областей ее применения.

Во-первых, это повышение продуктивности сельскохозяйственного производства путем внедрения методов генной инженерии в растениеводство и животноводство и защиты культурных растений и домашних животных от болезней и вредителей.

Из методов генной инженерии в данном случае следует прежде всего назвать клонирование (от греч. klon – ветвь, отпрыск), т. е. бесполое размножение клеток растений и животных.

В 1990-е гг. произошел взрыв интереса к клонированию, который уже привел к определенным практическим результатам. В 1997 г. весь мир облетела весть о рождении в Шотландии первого клонированного млекопитающего – овцы Долли. В 1998 г. в США методом клонирования был выведен теленок, также явившийся полной копией матери. В том же году в Японии были получены клонированные телята-двойняшки, и японские ученые объявили, что в течение ближайших десяти лет в стране появится в продаже клонированная говядина. Работы по трансплантации эмбрионов крупного рогатого скота ведутся и в некоторых других странах. Одновременно продолжаются исследования в области рекомбинации ДНК для модификации сельскохозяйственных культур.

Болыпое значение имеет также другое направление биотехнологии – защита культурных растений от болезней и вредителей. Уже разработаны новые виды биопестицидов, биофунгицидов и биоинсектицидов, безопасные для человека и окружающей среды и избирательно действующие на сельскохозяйственные культуры. То же относится и к биоудобрениям, созданным, например, с помощью бактерий, улавливающих и усваивающих азот из воздуха. Благодаря их применению усиливается сопротивление сельскохозяйственных культур болезням и вредителям, что позволяет уменьшить потребности в химических пестицидах. Одновременно ведутся работы, направленные на увеличение почвенного плодородия и повышение степени усвоения растениями питательных веществ.

Во-вторых, это расширение возможностей получения продуктов питания. В этом случае имеется в виду расширение ассортимента и улучшение качества продовольственных продуктов, а также удешевление исходного сырья, используемого в пищевкусовой промышленности. Применение методов биотехнологии позволяет лучше сбалансировать содержание в продуктах питания белков, жиров и углеводов. Наиболее ярким примером такого рода может служить изготовление глюкозно-фруктовых сиропов из крахмалосодержащего сырья низкого качества, получившее уже довольно широкое распространение.

При этом в оценках целесообразности и допустимости внедрения новых продуктов Северная Америка и Западная Европа различаются довольно сильно. В США и Канаде происходит быстрая коммерциализация биотехнологических открытий, а доводы о необходимой предосторожности чаще всего отвергаются со ссылкой на отсутствие этого принципа в международном праве. В Западной Европе, напротив, делают акцент именно на предосторожности, необходимости прохождения новыми продуктами и добавками достаточного цикла экспертиз. Официальные власти и общества потребителей настаивают там на обязательном включении в этикетки товаров сведений об их генетической чистоте или о присутствии в них генетических мутантов. Природно-ресурсный фактор размещения

Природно-ресурсный фактор – один из классических факторов размещения, рассмотрению которого посвящены многие работы отечественных и зарубежных географов. На протяжении длительного времени он оказывал очень большое влияние на размещение производительных сил.

В эпоху господства аграрной экономики это было прежде всего обладание плодородными землями, благоприятными агроклиматическими условиями. С переходом к индустриальной экономике, особенно на первых этапах индустриализации, повысилась роль полезных ископаемых. При этом тяжелая промышленность в особенности тяготела к бассейнам коксующегося каменного угля и железной руды. Этот тезис можно подтвердить примерами Донбасса, Кузбасса, Кривого Рога, Урала (Россия, Украина), Верхней Силезии (Германия, Польша), Рура (Германия), Лотарингии (Франция), Мидленда (Великобритания), Пенсильвании (США).

Наступление НТР положило начало переоценке роли природно-ресурсного фактора. О неуклонном снижении роли этого фактора одним из первых написал А. А. Минц еще в начале 1970-х гг. Оно объясняется общим уменьшением материалоемкости производства, научно-техническим прогрессом на транспорте, рядом других причин. И тем не менее здесь нужен, по-видимому, более дифференцированный подход.

Отрасли обрабатывающей промышленности «верхних этажей» – машиностроение, значительная часть химической, легкой промышленности – действительно почти полностью освободились, пользуясь выражением В. В. Покшишевского, «от тяжких вериг топливно-сырьевой ориентации». В наши дни это отрасли свободного размещения, тяготеющие к источникам трудовых ресурсов, к потребителю, к центрам научных исследований.

Отрасли обрабатывающей промышленности «нижних этажей», или базовые отрасли (металлургия, нефтехимия и др.), в значительно большей мере продолжают тяготеть к районам топливно-сырьевых ресурсов. При этом чем ниже транспортабельность их продукции, тем сильнее топливно-сырьевая ориентация.

