Текст книги "От микроорганизмов до мегаполисов. Поиск компромисса между прогрессом и будущим планеты"

Уэст и его коллеги представили общее уравнение роста (универсальную кривую роста), применимое ко всем многоклеточным животным. Уравнение опирается на наблюдение, что вся жизнь зависит от иерархической разветвляющейся сети (кровеносных систем), имеющей постоянные конечные точки, заполняющей имеющееся пространство и оптимизированной эволюцией (West and Brown, 2005). По мере роста организмов количество клеток, которые необходимо снабжать энергией, растет быстрее, чем пропускная способность разветвляющихся сетей, требуемая для снабжения, что неизбежно переводит рост в S-образную траекторию. Когда данные роста для беспозвоночных (представленных креветкой), рыб (треска, гуппи, лосось), птиц (курица, цапля, малиновка) и млекопитающих (корова, морская свинка, свинья, землеройка, кролик, крыса) отображаются как соотношение безразмерной массы (м/М)^1/4 по отношению к безразмерной переменной времени, то они образуют ограниченную кривую роста с быстрым приростом, за которым следует относительно длительное приближение к асимптоте (рис. 2.13).

Темпы роста на раннем этапе часто бывают линейными, и их ежедневный максимум можно выразить как степенные функции взрослой массы (в граммах в день это 0,0326M^0,75 для плацентарных млекопитающих). Две группы животных отходят от этого общего правила: это приматы с их гораздо более медленным ростом и ластоногие плотоядные с очень быстрым ростом. Максимальный рост позвоночных масштабируется с массой приблизительно как 0,75: более крупные виды приобретают массу путем пропорционального ускорения максимального темпа роста, но существуют важные различия среди терморегуляторных сообществ и основных таксонов (Grady et al., 2014; Werner and Griebeler, 2014). Как и ожидалось, эндотермы растут быстрее эктотермов. Линии наиболее точно соответствующих графиков демонстрируют разницу на порядок между млекопитающими и рептилиями и на два порядка – между рыбами и гнездовыми птицами.

Реальная максимальная прибавка (все в г/день, округлено) для нескольких распространенных видов с аналогичной массой тела (все около 1 кг) выглядит следующим образом: каменный окунь – 0,2; американский кролик – 8; тетерев-косач (выводковая птица) – 14; ворон (гнездовая птица) – 50. Ластоногие (моржи и морские котики) имеют самый высокий ежедневный темп роста: самые крупные животные (крупные самцы моржей, Odobenus rosmarus, весят 1–1,5 т) прибавляют максимум более 1 кг в день (Noren et al., 2014). Темпы роста возрастают со скоростью обмена веществ, но в этом правиле имеются исключения. Птенцы гнездовых птиц, вскармливаемые родителями, имеют более низкую скорость обмена веществ, но более высокие темпы роста, чем терморегулирующие птенцы выводковых птиц (McNab, 2009). Реальный максимальный показатель для наземных животных колеблется в пределах от почти 2 кг/день у носорогов и более 700 г/день у лошадей до около 1 г/день у маленьких опоссумов и 0,01 г/день у самых маленьких сцинков и гекконов. Африканскому слону удается прибавить менее 400 г/день, вес шимпанзе растет на 14 г/день, горилл – примерно вдвое больше (человеческий максимум составляет 15–20 г/день).

Рис. 2.13. Универсальная кривая роста, данные нанесены на ось соотношения безразмерной массы и ось безразмерной переменной времени. На основе (West et al., 2001)

Один из наиболее примечательных примеров роста птиц предлагает странствующий альбатрос (Diomedea exulans), и не только потому, что эта птица обладает самым большим размахом крыльев (2,5–3,5 м), а также самым длительным периодом постнатального роста: она также теряет до почти 20 % массы тела перед тем, как опериться (Teixeira et al., 2014; рис. 2.14). Странствующему альбатросу необходимо 280–290 дней, чтобы из только что вылупившегося птенца превратиться в оперившегося птенца, и затем 6–15 лет, чтобы стать половозрелой особью.

