Стійкі системи тваринництва для поліпшення здоров’я, харчування та економічного стану людини

Падмакумар Варіякшапанікер

1 Міжнародний дослідницький інститут тваринництва, Хайдерабад, Індія

Сара Маккейн

2 Департамент охорони здоров'я та медичних професій, Університет Флориди, Гейнсвілль, Флорида

3 Нагодуйте майбутню інноваційну лабораторію систем тваринництва, Інститут харчових та сільськогосподарських наук, Університет Флориди, Гейнсвілль, Флорида

Лорі Міллер

4 Школа медицини, Школа харчової науки та політики Фрідмана та Департамент вивчення дітей та розвитку людини Еліот-Пірсон, Університет Тафтса, Бостон, Массачусетс

Саскія Хендрікс

2 Департамент охорони здоров'я та медичних професій, Університет Флориди, Гейнсвілль, Флорида

5 Департамент наук про тварин, Інститут харчових та сільськогосподарських наук, Університет Флориди, Гейнсвілль, Флорида

Мулубрхан Балеген

2 Департамент охорони здоров'я та медичних професій, Університет Флориди, Гейнсвілль, Флорида

6 Відділ наук про тварин, запаси і дику природу, Університет Мекель, Мекель, Тігрей, Ефіопія

Джеффрі Е Даль

2 Департамент охорони здоров'я та медичних професій, Університет Флориди, Гейнсвілль, Флорида

Адегбола Т Адесоган

2 Департамент охорони здоров'я та медичних професій, Університет Флориди, Гейнсвілль, Флорида

Наслідки

Стійкі системи тваринництва сприяють продовольчій безпеці, економічному та екологічному управлінню та соціально-культурним потребам і є життєво важливими для досягнення більшості цілей сталого розвитку ООН.

Тваринництво сприяє сталому розвитку завдяки використанню необроблюваних земель для виробництва їжі, перетворенню джерел енергії та білків, які не можуть бути використані людьми, у високопоживні продукти тваринного походження та зменшенню забруднення навколишнього середовища агропромисловими побічними продуктами, при цьому приносячи дохід та підтримуючи засоби до існування мільйонів людей у всьому світі.

Деякі системи тваринництва особливо ефективні при захопленні вуглецю і, отже, зменшенні викидів парникових газів, що сприяє глобальному потеплінню.

Тваринництво пропонує найбільший потенціал для зменшення викидів парникових газів від сільського господарства, і вчені-тварини розробили кілька ефективних стратегій, які можуть зменшити такі викиди від систем тваринництва до 30%.

Більша частина поточного дискурсу про стійкість зосереджується на одному, хоча і важливому факторі - навколишньому середовищі. Не менш важливими факторами є необхідність забезпечити продовольчу та харчову безпеку для зростаючого світового населення культурно прийнятним способом, що забезпечує його доступність, доступність та безпеку.

Хоча тваринницькі системи, як правило, сприяють сталому розвитку, погано керовані тваринницькі системи можуть мати несприятливий вплив на навколишнє середовище та здоров'я та добробут людей та тварин.

Вступ

Найпоширеніші слова, пов’язані із стійкістю, - це „довкілля”, „соціальне” та „економічне”. Отже, стійкість - це цілісна концепція, яка спільно розглядає екологічні, соціальні та економічні виміри системи чи втручання для тривалого процвітання. Досвід показує, що економічний розвиток ціною екології не триває; тому надзвичайно важливо гармонізувати екологію з розвитком. Це стосується також тваринницьких систем, які повинні бути економічно вигідними для фермерів, екологічно чистими або, принаймні, нейтральними та соціально прийнятними, щоб вважатися стійкими.

Існують різні типи систем тваринництва, залежно від наявності ресурсів, екологічних умов та соціально-економічного контексту, і вони суттєво різняться за стійкістю. До цих тваринницьких систем належать екстенсивні системи, що базуються на луках, інтенсивні безземельні системи та змішані системи землеробства. Ці системи суттєво сприяють харчуванню та існуванню людей та надають важливі екосистемні послуги. Однак, якщо ними не керувати належним чином, вони також можуть спричинити забруднення поживними речовинами та навколишнім середовищем та деградацію земель.

Зі збільшенням глобальної обізнаності про кліматичні зміни та дослідженнями, які вказують на те, що тваринництво є одним із факторів, що сприяють викиду парникових газів, деградації навколишнього середовища та втраті біорізноманіття, різні спільні зусилля були спрямовані на розвиток та/або забезпечення стійкості систем тваринництва, що забезпечують економічні та екосистеми послуги без шкоди для майбутньої цілісності, здоров’я та добробуту навколишнього середовища, людей та тварин. Посилення конкуренції за необхідні ресурси для виробництва кормів та продуктів харчування, особливо в умовах більш інтенсивних систем виробництва тваринництва, викликало занепокоєння щодо економічної та екологічної стійкості деяких систем виробництва продукції тваринництва. Виробництво та переробка кормів, а також кишкове бродіння кормів становлять 45% та 39% від загального обсягу викидів від сільського господарства (Steinfeld et al., 2006). Близько 90% викидів худоби виробляється жуйними тваринами шляхом кишкової ферментації (188 млн. Т), а решта 10% - гноєм (Swamy and Bhattacharya, 2006). Крім того, неадекватно керовані системи тваринництва можуть спричинити негативні екологічні наслідки, такі як евтрофікація в інтенсивних системах із високим вмістом, надмірний випас худоби, а також погіршення стану ґрунту та пасовищ у великих системах та негативні наслідки для здоров'я людини.