Что же касается собственно отраслей добывающей промышленности, то естественной основой для их размещения как были, так и остаются источники природных ресурсов, особенно полезных ископаемых. Следовательно, в данном случае роль природно-ресурсного фактора никак не сошла на нет.

Более того, именно с освоением новых ресурсных районов связано интересное географическое явление второй половины XX в., получившее в литературе наименование расширения ресурсных рубежей. Здесь имеется в виду прежде всего начало разработки новых источников полезных ископаемых в условиях труднодоступных территорий и акваторий, сопровождающееся транспортным строительством и формированием новых крупных грузопотоков.

В свое время Ю. Г. Саушкин писал о том, что открытие и освоение новых крупных ресурсных районов «взрывает» размещение производительных сил на обширных территориях. В качестве примеров он приводил железорудные богатства КМА и нефтяные богатства Урало-Поволжья. Полную аналогию с ними являют собой примеры железорудных богатств Лабрадора и Западной Австралии или нефтяных богатств Северного моря, которые также «взорвали» размещение производительных сил на соответствующих территориях.

Особенно быстрыми темпами расширение ресурсных рубежей человечества происходило в 1960-е гг. и в еще большей мере с середины 1970-х до середины 1980-х гг. В значительной мере это объясняется происшедшим в середине 1970-х гг. резким повышением цен на нефть, что сделало экономически выгодной разработку природных ресурсов в труднодоступных районах. Во второй половине 1980-х гг. этот процесс несколько замедлился. Во-первых, нефть снова подешевела. Во-вторых, экономически развитые страны Запада ввели строгие экологические ограничения при освоении новых ресурсных районов. В качестве наиболее ярких примеров расширения ресурсных рубежей в глобальном масштабе можно привести освоение нефтяных и газовых месторождений континентального шельфа и освоение районов Севера.

По степени обеспеченности природными ресурсами, от которой во многом зависит действие природно-ресурсного фактора, страны мира иногда подразделяют на три большие группы: 1) ресурсонедостаточные страны; 2) ресурсообеспеченные страны; 3) ресурсоизбыточные страны. Примерами стран первой группы могут служить Япония, некоторые НИС Азии, второй – США, третьей – Канада, Австралия. Важно подчеркнуть, что мировой опыт свидетельствует о том, что и ресурсонедостаточные страны, опираясь на другие – отнюдь не ресурсные – факторы, могут создать высокоэффективную экономику.

Россия являет собой довольно яркий пример ресурсоизбыточной страны. Что же касается расширения ресурсных рубежей, то в течение нескольких десятилетий эту политику осуществляли в СССР в первую очередь путем сдвига производительных сил на Восток (и Север). В результате в начале XXI в. в России зона Севера обеспечивает 9/10 всей добычи природного газа, олова и никеля, 3/4 добычи нефти, 1/2 лесной продукции. К этому можно добавить весь добываемый в стране апатитовый концентрат, преобладающую часть добычи золота и алмазов.

 

В-третьих, это увеличение энергетических ресурсов. Имеется в виду использование микроорганизмов для получения энергии из биомассы, причем как в газообразном (биогаз), так и в жидком (этиловый спирт) виде. Развитие этого направления позволяет использовать огромные и все время возобновляющиеся ресурсы биомассы, а также обеспечить дополнительные меры по охране окружающей среды. Использование соответствующей техники (биогенераторы) можно считать уже вполне освоенным делом.

В-четвертых, это разработка биотехнологическими методами полезных ископаемых. Здесь имеется в виду подземное выщелачивание, уже применяемое при разработке залежей меди и некоторых редких металлов. Считается также, что с помощью микроорганизмов можно повысить пластовое давление и тем самым увеличить отдачу нефтяных пластов.

В-пятых, это получение новых лекарственных средств для нужд медицины и ветеринарии. Современной биотехнологией уже накоплен опыт в производстве разного рода вакцин, антибиотиков, гормонов и т. п.

В-шестых, это защита окружающей среды биотехнологическими методами. В данном случае имеются в виду промышленная бактериальная очистка сточных вод, утилизация промышленных и коммунальных отходов, в том числе отходов органической химии и мест утечки нефти и нефтепродуктов при помощи более дешевых и эффективных, чем традиционные, методов.

В эпоху НТР на основе биотехнологии возникла и получила значительное развитие биоиндустрия, которую приводят в качестве примера новейшего инновационного производства, хотя в единую цельную отрасль она пока не сложилась. Биоиндустрия стала одним из самых наукоемких и одновременно капиталоемких направлений, обеспечивающих тесную связь науки и производства, привлекающих не только крупный, но также мелкий и средний бизнес.

Наибольшее развитие биоиндустрия получила в США, Японии, странах Западной Европы. Эпицентр ее, можно сказать, находится в США, где биоиндустрия, как и биотехнология, развивается преимущественно в сфере частного бизнеса. Ныне в США насчитывается более 1500 биотехнологических компаний с численностью занятых непосредственно в области биотехнологий, превышающей 200 тыс., а вместе с косвенно занятыми в этой сфере – 500 тыс. человек. По сумме продаж первое место среди них с большим отрывом занимают фармацевтические компании. При этом наибольшие успехи достигнуты в производстве глюкозно-фруктовых сиропов, что позволяет бороться с широко распространенным в стране диабетом и сократить потребление сахара на душу населения.