Рис. 2.14. Странствующий альбатрос (Diomedea exulans) в полете. Фотография доступна на wikimedia

Через 80 дней высиживания взрослые в течение 21–43 дней кормят одиночных вылупившихся птенцов и затем оставляют их одних, возвращаясь со все более длинными интервалами для коротких периодов кормления. Это ведет к уменьшению количества еды, получаемой птенцом в период роста, и после того, как масса его тела достигает пика в августе (примерно в 1,5 раза больше веса взрослой птицы), он теряет около половины разницы веса со взрослыми, прежде чем опериться в ноябре или декабре, когда он все еще весит больше взрослого.

Наконец, настало время для краткого разъяснения предполагаемой эволюционной тенденции роста животных. Согласно закону Копа, в ходе эволюционного развития размеры особей животных должны увеличиваться. Считается, что увеличенная масса тела предлагает несколько конкурентных преимуществ (повышенная защита от хищников, более успешная внутри– и межвидовая конкуренция, бо́льшая продолжительность жизни и расширение кормовой базы), которые должны перевесить неизбежные недостатки, особенно более низкую плодовитость, более длительную беременность и развитие и более высокую потребность в пище и воде (Schmidt-Nielsen, 1984; Hone and Benton, 2005). Впрочем, сам Эдвард Коп, активно публиковавшийся в XIX веке американский палеонтолог, изучавший эволюционные тенденции, никогда не делал подобных заявлений. Эту идею популяризировал французский геолог Шарль Депере в своей книге о трансформациях животного мира (Depéret, 1907), но под своим именем этот закон утвердился только после Второй мировой войны (Polly and Alroy, 1998), а его тщательное изучение началось только в последние десятилетия XX века.

Вердикт был неоднозначным. Анализ ископаемых останков млекопитающих кайнозойской эры, проведенный Элроем (Alroy, 1998), показал, что виды-потомки были в среднем примерно на 9 % крупнее предков. Кингсолвер и Пфенниг (Kingsolver and Pfennig, 2004) сделали вывод, что такие ключевые свойства, как выживание, плодовитость и успешное спаривание, положительно коррелировали с более крупным размером тела не только у животных, но также у насекомых и растений. Пожалуй, больше всего впечатляет, как Хайм и др. (Heim et al., 2015) проверили эту гипотезу на всех морских животных, собрав данные о размерах тела 17 208 родов, начиная с кембрийского периода (то есть за последние 542 млн лет), и обнаружили, что минимальный биообъем сократился менее чем на порядок, но максимальный биообъем увеличился более чем в 100 000 раз – эту модель невозможно объяснить с помощью нейтральной эволюционной погрешности, и она стала результатом дифференциальной диверсификации классов крупных животных.

Еще одно на первый взгляд убедительное подтверждение получили Бокма и др. (Bokma et al., 2016). Они не нашли тенденции к увеличению размера тела, используя данные о более чем 3000 сохранившихся до нашего времени видов млекопитающих, но, добавив 553 вида ископаемых видов, обнаружили убедительные доказательства закона Копа/Депере. Естественно, они подчеркивали важность долгосрочной перспективы, и полученные ими результаты также указывали, что тенденция к увеличению размера тела не связана с постепенным увеличением размеров особей уже сформировавшихся видов, а ассоциируется с формированием новых групп организмов путем отклонения в процессе эволюции от форм предков.

