Пищевые ресурсы человечества кратко

Обновлено: 15.05.2024

Ежегодно зеленые растения создают заново огромные количества органических веществ (примерно 100 млрд. т), во много раз превосходящие затраты на пищевые нужды человека, а также на корм сельскохозяйственных животных. В связи с этим проблема питания, казалось бы, должна решаться очень просто. На самом же деле обеспечение людей пищей представляет собой одну из сложнейших проблем современности, заслуживающих особого внимания. Лишь очень незначительное количество синтезируемых растениями органических веществ употребляется непосредственно для целей питания, чаще же пищевые продукты получаются из них через посредство одного или нескольких промежуточных звеньев, роль которых выполняют животные, а в некоторых случаях микроорганизмы.

Например, из всей растительности морей и океанов человеку в качестве пищи достается ничтожно малая доля, да и то в переработанном виде, преимущественно в виде продуктов рыбного промысла. Подавляющая же часть растительной биомассы морей и океанов, а также лесов и другой дикорастущей наземной флоры представляет собой непищевую продукцию. Эта биомасса претерпевает превращения в круговороте веществ, минуя те промежуточные звенья, с помощью которых в итоге создаются пищевые продукты. До 75—80% пищи человек получает от возделываемых им самим сельскохозяйственных культур, хотя продукция этих растений в среднем не превышает 6—10% общей фотосинтетической продукции всей растительности Земли. Но и от сельскохозяйственных растений далеко не весь урожай употребляется для пищевых целей, а только некоторые органы, например плоды, семена, клубни и т. д. Очень часто листья, стебли и корни совершенно не используются, полностью выбрасываются, составляя большие потери урожая.

В настоящее время нашу планету населяет примерно 3—3,5 млрд. человек, употребляющих ежегодно в пищу около 0,6 млрд. т органических веществ, что соответствует в энергетическом отношении 11,30 ∙ 10 18 Дж (2,7 ∙ 10 15 ккал).

Уже давно ученых привлекают перспективы искусственного синтеза пищевых органических веществ и в первую очередь отдельных компонентов пищи (например, аминокислот, витаминов, белковых препаратов и др.), которые должны сыграть немаловажную роль в создании полноценного питания. Но никакие успехи в этой области не смогут в недалеком будущем обеспечить столь же полноценную и разнообразную пищу, какую человек получает от растений и животных при затрате небольших усилий и с помощью сравнительно несложной техники. Процесс фотосинтеза и в дальнейшем останется, по мнению многих ученых, основным источником пищи.

В своей хозяйственной деятельности человек давно встал на путь выращивания ценных растений, постоянно заботясь о повышении их продуктивности. Задача повышения урожайности до сих пор остается одной из самых важных и актуальных.

При нынешнем уровне развития земледелия культурные растения способны превращать в химическую энергию органических веществ, накопленных в урожае, около 0,5—0,6% фотосинтетически активной радиации. Но это не предел, и при создании наиболее благоприятных условий, в частности в отношении водообеспечения и минерального питания, коэффициент использования ФАР может значительно увеличиваться (до 2—8% и даже больше).

На всей же площади возделывания сельскохозяйственных растений, отличающейся большим разнообразием почвенно-климатических условий, практически возможно в недалеком будущем поднять этот коэффициент в среднем до 2%. А это значит, что общая продуктивность земледелия увеличится в 3—4 раза. Помимо этого, имеются вполне реальные возможности для расширения в 2 раза площади обрабатываемых земель. Таким образом, в перспективе можно рассчитывать на получение в 6—8 раз большего количества сельскохозяйственной продукции, чем сейчас, хотя, конечно, осуществление этого — задача не из легких и вот почему:

Исключительно большие трудности связаны с нормальным обеспечением посевов доступной влагой, так как растения расходуют огромные количества воды на транспирацию и синтез различных органических веществ. Одни только культурные растения испаряют при транспирации около 2,4 ∙ 10 12 т воды в год. Между тем распределение ее на земном шаре крайне неравномерно как в пространстве, так и во времени. Значительная часть материков представляет собой пустыню либо, наоборот, сильно заболочена или покрыта ледниками и снегом. Часто периоды обильных осадков сменяются периодами длительных засух. В зонах полупустынь, степей и даже лесостепей солнечная радиация при длительной засухе превращается из источника жизни в фактор, оказывающий на растения вредное, а нередко и губительное действие. На большой территории количество влаги не соответствует фотосинтетической деятельности, ибо много осадков выпадает в неблагоприятные для вегетации растений периоды, например ранней весной или поздней осенью и зимой в умеренных зонах. Громадные потоки солнечной

