Ядерные технологии помогают вырабатывать электроэнергию и отопление, но не все знают, что они могут влиять и на сельское хозяйство. Например, на качество и вкус овощей, которые попадают к нам в тарелку, воздействуют радиоактивные изотопы. Они распадаются и выделяют ионизирующее излучение, благодаря чему выводят новые сорта, борются с вредными насекомыми и продлевают срок годности продуктов.
В статье руководитель направления внешних коммуникаций в АО «Русатом Хэлскеа» Зарета Логинова рассказывает, как ядерная наука изменила сельское хозяйство и пищевую промышленность.
Создание высокоурожайных сортов растений
Некоторые думают, что под воздействием радиации растения обязательно погибают. Но даже в привычных для нас продуктах есть изотопы — например, в банане встречается калий-40. При высоких дозах ионизирующего излучения растения действительно могут погибнуть, но если семена получат небольшую дозу перед посевом, они быстрее прорастут, а урожай увеличится. А ещё такие растения полезнее — например, после облучения в моркови становится на 10% больше каротина.
Благодаря ионизирующему излучению учёные выводят новые сорта растений — они становятся более урожайными и устойчивыми к разным климатическим условиям. Вот как это делают.
- Облучают образцы семян разных сортов. Дозы, которая была бы безопасна для всех растений, нет: она зависит от сорта, почвы, радиоактивных изотопов, которые выбирают для излучения, и других факторов. Учёные могут экспериментировать, подбирая для каждого образца свою дозу излучения.
- Сеют семена и дожидаются всхода, после чего сажают второе поколение растений.
- Выращивают второе поколение и отбирают в нём самые успешные образцы, например те, что взошли или зацвели раньше.
- Размножают дальше семена, которые показали себя лучше, чем материнский сорт.
Борьба с вредными насекомыми
Насекомые-вредители — саранча, тля, некоторые виды мух и другие — серьёзно портят растения и сокращают урожай. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, вредители ежегодно уничтожают до 40% урожая на всей планете. Из-за этого мировая экономика теряет 220 млрд долларов в год.
Чтобы бороться с вредителями, против них используют излучение радиоактивных изотопов. Например, при использовании метода стерильных насекомых облучают мужских особей и выпускают их на заражённые поля. Когда со стерилизованными вредителями спариваются женские особи, они не дают потомства, так что со временем популяция насекомых сокращается.
Есть насекомые, для которых стерилизация облучением небезопасна, например бабочки. Они могут ослабнуть и проиграть в борьбе за самку со здоровыми самцами. Для них подбирают меньшую дозу излучения и используют метод наследственного бесплодия: в этом случае стерильным станет потомство вредителей.
Рациональное использование удобрений
Если использовать удобрения в правильном количестве, они повышают урожайность. Но перебор опасен: остатки, которые растения не смогли усвоить, выделяют парниковые газы, загрязняют почву и воду. Так, результаты исследований показали, что сельскохозяйственные культуры усваивают менее 40% всего объёма удобрений, в то время как 60% вредят окружающей среде.
Подобрать оптимальное количество подкормки помогают радиоактивные изотопы. Например, группа учёных из девяти стран провела эксперимент на 100 гектарах полей. Она пометила удобрения изотопами азот-15 и углерод-13 — они безопасны и не вредят почве и окружающей среде. Учёные проверили, как изотопы перемещаются в почве, — это помогло отследить, сколько веществ усвоено растениями, а сколько осталось не у дел. Эту информацию учли при дальнейших расчётах удобрений — в итоге выбросы парниковых газов сократились на 50%.
Альтернатива консервантам
Около 14% продуктов портятся ещё до того, как попали на прилавки, например при транспортировке. Чтобы поставлять свежие товары в дальние регионы, нужно увеличить срок хранения — в этом помогают радиоактивные изотопы. Обработка ионизирующим излучением увеличивает срок годности в 2–10 раз, предотвращает прорастание овощей и уничтожает до 99% бактерий и вирусов.
Ионизирующее излучение — это альтернатива химическим консервантам. Его особенно часто используют для продуктов, которые нельзя помыть или подвергнуть тепловой обработке, — свежих грибов, сухофруктов или рыбных закусок. Учёные исследовали влияние облучённых продуктов на человека и животных более 25 лет — и не обнаружили никакого вреда.
В России пищу обрабатывают в многофункциональных центрах облучения, которые создаёт госкорпорация «Росатом». Например, в сентябре 2023 года такой центр открылся в Обнинске: в нём облучают продукты, медицинские и полимерные материалы. Благодаря проникающей способности ионизирующее излучение можно применять уже на готовой продукции — упаковка останется герметичной. Так как в процессе не используют химические реагенты, пищу можно есть сразу же после обработки.
Облучённые продукты должны иметь специальную маркировку — международный символ облучения «Радура» (Radura) и надпись «Проведена лучевая терапия». Источник — «База ГОСТов»
Развитие животноводства
Во многих регионах мира животноводство развито слабо: скот плохо питается, болеет или не может адаптироваться к климату. Из-за этого некоторым странам сложно получить мясо, молоко, яйца и другие продукты животного происхождения.
Изотопы помогают развивать животноводство. Например, с их помощью можно исследовать кровь и гормоны коров и определить, какие из них смогут больше рожать, а какие устойчивее к паразитам. Это помогает скрещивать и отбирать самых сильных особей, от которых можно получить много продукции. Ещё изотопы можно «прикрепить» к корму: они позволяют безопасно измерять, сколько полезных веществ животные получают из пищи, и регулировать рацион, чтобы те росли выносливыми и здоровыми.
Кратко: зачем нужны изотопы в сельском хозяйстве и пищевой промышленности
- Излучение помогает вывести более урожайные и устойчивые к плохой погоде сорта растений.
- Насекомых-вредителей облучают, чтобы сократить их популяцию и снизить вред, который они наносят растениям.
- Изотопы помогают рассчитать оптимальное количество удобрений и сократить выбросы парниковых газов.
- Ионизирующее излучение используют как альтернативу химическим консервантам.
- Изотопы в животноводстве помогают вывести устойчивое поколение скота и подобрать подходящий корм.