С другой стороны, реконструкция эволюции различных семейств хищников (с использованием ископаемых и ныне живущих видов) позволила обнаружить, что у некоторых из них размер тела увеличился, а у других – уменьшился (Finarelli and Flynn, 2006). Исследования более 100 ранних видов амниотов, проведенные Лораном (Laurin, 2004), также показали неоднозначные результаты, и он предположил, что применимость закона во многом зависит от анализируемых данных и аналитического метода. Наиболее убедительное опровержение закона Копа принадлежит Монро и Бокма (Monroe and Bokma, 2010), которые проверили его обоснованность с помощью байесовского анализа средней массы тела 3253 ныне живущих видов млекопитающих на датированном филогенетическом древе. Разница в натуральных логарифмически преобразованных массах тела предполагала, что виды-потомки обычно бывают крупнее родителей, но разница между ними оказалась пренебрежимо мала: она составляет лишь 0,4 % по сравнению с 1 %, который мы получим, если предположить, что эволюция является строго ступенчатым процессом.

Смит и др. (Smith et al., 2016) предложили наиболее всесторонний обзор эволюции массы тела в трех доменах живых организмов за весь Геозойский суперэон (3,6 млрд лет), в течение которого возникло разнообразие организмов от исключительно одноклеточных до крупных многоклеточных форм. Два крупных рывка в увеличении размеров тела (первый в середине палеопротерозойского периода около 1,9 млрд лет назад, второй с конца неопротерозойского до палеозойского периода 600–450 млн лет назад) привели к появлению вариаций, которые мы видим в сохранившихся до наших дней животных. Максимальная длина тела возросла с 200 нм (Mycoplasma genitalium) до 31 м (синий кит, Balaenoptera musculus), что составляет восемь порядков, в то время как максимальный биообъем (для тех же двух видов) вырос с 8 × 10^–12 мм³ до 1,9 × 10¹¹ мм³, что означает эволюционный рост на приблизительно 22 порядка. Очевидный рост типичного размера тела наблюдался от архей и бактерий до одноклеточных и многоклеточных, но средний биообъем большинства вымерших и сохранившихся многоклеточных животных не продемонстрировал аналогичного эволюционного роста.

Рис. 2.15. Эволюционные тенденции биообъема динозавровых и млекопитающих. Упрощено из (Smith et al., 2016)

Средний биообъем морских животных (моллюсков, иглокожих, плеченогих) колеблется преимущественно в рамках одного порядка, и только морские хордовые продемонстрировали значительное увеличение (на семь порядков). Средний биообъем динозавровых сократился во время раннего мелового периода, но ко времени вымирания он был почти идентичным размерам в начале триасового периода. Средний биообъем членистоногих не продемонстрировал явной тенденции к росту в течение полумиллиарда лет, в то время как средний биообъем млекопитающих за последние 150 млн лет вырос примерно на три порядка (рис. 2.15). Несколько групп животных (включая морских животных, наземных млекопитающих и нептичьих динозавров) демонстрируют увеличение размера в процессе эволюции (подтверждая закон Копа), но статистический анализ ясно дает понять, что лучше всего тенденции эволюции для пяти типов животных (плеченогие, хордовые, иглокожие, фораминиферы, моллюски) описывает неискаженное случайное блуждание, в то время как эволюцию размера членистоногих лучше всего отражает статистическое равновесие.

Рост домашних животных

Наиболее значительные изменения роста животных связаны с их одомашниванием, которое началось более 10 тысячелетий назад[23]23
  Зоологи (и археологи) расходятся во мнении, что считать одомашниванием – приручение, использование в хозяйстве или целенаправленное выведение пород, отличных от диких. Разумеется, использование в хозяйстве – более древняя практика, чем выведение новых пород. – Прим. пер.


[Закрыть]. Археологические доказательства позволяют с уверенностью датировать одомашнивание животных: первыми были козы и овцы (около 11 000 лет назад), затем свиньи и крупный рогатый скот (10 500–10 000 лет назад) – все в Ближневосточном регионе, на территориях, сегодня принадлежащих Турции, Ираку и Ирану (Zeder, 2008). Одомашнивание лошадей в евразийских степях произошло гораздо позже, около 2500 лет до н. э. (Jansen et al., 2002). Эти пять видов (и собаки) в конце концов распространились по всему миру, в то время как ареал обитания еще восьми видов одомашненных млекопитающих – буйволов, яков, одногорбых и двугорбых верблюдов, ослов, альпак, кроликов и морских свинок – остается ограниченными. Но почему только эти виды, почему мы не одомашнили десятки других млекопитающих?

