По оценкам ООН, население Земли превысило 8 млрд человек и к середине века достигнет 10 млрд. Потребность в продовольствии, в том числе в белковых продуктах, растет, однако производство молока в ряде стран уже стагнирует. Расширять его экстенсивным путем (за счет увеличения площадей и поголовья) становится все труднее. Корма дорожают, а плодородные земли ограничены.
Нейроагро: работа с мозгом коров может стать новым этапом эволюции животноводства
Большинство молочных ферм использует стандартные методы для роста продуктивности: улучшенные корма, селекцию, оптимизацию микроклимата, автоматизацию доения и системы мониторинга здоровья животных. Но даже при идеально выстроенной системе хозяйство упирается в «биологический потолок». Производственные шумы, социальное напряжение в стаде и другие стрессовые факторы продолжают сказываться на надоях. Чтобы исправить ситуацию, можно влиять не только на среду, но и на внутреннее состояние коровы, а именно на нейронные процессы.
Freepik
О том, как нейротехнологии, пришедшие из медицины, находят применение в молочном животноводстве, мы поговорили с Александром Бубенком, директором по управлению проектами компании «Нейророга».
Почему нужно искать новые точки роста
В таких условиях у ферм остается единственная стратегия – прибегнуть к новым технологиям. Но чтобы этого добиться, нужно понять, какие факторы вообще определяют продуктивность животных.
Чтобы не выгорали на работе: что определяет продуктивность коров
- На продуктивность коровы влияет питание.
Для высокоудойных животных рацион должен быть богат белком, минеральными веществами, витаминами, а недостаток любого компонента моментально отражается на молокоотдаче. Кроме того, для производства всего 1 литра молока животному требуется до 3 литров воды.
- Комфорт и условия содержания важны не меньше.
Правильный микроклимат (температура в районе +5 до +17°C, вентиляция, отсутствие сквозняков), мягкое нескользкое покрытие пола, регулярная уборка и обрезка копыт и рогов – все это снижает риск воспалений, травм и заболеваний и также влияет на надои.
- Продуктивность зависит и от процесса доения.
Оптимальная частота – два раза в день, а для высокопродуктивных животных – три. Нарушение графика приводит к сбоям в молокоотдаче, а страх или боль во время доения могут и вовсе заблокировать выработку окситоцина – гормона, от которого напрямую зависит весь этот процесс.
- Еще один важный фактор – генетика
Согласно исследованиям, генетический потенциал животных позволяет увеличить продуктивность молочных коров более чем в 2 раза. Поэтому многие фермы уже активно работают над его повышением за счет селекции как внутри популяции, так и с использованием лучшего мирового генофонда из родственных пород.
- Наконец, социальная структура стада.
Коровы – социальные животные, формирующие устойчивые группы и иерархию. Любое вмешательство в эту систему, например, перемещение особей между группами или изменение состава стада, вызывает стресс, который неизбежно отражается на продуктивности.
Почему традиционные методы имеют естественные ограничения
Даже на самых современных фермах нельзя полностью исключить стресс-факторы. Коровы слышат звуки с частотой до 8 кГц, то есть воспринимают шум, неуловимый для человека. Их обоняние в десятки раз чувствительнее нашего, а зрение устроено так, что резкие движения воспринимаются как угроза.
По данным исследований, до 20% потенциальной продуктивности молочных коров может теряться из-за стресса. Он вызывает выброс адреналина, который подавляет секрецию окситоцина. В результате снижается молокоотдача, а вместе с ней и общая выработка молока. Это означает, что даже при идеальных внешних условиях хозяйству не удастся достичь максимальных надоев. В то же время источник стресса не всегда очевиден: достаточно изменения расписания доения, громкого звука вентилятора или присутствия нового человека в помещении.
Именно этот барьер и пытаются преодолеть с помощью нейротехнологий.
Нейростимуляция для управления продуктивностью
В человеческой медицине нейростимуляция давно используется при лечении болезни Паркинсона, эпилепсии, хронических болевых синдромов, а также для снижения уровня стресса. Суть метода заключается в точечном воздействии на определенные участки мозга с помощью слабых электрических импульсов, которые регулируют активность нейронов.
В животноводстве принцип тот же, но адаптирован под физиологию крупного рогатого скота. Тонкий DBS-электрод с микроконтактами помещается в зоны мозга, отвечающие за аппетит, двигательную активность, стресс и секрецию гормонов, в частности, окситоцина. Когда животное испытывает стресс или теряет аппетит, несмотря на нормальное физическое состояние, слабые электрические импульсы корректируют нейронную активность и запускают естественные регуляторные механизмы организма. В результате снижается уровень адреналина, стабилизируется пищевое поведение, нормализуется выработка гормонов, а вместе с этим растет и продуктивность.
В России уже проведены первые пилотные проекты по нейростимуляции молочного скота, которые подтвердили безопасность метода. Имплантация выполняется прямо на ферме, в мобильной операционной, и занимает менее получаса, а уже через несколько часов животное возвращается к привычному режиму питания и отдыха. В это время подбираются индивидуальные параметры стимуляции, которые не выходят за пределы физиологически безопасных значений. Ведь если воздействие окажется чрезмерным, продуктивность, наоборот, снизится, поэтому точная настройка под конкретное животное имеет принципиальное значение.
Что же касается классических методов повышения продуктивности – они по-прежнему остаются основой. Нейростимуляция не заменяет их, а дополняет, устраняя внутренние барьеры, мешающие реализовать природный потенциал животного. Поэтому ферма будущего – это не просто высокотехнологичное предприятие, а полноценная экосистема, где технологии работают в унисон с природой животного.