энергии обесцениваются при этом из-за низких температур, приводящих к снижению или даже к полной приостановке фотосинтеза, несмотря на то, что световой режим благоприятен для этого процесса и растения полностью обеспечиваются доступной влагой. Только незначительные площади, примерно 2—5% всех материков, относительно хорошо снабжаются водой в соответствии с фотосинтетической деятельностью растений. В этих районах при прочих благоприятных условиях коэффициент использования растениями ФАР достигает 4—5%.

Для того чтобы обеспечить нормальное водоснабжение всех возделываемых растений, необходимо прежде всего расширить площади орошаемых земель, на долю которых в настоящее время приходится только 15% общей площади посевов, или 225∙10 6 га.

Ежегодно в процессе построения органических веществ растения расходуют огромное количество минеральных элементов, в частности около 2 млрд. т азота, 6 млрд. т фосфора и др. Обеспечение нормальных условий минерального питания для растений представляет, пожалуй, не меньшие трудности, чем создание хорошего водоснабжения. Химические анализы показывают, что в подавляющем большинстве случаев почва содержит меньше доступных форм макро — и микроэлементов, чем это требуется для обеспечения высокой продуктивности растений.

Необходимо учитывать также, что на Земле происходит интенсивный процесс рассеивания азота, фосфора и других жизненно важных элементов в результате, например, эрозии почв и вымывания из них ценных питательных веществ. Только за счет стока в моря и океаны уносится 36 ∙ 10 12 т воды и огромное количество растворенных в ней минеральных солей. Кроме того, минеральные элементы в значительной степени рассеиваются по поверхности Земли и не используются повторно сельскохозяйственными растениями, так как они не всегда возвращаются в почву после уборки урожая, когда с полей вместе с растениями вывозятся и поступившие в них из почвы элементы минерального питания. Обычно вынос из почвы азота, фосфора, калия и т. д. превалирует над их возвратом. И одной лишь компенсации потерь за счет выноса совершенно недостаточно для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, для этого необходимо также обогащать почву дополнительными количествами этих элементов. Исключительно важно поэтому применение удобрений на обрабатываемых землях.

Во всех странах повышение урожайности в первую очередь связывают с улучшением условий азотного питания, поскольку содержание доступных для растения форм азота в почве весьма невелико. Обычно недостаток азотных удобрений частично компенсируется азотсодержащими органическими удобрениями (навоз, торф, компосты и т. д.), но главным образом за счет биологической азотфиксации, т. е. благодаря процессу усвоения свободного азота атмосферы некоторыми группами организмов-азотфиксаторов, обогащающих почву доступными для растений формами азота. В настоящее время таким путем образуется около 20—30 кг связанного азота на 1 га почвы.

Помимо создания благоприятных условий водоснабжения и минерального питания, особое значение для дальнейшего повышения урожайности приобретает подбор сортовых семян, механизация и применение эффективных методов агротехники с целью создания наилучших условий произрастания растений, обеспечивающих их максимальную фотосинтетическую деятельность. Все эти мероприятия позволят значительно увеличить продуктивность полей и создать реальные предпосылки для мощного скачка в производстве продуктов питания. Очень большую роль в этом деле призвана сыграть и фитопатология — наука о болезнях растений. Широкое внедрение рациональных методов борьбы с болезнями и вредителями культурных растений позволит заметно поднять продуктивность земледелия.