Очевидными критериями отбора для одомашнивания были предрасположенность к приручению, способность к размножению в неволе, низкая агрессивность или ее отсутствие и, в случае крупных видов, стадное чувство (Russell, 2002). Цикл роста (время достижения половой зрелости), скорость размножения, продолжительность беременности и лактации и время достижения убойного веса также учитывались. Крайние значения исключались. Мелкие млекопитающие с высокой скоростью обмена веществ растут быстро, но дают мало мяса, поэтому 1–2-килограммовые кролики и морские свинки находятся в самом низу списка домашних животных. Очень крупные животные растут слишком медленно и требуют слишком много пищи. По наблюдениям Маккалоу (McCullough, 1973), животных, выращиваемых на мясо, можно считать компромиссным вариантом, так как они сочетают сравнительно быстрый рост со способностью накапливать массу, что ограничивает массу их тела в основном 40–400 кг. Неудивительно, что самыми крупными домашними животными являются жвачные, которые могут (благодаря простейшим, живущим у них в кишечнике) переваривать грубую пищу, непригодную для других животных, и питаться только подножным кормом.

Большинство птиц слишком малы (и, следовательно, их базовая скорость обмена веществ слишком высока), чтобы их разведение на мясо или яйца имело смысл, а вес тела диких видов, которые были одомашнены, варьируется от менее 500 г у голубей до около 10 кг у диких индеек. Дикая птица Юго-Восточной Азии была одомашнена около 8000 лет назад, и самой важной домашней птицей стали куры. Одомашнивание индеек (в Центральной Америке) произошло около 7000 лет назад, уток (в Китае) – около 6000 лет назад, а гуси были одомашнены примерно на тысячу лет позже, скорее всего, в Египте.

И скорость достижения зрелости, и окончательный убойный вес были подняты на беспрецедентный уровень с помощью сочетания современного разведения (генетического отбора), улучшенного питания в неволе и применения профилактических лекарств. Эта комбинация оказалась особенно эффективна для свиней и кур-бройлеров (Whittemore and Kyriazakis, 2006; Boyd, 2003; Havenstein, 2006; Zuidhof et al., 2014; NCC, 2018). В результате обширных исследований потребностей в питании скота, свиней и домашней птицы были установлены оптимальные соотношения макроэлементов и добавок для разных стадий роста. Периодические обновления руководств, которые готовят экспертные комиссии Национального совета по исследованиям США, содержат их краткое описание (NRC, 1994; 1998; 1999; 2000b). Современные методы также включают применение усилителей роста, широкое профилактическое использование антибиотиков и содержание в крайней неволе. Производители мяса считают такие практики экономически обоснованными, но есть и те, кто полагает их совершенно неприемлемыми (Smil, 2013c).

Ни одно другое домашнее млекопитающее не может производить мясо так же эффективно, как свинья, – не потому, что всеядна, а потому, что ее базовый обмен веществ почти на 40 % ниже, чем можно было бы ожидать от ее взрослой массы тела. В течение самой быстрой фазы роста здоровая свинья использует почти две трети всей полученной из пищи энергии на рост новых тканей – этот показатель почти на 40 % выше, чем у крупного рогатого скота, и даже немного выше, чем у кур. Свиньи отличаются исключительно быстрым ростом, который начинается с необычайно низкого веса при рождении. Новорожденные дети весят около 5 % (в среднем 3,6 кг) от массы взрослого, свиньи – менее 2 % (вес при рождении составляет около 1,5 кг, убойный вес – 90–130 кг). Поросята после рождения растут линейно, удваивая вес в течение первой недели и увеличивая его более чем в пять раз к концу третьей недели (Chiba, 2010). Поросят отлучают от матки всего через 25 дней (по сравнению с 56 днями 50 лет назад), но еще до отлучения они получают дополнительное питание (комбикорм). Более быстрое отлучение от матки позволяет увеличить количество поросят на свиноматку с 20 до 25 в год.