Незважаючи на те, що неадекватно керовані системи тваринництва можуть мати несприятливий вплив на навколишнє середовище, широко цитовані статистичні дані про їх внесок оманливі. Більшість з них не відображають різноманітність систем виробництва продукції тваринництва, а також відмінності між системами виробництва, домінуючими в різних країнах, навіть для певного виду. Наприклад, часто цитувана статистика свідчить, що худоба вносить 18% парникових газів у всьому світі (Steinfeld et al., 2006), більше, ніж для транспортної галузі, але цей аналіз є неправильним і був виправлений авторами (Mottet and Штайнфельд, 2018). Більше того, втручання можуть допомогти зменшити вуглецевий слід у тваринництві, одночасно підвищивши продуктивність. Наприклад, завдяки вдосконаленим стратегіям управління та годівлі вуглецевий слід на мільярд кілограмів яловичини, виробленої в 2007 році, зменшився на 16,3% порівняно з еквівалентним виробництвом яловичини в 1977 році (Capper, 2011).

Порівнюючи викиди парникових газів у різних системах виробництва продукції тваринництва, критично важливо врахувати необхідність охорони навколишнього середовища, а також продовольчої безпеки, щоб забезпечити стійкість системи. Індекс, який враховує обидва фактори, - це показник інтенсивності викидів, який пов’язує викиди парникових газів з продуктами харчування, виробленими системою. Цей важливий показник показує, що виробництво метану на одиницю їжі, виробленої в декількох країнах з низьким та середнім рівнем доходу, набагато більше, ніж у деяких розвинених країнах (рис. 1). Це не означає, що системи виробництва в розвинених країнах повинні повністю копіюватися країнами з низьким та середнім рівнем доходу; скоріше, кожна країна повинна оцінити та впровадити аспекти розвинених систем виробництва країни, які будуть стійко інтенсифікувати їхні виробничі системи і тим самим збільшувати виробництво продуктів харчування, одночасно зменшуючи викиди парникових газів.

Регіональні коливання інтенсивності викидів парникових газів. Передруковано з дозволу "Боротьба зі зміною клімату за допомогою тваринництва - глобальна оцінка викидів та можливості пом'якшення наслідків" (Gerber et al., 2013).

Вчені-тварини розробили харчові, генетичні, охоронні та стратегії управління, щоб зменшити інтенсивність викидів парникових газів на цілих 30% (Gerber et al., 2013). Дійсно, концепція стійких раціонів, які є вигідними, етично та соціально-культурно прийнятними та екологічно безпечними, постає одним із ключових рішень щодо забезпечення стійкості систем виробництва продукції тваринництва. Беручи до уваги конкуренцію між системами кормів та харчових продуктів, концепція стійких раціонів передбачає, що майбутні кормові системи повинні зосередитись на підвищенні ефективності перетворення волокнистих кормів, таких як пожнивні залишки з високим вмістом погано засвоюваних структурних вуглеводів (лігніну та целюлози), в споживані людиною продукти тваринного походження. Отже, стійкі дієти та кормові системи мають потенціал для збереження прибутковості кормових систем, одночасно зменшуючи їх негативний екологічний та соціальний вплив (Bocquier and González-García, 2010). Прийняття таких стійких раціонів тварин потребуватиме мультидисциплінарного вкладу у розробку об’єктивних показників. Майбутні дослідження сталого раціону худоби повинні бути спрямовані як на фізіологію тварин, так і на практики фермерів, щоб розробити цілісну, динамічну та гнучку концептуальну перспективу (Боккіє та Гонсалес-Гарсія, 2010).

Стале виробництво тваринництва для харчування людей

Оцінка стійкості систем харчування тваринництва зазвичай зосереджується на викидах парникових газів від вироблених продуктів харчування. Однак цей підхід не враховує харчові, оздоровчі та інші переваги тваринництва у різних виробничих системах. Ці переваги компенсують вироблений ними парниковий газ, який зменшується через запровадження вдосконалених систем управління тваринництвом (Capper, 2011). Більший вуглецевий слід, що створюється худобою, порівняно з іншими джерелами їжі, є необхідним компромісом, оскільки системи тваринництва забезпечують багаті поживними речовинами продукти, які життєво важливі для здоров'я та добробуту (White and Hall, 2018).