Немалое значение для расширения производства продовольствия имеет изменение самой структуры посевов путем сокращения площадей под техническими культурами. Появление искусственных волокон типа капрона, нейлона, лавсана и многих других, а также синтетического каучука и пластмасс приводит к тому, что все больше и больше земель, находившихся ранее под техническими культурами, освобождается для выращивания растений, имеющих исключительно пищевую ценность. Например, в США и некоторых других странах хлопчатник все больше вытесняется продовольственными культурами, а в Японии, издавна славившейся производством натурального шелка, подобное происходит с насаждениями шелковицы, листья которой служат пищей для тутового шелкопряда. Бурное развитие химической промышленности в области синтезов должно привести к резкому сокращению производства хлопка, льна, натурального каучука и других материалов, а следовательно, к высвобождению огромных дополнительных площадей для возделывания ценных пищевых культур.

А может ли исключительно растительная пища обеспечить человеческий организм всеми веществами, необходимыми для его жизнедеятельности? Нет ли здесь риска нарушить то соотношение между животными и растительными белками, которое характерно для полноценного, хорошо сбалансированного питания? Подобного рода сомнения возникают в результате изучения рационов, состоящих главным образом из продуктов одного какого-либо вида растений (например, риса) или группы близких видов (злаки). Такая однообразная пища, если ее употреблять на протяжении длительного времени, вызывает белковую недостаточность, авитаминозы и другие серьезные заболевания, связанные с нарушениями обмена веществ. Дело в том, что организм человека не способен самостоятельно синтезировать некоторые важнейшие соединения, в том числе целый ряд так называемых незаменимых аминокислот, витаминов и т. д. Такие соединения должны поступать в организм (и поступают при обычном рационе) в готовом виде вместе с пищей как ее составная часть. Между тем отдельные незаменимые аминокислоты часто содержатся в растительных белках в недостаточных количествах либо вообще отсутствуют. В пшеничной муке, например, недостаточно лизина, а в рисе и сорго — триптофана. Растительные белки из-за очень большого несходства по аминокислотному составу имеют для человека меньшую ценность, чем белки животного происхождения.

Противники вегетарианского питания справедливо утверждают, что мясо представляет собой превосходный белковый концентрат как раз потому, что аминокислотный состав его хорошо сбалансирован и близок к составу белков человеческого тела. Однако современные исследования показывают, что в растениях, относящихся к разным видам, отсутствуют или содержатся в недостаточном количестве не одни и те же аминокислоты, а разные. Кроме того, в бобовых растениях, особенно в их семенах, аминокислотный состав нередко близок к таковому животных. В первую очередь это относится к сое, в семенах которой довольно хорошо уравновешены все незаменимые аминокислоты.

Содержание незаменимых аминокислот в пищевых продуктах растительного и животного происхождения (А). Продукция тех же аминокислот на 1 га (Б) (по П. Дювиньо, М. Тангу): 1 — бобовые; 2 — небобовые; 3 — продукты животного происхождения

На рисунке представлена диаграмма состава незаменимых аминокислот для трех больших групп продуктов питания. Сопоставляя эти группы, легко заметить, что состав бобовых растений и продуктов животного происхождения почти одинаков, а в других растительных продуктах, особенно из злаков, набор аминокислот гораздо беднее. Отсюда некоторыми исследователями делается вывод, что имеется возможность составлять полноценные смешанные растительные рационы главным образом из семян бобовых и злаков, добиваясь того, чтобы их белковый состав был столь же хорошо сбалансирован, как и в продуктах животноводства. Недостаток тех или иных незаменимых аминокислот может при этом восполняться за счет растений других видов.

В последнее время предпринимается все больше попыток составления подобных питательных смесей, которые можно рассматривать как один из источников расширения ресурсов питания. Недавно была предложена смесь, например, такого состава: пшеницы — 26%, сорго — 26 %, кукурузы — 20 %, сои — 15%, снятого молока — 10%, а остальные 3% приходятся на витамины, минеральные соли и др.

Усовершенствование методов экстрагирования и очистки растительных белков позволит в будущем получать ценные пищевые препараты не только из остатков сельскохозяйственных культур, но также и из дикорастущих растений. Растительные питательные смеси представляют большой интерес в связи с тем, что продуктивность образования незаменимых аминокислот (в кг на 1 га) гораздо выше у растений, чем у животных, что хорошо видно на приведенной выше диаграмме.