Дикие свиньи, которым приходится тратить много энергии на поиск пищи и рытье, достигают максимального взрослого веса только через три года у самцов и через два года у самок (они живут 8–15 лет). Рост домашних свиней после отъема от матки в разы быстрее благодаря улучшенному питанию в условиях неволи. «Кормление животных в неволе» без выпаса стало нормой в современном производстве мяса, и границы для свиней, в природе являющихся бродячими животными, особенно суровы. В ЕС они содержатся на площади 0,93 м², в Канаде минимальная площадь загона составляет всего 0,72 м²; в обоих случаях загон рассчитан на зрелую свинью весом 100 кг и имеет планчатый пол (Smil, 2013c).

Пропорции тела человека и свиньи отличаются, однако взрослая масса аналогична, и для западных мужчин (чья нормальная масса тела варьируется преимущественно между 65 и 85 кг, то есть в том же диапазоне, что и у достигающей зрелости свиньи) попытка провести день в помещении площадью хотя бы 2 м², не говоря уже о том, чтобы оно было на треть меньше, может оказаться очень поучительной! Обычно в помещении под одной крышей в маленьких загонах находится более тысячи свиней, при этом свиноводство – высоко концентрированный бизнес. В Айове, Северной Каролине и Миннесоте сегодня производится почти 60 % всех доступных на рынке животных (USDA, 2015). Таким образом, выращивание животных в неволе создает беспрецедентную концентрацию органических отходов.

Новорожденные поросята растут примерно на 200 г/день, молодые свиньи – на 500 г/день, а свиньи зрелого возраста набирают убойный вес со скоростью 800 г/день. Современные породы достигают убойного веса всего за 100–160 дней после отлучения от матки, или менее чем за полгода после рождения. Как всегда, эффективность роста с возрастом снижается, с 1,25 единицы корма на единицу прибавки для молодых поросят до четырех единиц для тяжелых зрелых животных (NRC, 1998). Отчеты, регулярно публикуемые Министерством сельского хозяйства США, отражают уникально долгую историю документирования эффективности кормления (USDA, 2017c). Данные о свиньях и коровах имеются с 1910 года, для кур начинаются на 25 лет позже, и все питание (зерно, бобовые, пожнивные остатки, фураж) переведено в единицы кормления кукурузой (содержащие 15,3 МДж/кг).

В 1910 году средняя эффективность выкармливания (отношение затраченного корма к живой массе) американских свиней составляла 6,7; в течение XX века она сокращалась лишь незначительно (колеблясь между 5,9 и 6,2 в течение 1990-х годов), но с 2009 года находится на уровне ниже 5,0 (USDA, 2017c). Этот сравнительно ограниченный прогресс объясняется просто: современные свиньи были выведены с учетом требований к более постному мясу, и эти животные имеют значительно меньше жира, чем их предки три-четыре поколения назад, и, следовательно, они менее эффективно превращают корм в прирост массы тела. Для жира такое превращение может превышать 70 %, для белка (постных мышц) не поднимается выше 45 % (Smil, 2013c).

Современное разведение и кормление в неволе также ускорили рост одомашненных птиц и изменили размер их тела (самые крупные самцы индейки сегодня весят более 20 кг, что вдвое больше их диких предков), конституцию и пропорции. Южно-Азиатской банкивской джунглевой курице (Gallus gallus), дикому предку современных кур, требовалось до шести месяцев, чтобы достичь своего максимального веса. Кур традиционных пород, находившихся на свободном выгуле (пропитание они добывали в основном самостоятельно, а зерно получали лишь изредка), забивали в возрасте четырех-пяти месяцев, в то время как сегодняшних кур, выращиваемых в естественных условиях (получающих высококачественные корма) забивают через 14 недель (около 100 дней).