Харчування людини, недоїдання та відставання в рості

Потреби людей у поживних речовинах включають макроелементи (вуглеводи, білки та жири) та мікроелементи (вітаміни та мінерали). Недоїдання визначається як дефіцит, надлишок або дисбаланс споживання поживних речовин у порівнянні з потребами в поживних речовинах. Як недоїдання, так і переїдання можуть мати серйозні наслідки. Недоїдання у дитинстві та дитинстві широко поширене в країнах з низьким та середнім рівнем доходу і найчастіше класифікується як затримка росту (низький зріст для віку) або марнотратство (низька вага для зросту). Затримка росту зазвичай відображає хронічне недоїдання та часті інфекції, тоді як марнотратство вказує на гострий значний дефіцит їжі та/або стан хворого і є сильним предиктором смертності. Близько 1 із 5 або 151 мільйона дітей у світі затримуються в розвитку, а більше 50 мільйонів витрачаються даремно (UNICEF, 2018).

Рівень затримки росту найвищий в декількох країнах Африки на південь від Сахари та південної Азії, де поширеність часто перевищує 30%. У маленьких дітей затримка росту пов’язана зі зниженим фізичним та когнітивним розвитком, підвищеним ризиком зараження, зниженням шкільних успіхів та більшими проблемами поведінки. Дорослі, які недоїдали в дитинстві, мають меншу економічну продуктивність, гірші результати репродуктивної функції матері та підвищену частоту гіпертонії та непереносимості глюкози (UNICEF, 2018). Дійсно, дослідники Світового банку повідомили, що затримка розвитку дитячого віку зменшує валовий внутрішній продукт постраждалих країн в середньому приблизно на 7% та для африканських та азіатських країн на 10%, а в деяких країнах - до 16% (Galasso et al., 2016).

Затримки трюку рясніють серед бідних в умовах з низьким рівнем доходу, де дієти засновані на пластівцях і не мають різноманітності. Обмежена шлункова здатність немовлят, особливо немовлят, ускладнює їм вживання достатньої кількості поживних речовин, необхідних для підтримки швидкого росту. Розвиток ростів часто пов’язаний з дефіцитом мікроелементів. Наприклад, 38% дітей в Індії затримуються в рості, оскільки маленькі діти в основному вживають їжу на основі злаків, в якій відсутні легко засвоювані білки та ключові біодоступні мікроелементи (Shivakumar et al., 2019). Ці дефіцити мікроелементів збільшують ризик таких захворювань, як діарея, малярія та кір, ще більше зменшуючи ріст та когнітивний розвиток дитини. Дефіцит мікроелементів у дитячому віці також пов'язаний із пізнішим зниженням продуктивності праці, а також з гіршими репродуктивними результатами для жінок (Neumann et al., 2002).

Важливість продуктів харчування тваринного та рослинного походження для задоволення потреб у поживних речовинах

Порівняно з рослинною їжею, їжа тваринного походження забезпечує щільні та легко біодоступні джерела енергії, білків, мінералів та вітамінів. Харчові продукти тваринного походження особливо цінні для немовлят у перші 1000 днів життя, коли малий розмір шлунку та швидкий темп росту потребують щільних та біодоступних джерел поживних речовин. Всесвітня організація охорони здоров’я зазначає, що продукти тваринного походження є найкращими харчовими продуктами для дітей у віці від 6 до 23 місяців. Білки тваринного походження забезпечують збалансований профіль амінокислот, які легко засвоюються, тоді як білкам рослинного походження часто не вистачає однієї або декількох амінокислот, критичних для росту та інших метаболічних функцій, і вони менш засвоювані. Наприклад, недавнє дослідження порівнювало засвоюваність амінокислот у рису, просі з пальців, мунг-далі та яйцях. Засвоюваність амінокислот (виміряна за засвоюваними незамінними показниками амінокислот) була найменшою для манга (65%), найвищою для яєць (87%), а середньою для рису та проса (Shivakumar et al., 2019).

Якість дієти, а не кількість харчової енергії та білків, було вказано як важливий провісник когнітивного розвитку дітей (Whaley et al., 2003). Прийом їжі тваринного походження також покращує ріст та фізичну активність дітей, а також призводить до кращих результатів вагітності та зниження захворюваності на хвороби (Neumann et al., 2002). Їжа тваринного походження є важливим фактором, що сприяє підвищенню якості дієти. Наприклад, м’ясо багате на амінокислоти, залізо, цинк, рибофлавін, вітамін В12, вітамін В6, незамінні поліненасичені жирні кислоти та інші мікроелементи, необхідні для когнітивних функцій та нормального росту. Молоко (малюнок 2) є хорошим джерелом вітаміну А, кальцію, вітаміну В12, рибофлавіну, незамінних поліненасичених жирних кислот, фолієвої кислоти (за винятком козячого молока, яке не має фолієвої кислоти) і, мабуть, найкраще джерело біодоступного йоду. Яйця є хорошими джерелами амінокислот (рисунок 3), вітамінів A, B2, B12, йоду, холіну, фолатів, цинку, заліза та жирних кислот, таких як докозагексаєнова кислота (DHA) та ейкозапентаенова кислота (EPA).