Огромное количество растительной и животной продукции создается ежегодно в морях и океанах, однако к столу людей море до сих пор поставляет ничтожно малую долю пищи. Располагая громадными ресурсами малоиспользуемых белков высокого качества и многих других ценных веществ, моря и океаны должны сыграть большую роль в улучшении питания человека. Расширение морского промысла позволит намного больше изготовлять блюд из рыбы, моллюсков, ракообразных и других животных. Кроме того, весьма перспективным следует считать широкое использование морских водорослей не только для приготовления пищи, но также в качестве корма для скота и удобрения полей. В настоящее время с этой целью добывают в основном ламинарию и фукусы, да и то в гораздо меньших количествах по сравнению с тем, что может дать море. В Японии, Корее и других странах ламинария, называемая часто морской капустой, применяется для приготовления тортов, салатов, пудингов. На основе муки из водорослей и рыбьего сока уже изготовляются препараты, ценные в питательном отношении. Под влиянием термической обработки происходит карамелизация и состав углеводов водорослей изменяется таким образом, что они приобретают приятный вкус и становятся легко усваиваемыми для человеческого организма. Водоросли служат также источником агар-агара, нашедшего широкое применение в кондитерской промышленности. В некоторых приморских районах овец и других сельскохозяйственных животных выкармливают почти исключительно за счет водорослей, главным образом фукусов. Фукусы служат и хорошим удобрением, поскольку они, помимо органических веществ, богаты азотом, фосфором, калием.

Значительного увеличения ресурсов питания можно добиться за счет химической и биологической переработки органического сырья в кормовые или пищевые продукты. Таким сырьем может служить каменный уголь, горючие газы, нефть, древесина или отходы их переработки. Уже разработаны методы получения искусственных масел из угля, а также белков из дрожжей, выращиваемых на основе нефти. В настоящее время использование различных микроорганизмов для этих целей стало реальным фактом.

Весьма заманчивым представляется решение проблемы искусственного фотосинтеза. Но в ближайшем будущем нельзя рассчитывать на производство пищи с помощью только искусственного фотосинтеза, так как до сих пор еще недостаточно глубоко и полно вскрыт механизм этого процесса и осуществление его искусственным путем связано с большими техническими трудностями. Прежде всего для этого необходимы сложные промышленные установки с огромной поверхностью для улавливания энергии солнечных лучей, а создание и эксплуатация таких установок едва ли будет рациональнее, чем посевы сельскохозяйственных растений. Искусственный синтез органических веществ, в том числе пищевых продуктов, сможет заменять посевы сельскохозяйственных культур только в том случае, если он будет экономически более выгодным, чем естественный фотосинтез.

На современном уровне развития науки и техники реально возможен промышленный синтез отдельных наиболее важных компонентов пищи, прежде всего незаменимых аминокислот, витаминов, жиров и т. п. Во многих тропических странах, где достаточно растительной пищи, богатой углеводами, остро ощущается недостаток белков. Пополнение рациона населения этих стран синтетическими аминокислотами будет содействовать уменьшению белкового голода, В настоящее время искусственно изготовляются некоторые витамины (А, В₁, В2, С), жиры, углеводы и ряд других соединений, причем искусственно синтезированные вещества типа углеводов все шире используются в качестве заменителей тех ценных продуктов, которые служат сырьем для промышленности. Таким образом, различные виды искусственного синтеза могут быть весьма эффективными при решении проблемы питания, но ведущая роль долгое время будет еще оставаться за фотосинтезирующими растениями.

Бесплатное участие. Свидетельство СМИ сразу.
До 500 000 руб. ежемесячно и 10 документов.

Питание — важнейшая физиологическая потребность организма, от которой во многом зависит состояние здоровья и работоспособность человека. Оно необходимо для построения и непрерывного обновления клеток и тканей, восполнения энергозатрат, выработки ферментов, гор-монов и других регуляторов обменных процессов в организме. Про¬блема здорового питания непосредственно связана с экологическими условиями получения, производства и хранения пищевого сырья и пи¬щевой продукции.