В 1925 году американские бройлеры клеточного содержания поставлялись на рынок через 112 дней, а их живой вес составлял всего 1,1 кг. К 1960 году, когда производство бройлеров начало набирать оборот, их рыночный возраст равнялся 63 дням, а вес поднялся до 1,5 кг. К концу века возраст уменьшился до 48 дней (немногим меньше семи недель), а вес вырос до 2,3 кг; к 2017 году возраст не изменился, но вес превысил 2,8 кг (Rinehart, 1996; NCC, 2018). Таким образом, за 90 лет период откармливания уменьшился на 57 %, финальный вес увеличился в 2,5 раза, а количество дней, необходимое для прибавки 500 г веса, сократилось с 49 до 8,5. И хотя в 1920-е годы эффективность откорма кур не превышала эффективность откорма свиней – с соотношение корм / прибавка живого веса было около пяти, – последующие улучшения позволили снизить его до трех к 1950 году, до двух к 1985 году и до 1,83 к 2017 году (NCC, 2018), а в отчетах Министерства сельского хозяйства США приводятся даже несколько более низкие значения с минимальным на уровне 1,53 в 2012 году (USDA, 2017c).

Таким образом, ни одно наземное животное не может наращивать мясо так эффективно, как куры: уткам требуется примерно на 50 % больше корма на единицу прибавки веса, а последние соотношения для американских индеек находились в диапазоне от 2,5 до 2,7. Эта реальность объясняет необычайный рост производства куриного мяса с относительно маленькой доли от всего мяса сразу после Второй мировой войны до доминирующего положения на многих рынках в последнее время. В США производство куриного мяса с 1950 года выросло более чем в 20 раз, с 1,1 до 23,3 Мт в 2015 году, а мировой рост был еще более впечатляющим: с менее 4 Мт в 1950 году до более 100 Мт в 2015 году (FAO, 2018). Но этот рост подвергает современных бройлеров огромному стрессу и даже причиняет страдания.

Увеличение роста путем содержания в неволе привело к таким ограничениям движения птиц (и бройлеров, и несушек), что эти методы нельзя назвать иначе, чем отвратительными. В США не существует обязательных с юридической точки зрения ограничений по плотности содержания бройлеров, но в руководстве Национального совета производителей куриного мяса указана площадь 560–659 см² на птицу. Ее легко представить: это меньше стандартного листа А4, площадь которого равна 602 см², или квадрата со сторонами около 25 см. В Канаде государственные нормативы лишь немногим щедрее: 1670 см² на сетчатом или проволочном полу – это квадрат со стороной 41 см (CARC, 2003). А индейки, гораздо более крупные птицы, имеют не более 2800 см² (квадрат со стороной 53 см) на птицу.

Такие стесненные условия являются прекрасной иллюстрацией того, как максимизация прибыли движет ростом, даже если он не является оптимальным. Исследования показали, что бройлеры преобразуют корм более эффективно, наращивают больше массы и имеют более низкую смертность, если имеют больше пространства (Thaxton et al., 2006), но, как отмечал Фэрчайлд (Fairchild, 2005), фермеры, выращивающие бройлеров, не могут позволить себе меньшую плотность, так как не получат желаемой прибыли. Аналогично эффективность питания и ежедневный прирост веса свиней повышаются при более просторном содержании, но общая прибыль (при продаже всего мяса) при максимальной плотности содержания несколько выше.

Американские бройлерные птичники представляют собой большие прямоугольные помещения (обычно 12 × 150 м), где одновременно содержится более 10 000 птиц и производится до 135 000 птиц в год. У крупных производителей имеется до 18 птичников, и они продают около 2 млн птиц с одного хозяйства. Проблему утилизации отходов птицеводства усугубляет крайне высокая концентрация хозяйств по выращиванию бройлеров. Джорджия, Арканзас и Алабама производят почти 40 % куриного мяса, а Делавэр, Мэриленд и Виргиния (полуостров Делмарва) имеют самую высокую концентрацию кур на единицу фермерских земель (Ringbauer et al., 2006). Внутри птичников бройлеры проводят свою короткую жизнь не только в крайней тесноте, но и почти в полной темноте.