Большое развитие биоиндустрия получила и в Японии, где она в гораздо большей степени поддерживается государством. Продукцию биоиндустрии используют здесь в сельском хозяйстве, лесном хозяйстве, рыболовстве, пищевкусовой промышленности (рисовая водка, пиво, вино, уксус, соевый соус и др.), а также в энергетике и для охраны окружающей среды. Примерно то же можно сказать и о Западной Европе, где по уровню развития биоиндустрии выделяются Германия (здравоохранение, охрана окружающей среды), Франция (фармацевтика, парфюмерия и косметика, пищевые продукты) и Великобритания (лекарственные препараты, продукты питания). Из развивающихся стран в этот перечень входят Бразилия (этиловый спирт) и Аргентина (глюкозно-фруктовые сиропы). Особого упоминания заслуживают также Китай и Индия, где действуют миллионы генераторов по производству биогаза.

Нельзя не отметить и того, что развитие биотехнологии и биоиндустрии породило ряд сложных проблем не только экономического, но и социального, и морально-этического плана. В первую очередь это относится к генной инженерии. Достаточно вспомнить, что после клонирования овцы Долли вопрос об экспериментах подобного рода поднимали даже на заседании Генеральной Ассамблеи ООН. В начале 2000 г. в Монреале представители более 130 стран мира поставили свои подписи под специальным протоколом о биологической безопасности в связи с выпуском генетически измененных продуктов. Этот протокол дает странам право запрещать ввоз таких продуктов и вводит судебную ответственность в тех случаях, когда их потребление наносит вред людям или окружающей среде. А вопрос о клонировании людей вообще рассматривается совершенно особо, вызывая большие споры. Недавно папа римский в специальной энциклике осудил клонирование человеческого эмбриона. За полный запрет клонирования выступил президент США Дж. Буш. В Европе была принята специальная Конвенция о биоэтике. Однако в некоторых странах (Италия) первые опыты по клонированию человека уже проведены.

Россия в составе СССР добилась довольно значительных успехов на некоторых направлениях биотехнологии и биоиндустрии. В стране было создано крупное микробиологическое производство. Большое развитие получила фармацевтическая промышленность. Генную инженерию использовали в сельском хозяйстве и пищевкусовой промышленности. Но в 1990-х гг. все эти отрасли и производства вступили в стадию резкого спада, что привело к замещению значительной части отечественной продукции импортной. Биотехнологическая революция в экономически развитых странах

Как уже было отмечено, индустриализация сельского хозяйства (или первая «зеленая революция») произошла в развитых странах Запада уже довольно давно. В 70—80-х гг. XX в. эти страны достигли очень высокого – в ряде случаев фактически предельного – уровня такой индустриализации (табл. 121).

Анализ таблицы 121 показывает, что наиболее высокого уровня тракторизации сельского хозяйства достигли некоторые страны Западной Европы и Япония. Если использовать другой показатель – количество тракторов из расчета на 1000 занятых в сельском хозяйстве, – то наиболее высокий уровень обеспеченности демонстрируют не только эти страны (Франция, Бельгия, Австрия, Дания, Норвегия – от 1000 до 1500), но также США (1450) и Канада (1680). Судя по данным той же таблицы, самого высокого уровня химизации сельского хозяйства также достигли некоторые страны Западной Европы и Япония, тогда как в больших многоземельных странах (США, Канада, Австралия) удельное потребление удобрений заметно более низкое. В целом, по расчетам американских специалистов, применение химических удобрений обеспечило примерно 40 % полученного этими странами прироста урожайности зерновых культур, да и сама эта урожайность стала, как правило, намного превышать среднемировой уровень в 25 ц/га.

Таблица 121

НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ЭКОНОМИЧЕСКИ РАЗВИТЫХ СТРАН В НАЧАЛЕ XXI В.

Однако в 80—90-х гг. XX в. целевые установки постиндустриальных стран – особенно в условиях постоянного перепроизводства продовольствия – стали изменяться. Фактически прекратился рост тракторного парка, а в его структуре предпочтение стали отдавать садово-огородным тракторам и тракторам сравнительно небольшой мощности, а не сверхмощным (в 300–400 л. с.), как было до этого, в особенности в США. Одновременно в большинстве этих стран началось уменьшение удельного потребления химических удобрений (в ФРГ, например, его за короткий период сократили в два раза). В большинстве постиндустриальных стран уже в течение почти трех десятилетий запрещено использовать плохо поддающиеся распаду хлорорганические пестициды, в особенности ДДТ, которые, впрочем, уже успели нанести невосполнимый ущерб природе многих сельских районов.