Трудно представить себе, что в современном сообществе, где практически у каждой европейской семьи есть автомобиль, компьютер, существуют люди, которые голодают. Речь идет прежде всего об отсталых африканских и азиатских странах, где недоедание актуально. Продовольственная проблема человечества — важнейший вопрос, с которым предстоит разобраться ученым. Есть несколько причин, которые вызвали этот кризис, разрабатываются различные варианты решения.

Суть и факторы

Продовольственная проблема как глобальная проблема человечества состоит в том, что мировому сообществу не удается в полной мере обеспечить продуктами питания всех людей на планете. Сегодня этот кризис остается актуальным, не каждый житель планеты получает необходимые по физиологическим нормам хлеб, молоко, мясо и крупы. Принято выделять несколько факторов, которые оказывают влияние на ситуацию с продовольствием:

Высокая скорость роста населения. Причем, как правило, высокая рождаемость наблюдается в бедных странах, в развитых европейских же уровень рождаемости невысок.
Политическая ситуация в мировом сообществе.
Массовая урбанизация.
Специфика размещения людей.
Индустриализация и отказ от сельского хозяйства. Многие африканские страны, население которых ранее выживало за счет собственных огородов и ферм, под влиянием прогресса оказываются неспособными обеспечить население сельскохозяйственной продукцией.
Оказывает влияние и экономика развивающихся стран.

Суть проблемы состоит в том, что жителям планеты недостает продовольствия, а также в том, что употребляемые продукты не позволяют составить сбалансированный качественный рацион. Особенно этот вопрос актуален для стран Азии.

К счастью, современные научно-технические разработки и ресурсный потенциал позволяют справляться с этой сложностью, поэтому число голодающих сокращается из десятилетия в десятилетие.

Однако и сейчас количество нуждающихся впечатляет — более 850 миллионов человек. Каждый седьмой житель планеты не получает ежедневно необходимое для нормальной жизнедеятельности количество калорий. Ежегодно около 5 миллионов детей погибает от голода. Согласно ВОЗ и ФАС, суточная норма калорий составляет 2400−2500 ккал, некоторые исследователи повышают этот показатель до 2700−2800 ккал. Если же человек не получает 1000 ккал, то неизбежно наступает физическая деградация.

Причины и масштабы

У индейцев майя существовал особый ритуал почитания главной культуры, кукурузы, ведь в неурожайный год многие племена были обречены.
Античная богиня Пандора разбила свой ящик, выпустив все грехи и пороки человечества, среди которых был голод. В Древней Греции почиталась богиня плодородия Деметра, которой молились и приносили жертвы, чтобы получить богатый урожай.
Церера, богиня плодородия античного Рима, заведовала выращиванием злаков, ее почитали в специально построенных храмах.

Вместе с развитием науки, прогрессом суть кризиса меняется, он превращается в глобальную проблему мирового сообщества. Масштабы проблемы ужасают: только 40% населения планеты получает сбалансированное здоровое питание. Более 1,5 миллиона человек недоедают, получая в сутки всего 1000 ккал.

Причины продовольственной проблемы в мире разнообразны:

Регионально-географические особенности

Не испытывают проблем с организацией питания крупные развитые страны, которые сами поставляют на мировой рынок продовольствие (это Канада, США, Австралия). Также это небольшие по площади государства, которые специализируются на экспорте продуктов (Бельгия, Нидерланды, Финляндия и другие).

К числу стран, у которых проблема с питанием имеется, относятся:

Государства типа Японии и Южной Кореи, которые испытывают дефицит, но своими силами способны приобрести недостающие ресурсы.
Страны, способные обеспечить свое население минимальным набором продуктов, используя собственный потенциал: Китай, Индия, государства Южной Африки.
Ближний Восток, юго-восток Африки — здесь наблюдается острый дефицит продовольствия и водных ресурсов, самостоятельно решить вопрос они не в состоянии.
Постоянное ухудшение ситуации наблюдается в странах Азии и Африки.
Продовольственное обеспечение соответствует минимальным нормам, но для полноценной жизнедеятельности недостаточно. Это некоторые государства СНГ.

Проблемы недоедания, голода особенно актуальны для стран Азии (более 50% населения), Африки (25%), Латинской Америки (11%), Ближнего Востока (5%). В России существуют отдельные сложности, но до массового уровня они не доросли.