Харт и др. (Hart et al., 1920) обнаружили, что добавление витамина D (содержащегося в рыбьем жире) предотвращает слабость в ногах, вызванную отсутствием ультрафиолета, и это позволило выращивать птиц в помещении при искусственном освещении на все более маленьком пространстве. Интенсивность света в возрасте до семи дней составляет 30–40 лк, но после этого освещение в птичнике снижается до 5–10 лк (Aviagen, 2014). Для сравнения 10 лк является эквивалентом сумерек, а освещенность в очень пасмурный день составляет около 100 лк. Неудивительно, что эта практика влияет на биологический ритм, угнетает поведенческие ритмы и, возможно, оказывает влияние на здоровье (Blatchford et al., 2012).

Селекция с целью получения увеличенной груди оказывает наиболее болезненное воздействие, так как смещает центр тяжести птиц вперед, мешая естественному движению, и создает напряжение на ноги и сердце (Turner et al., 2005). Вот как вкратце выглядит рост современных бройлеров: укороченная жизнь с неправильно сформированным телом в темноте и тесноте, мешающей нормальной активности птиц, являющихся, в конце концов, стайными, на слое экскрементов, портящих лапы и обжигающих кожу. Конечно, такой беспрецедентный рост, вызывающий огромные страдания, приносит коммерческую выгоду – недорогое постное мясо. Однако существует еще одна практика кормления, которая порождает риски, выходящие за пределы птичника.

Вскоре после того, как было обнаружено, что антибиотики увеличивают набор веса бройлерами как минимум на 10 %, Управление по надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в 1951 году разрешило применение пенициллина и хлортетрациклина в качестве коммерческих пищевых добавок. Эти два вещества, а также окситетрациклин, разрешенный в 1953 году, стали распространенными стимуляторами роста в производстве бройлеров. Спустя полвека американские производители птицы применяли больше антибиотиков, чем фермеры, выращивающие свиней и крупный рогатый скот, что, несомненно, способствовало распространению устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий в современном мире (NRC, 1994; UCS, 2001; Sapkota et al., 2007). Многие утверждают, что без антибиотиков современное производство мяса пришло бы к краху, но недавний опыт Дании, где применение антибиотиков в животноводстве сократили более чем вдвое, свидетельствует об обратном (Aarestrup, 2012).

В отличие от примера бройлеров и свиней, естественный цикл развития скота оставляет мало возможностей для ускорения роста животных мясных пород. Яловые телки достигают половой зрелости в возрасте 15 месяцев, осеменяются в два года, и через девять месяцев беременности теленок остается возле матери 6–8 месяцев. После отлучения большинство телят мужского пола кастрируют, и охолощенных бычков и телок (за исключением небольшого количества, оставляемого для поддержания стада) откармливают до достижения рыночного веса. После 6–10 месяцев откорма (на летних пастбищах или грубом корме) их переводят в загоны для откорма, где они обычно проводят от трех до шести месяцев (NCBA, 2016).

В течение заключительного периода рацион мясного скота состоит из оптимизированной смеси углеводов и белков и грубого корма (70–90 % зерна) и пищевых добавок, и животные набирают 1,1–2 кг живого веса в день, а соотношение сухого корма к живой массе колеблется от 6:1 до 8:1.

Заключительные периоды откорма, рационы и максимальные приросты веса аналогичны в двух крупнейших странах – производителях говядины, Канаде и Австралии. В Канаде заключительный откорм животных занимает в среднем 200 дней, и прибавка составляет около 1,6 кг/день, в Австралии средний прирост веса как для внутреннего, так и для японского рынка составляет 1,4 кг/день (BCRC, 2016; Future Beef, 2016).