Основные страны, в которых существует голод:

Для большинства этих стран характерно преобладание растительного рациона, недополучение животного компонента питания, необходимого количества калорий и белка. Нехватка сырьевой базы приводит к снижению продолжительности жизни народонаселения, работоспособности, здоровья, сопротивляемости болезням, особенно у детей. Согласно статистике, более 60% детей Южной Азии и 40% Африки заметно отстают в физическом развитии от своих сверстников, не знакомых с проблемой голода.

Варианты решения

Пути решения продовольственной проблемы многообразны, основными считаются интенсификация уже освоенных сельскохозяйственных угодий, грамотное ведение с/х с использованием передовых технологий. Немаловажное значение имеют и природоохранные мероприятия, которые направлены на защиту экологической обстановки в мире.

Прогрессивные исследователи выделяют также такие пути:

Использование современного научного потенциала, изучение и производство генетически измененной продукции, безопасной для человека.
Повышение плодородия земель.
Активное использование биоресурсов морей и океанов.
Выведение сортов культур и видов животных, имеющих иммунитет к распространенным в бедных странах заболеваниям.

Еще одна классификация путей решения — подразделение их на интенсивный и экстенсивный. Во втором случае речь идет о производстве продуктов питания за счет увеличения площади сельскохозяйственных угодий. Несмотря на то что пастбищ, пригодных для обработки, практически не осталось, ведется активный поиск резервов.

Согласно статистике, 1,5 млрд га пригодных для пашни угодий уже используется людьми по назначению, в этой области потенциал исчерпан.
Освоение новых земельных фондов путем интенсивной культивации вызывает эрозию, засоление почвы и иные экологические проблемы.
Подготовка этих почв к использованию требует значительных капиталовложений.

Именно в силу этих обстоятельств экстенсивные мероприятия решения пищевой проблемы человечества особым распространением не пользуются. Используются и дополнительные мероприятия: использование в пищу водорослей, сои, грибов.

Интенсивный метод

Мировой опыт позволяет убедиться в том, что эти мероприятия имеют определенные положительные последствия. Например, за 20 лет с 1960 по 1980 гг. увеличение производства зерновых культур в мире возросло за счет повышения урожайности на 45% (на территории стран Африки и Латинской Америки).

Свою роль играет и селекция: ежегодно ученым удается создать различные сорта культур и виды животных, отличающиеся хорошими показателями продуктивности и устойчивостью к неблагоприятным климатическим условиям и заболеваниям.

Сельское хозяйство начинает использовать более современное оборудование, удобрения, позволяющие повысить плодородность бедных грунтов. Планируется внедрение так называемого капсульного посева. В каждой капсуле содержится некоторое количество семян, а также вещества, направленные на защиту материала от гниения и повышающие процент всхожести.

Плюсы и минусы ГМО

Некоторые исследователи считают, что лучше всего для решения продовольственной проблемы использовать современные научные разработки, в частности, сконцентрировать усилия для производства генномодифицированной продукции. Эта тема, несмотря на свою достаточную разработанность, вызывает массу споров.

К числу его плюсов относится:

Возможность реально решить проблему голода.
Выращивание трансгендеров обладает несомненной экономической выгодой.
Потребление некоторых продуктов генной инженерии поможет пополнить запас в организме витаминами и минералами, поскольку отдельные направления разработок предусматривают увеличение полезных свойств.

Однако не стоит забывать и о недостатках этого направления:

Искусственное вмешательство в генетику не может пройти бесследно, ученые не исключают вероятности дальнейшей мутации гена в составе продукта питания, появления у последнего весьма неожиданных свойств.
Продукты ГМО входят в список тех, что могут вызвать аллергическую реакцию. Статистика неумолима: в мире в последние годы возросло число аллергиков, виновата в этом продукция генной инженерии.
Трансгендерные растения неблагоприятно сказываются на экологической ситуации, нарушают баланс.

Решение продовольственной проблемы, возникновение которой связано с различными факторами, входит в число наиболее актуальных для мирового сообщества вопросов. Однако полностью разработать результативные мероприятия пока не удалось, по-прежнему огромное количество людей голодает, а еще большее — недоедает.