Более полувека американские скотоводы ускоряли рост с помощью стероидных гормонов, вводя их под кожу в задней части уха. Они рассасываются за 100–120 дней и способствуют росту в загонах для откорма (NCBA, 2016). В США четыре из пяти мясных коров получают эти препараты. К применению одобрены три гормона естественного происхождения (эстрадиол, прогестерон и тестостерон) и три синтетических вещества (зеранол, тренболон и меленгестрол). В зависимости от используемого препарата, а также возраста и пола животного темп роста возрастает на 10–120 %, сокращая затраты на производство на 5–10 %, но инъекции не отменяют необходимость достичь определенной степени жирности, прежде чем в мясе образуется мраморность и ему может быть присвоена высшая категория качества.

Гормоны роста, используемые при разведении скота, одобрены к использованию как безопасные не только регулирующими органами США, но и Всемирной организацией здравоохранения и Продовольственной и сельскохозяйственной организацией ООН. Говядина, произведенная со стимуляторами роста, имеет ничтожные количества остатков эстрогена по сравнению со многими натуральными продуктами, а ускоренный рост также означает уменьшение корма и, следовательно, снижение выбросов парникового газа (Thomsen, 2011). Тем не менее применение гормонов в производстве мяса с 1981 года запрещено в Европейском союзе, и этот запрет продолжает существовать, несмотря на пример США и Канады (European Commission, 2016).

Плотность скота в больших загонах для откорма меньше, чем для более мелких животных. Американский минимум предусматривает грунтовой загон площадью 10–14 м², а канадский – 8 м² для грунтового загона и всего 4,5 м² для мощеного под навесом (Hurnik et al., 1991). Крупные загоны для скота – прекрасные примеры того, как беспрецедентные скопления животных создают неизбежные экологические проблемы, включая неприятные запахи, удаление отходов и загрязнение воды. Крупнейшие в стране загоны для откорма скота на мясо, используемые на заключительном этапе, вмещают более 50 000 голов, а рекордное количество составляет 75 000 животных (Cactus Feeders, 2017; JBS Five Rivers Cattle Feeding, 2017), или совокупную живую зоомассу порядка 30 Мт.

Несмотря на то что широко цитируемые соотношения корма/набора живого веса, приводимые USDA, являются хорошими индикаторами общего роста, они не могут обеспечить сопоставимые данные для оценки затрат энергии и белков реально потребляемого мяса. Поэтому я пересчитал все кормовые коэффициенты в величинах корма и съедобного продукта (Smil, 2013c).

Такая корректировка особенно важна для белков, поскольку на коллаген (белок, присутствующий в основном в костях, жилах, связках, коже и соединительных тканях) приходится около трети всех белков зрелых животных. По словам Блэкстера (Blaxter, 1986, 6), это «отрезвляет – ввиду его крайне низкой питательной ценности. Досадно думать, что ученые тратят так много времени и средств на производство животного белка, треть которого известна своей очень низкой питательной ценностью еще со времен парижских бесплатных столовых».

Аминокислотный коэффициент усвояемости белков (PDCAAS) – лучший способ оценить качество белка и, в то время как в постном мясе (красном, птице или рыбе) он варьируется от 0,8 до 0,92 (и равен 1,0 в овальбумине, содержащемся в белке яиц или молока), PDCAAS чистого коллагена равен нулю. В традиционной кухне некоторых азиатских стран после приготовления курицы несъеденными могут оставаться только перья, клюв и кости (ткани с высоким содержанием коллагена), однако даже при употреблении большинства органов крупного рогатого скота в пищу идет менее 40 % его живого веса (если говорить о белке, остальное опять-таки в основном является коллагеном, содержащимся в толстых костях, связках и коже). Вот почему я не только пересчитал все кормовые коэффициенты в величинах корма и съедобного продукта, но также рассчитал отдельные темпы преобразования энергии (используя валовое потребление корма и среднее содержание энергии в съедобных тканях) и белка (как прямое отношение единиц кормового белка, необходимых для производства единицы пищевого белка, а также в единицах валовой кормовой энергии на единицу пищевого белка).