Тамарина Н.А. Зоокультуры как искусственные популяции // Первое всесоюзное совещание по проблемам зоокультуры. Тезисы докладов. Часть первая. Москва, 1986. С. 69-72.
ЗООКУЛЬТУРЫ КАК ИСКУССТВЕННЫЕ ПОПУЛЯЦИИ
Многолетний опыт культивирования насекомых позволил нам сформулировать в 1980 г. и далее развить теоретические основы, общие принципы и методологию технической энтомологии как новой отрасли прикладной энтомологии (Тамарина, 1981, 1982, 1984, 1986; Тамарина, Максимов, 1982; Тамарина и др., 1981 и др.). Предметом технической энтомологии является создание и воспроиз водство культур насекомых как искусственных популяций с задан ными свойствами. Теоретической основой служат экологическая физиология, экология и генетика популяций, а также теория систем. Методы проистекают из теории оптимизации и управления систем. Общие принципы технической энтомологии могут быть распро странены и на зоокультуры других видов. В любом случае зоокультура - это искусственная популяция, объект биотехнологии.
С современных позиций популяции животных следует разделять на 3 группы: природные, искусственные и культурные. Основным критерием деления является степень автономности популяций. При родные популяции полностью автономны и могут неограниченно долго существовать без регуляции со стороны человека. Культурные популяции полностью неавтономны, потеряли связь с исходными природными популяциями и не могут существовать вне хозяйственной деятельности человека. Искусственные популяции полуавтономны. Их существование поддерживается регулярной деятельностью человека, которая, однако, определяется не только целью культивирования, но и законами жизни природных популяций. Длительное существование ограниченных искусственных популяций поддержива ется периодическим пополнением их генофонда за счет природных популяций.
Аспекты биотехнологии настолько широки, что она близка к дифференциации на микробиотехнологию, фитобиотехнологию и зообиотехнологию. Однако на фоне специфики объектов могут быть очерчены общие теоретические и практические задачи биотехнологии: выявление общих закономерностей существования искусственных популяций, разработка эффективных методов селекции продуктивных культур и принципов поддержания их популяционной устойчивости, статистическое обоснование количественных критериев качества культур и продукции, повышение качества на основе теории опти мизации, моделирование искусственных популяций, разработка основ промышленного мониторинга, обеспечение массового промышлен ного производства и рационального использования культур с заданными свойствами.
Целевое назначение зоокультур укладывается в три основных направления: 1) непосредственное использование зоокультур; 2) получение продуктов их жизнедеятельности; 3) переработка биоорганических отходов посредством зоокультур с производством кормового, животного белка и биоорганических удобрений в сельскохозяйственной сфере, а также в космических системах жизнеобеспе чения.
Процесс создания и воспроизводства зоокультур имеет три пе риода: 1) введение вида в культуру; 2) создание лабораторной культуры; 3) создание промышленной культуры и производство про дукции.
В первый период работы основная задача - определить путь введения вида в культуру и осуществить это. Под зоокультурой следует понимать популяцию, которая в искусственных условиях завершила не менее чем один полный жизненный цикл. До этого момента имеет место лишь содержание полевого материала.
Второй период осуществляется в несколько этапов. Первый - типизация культуры. Тип культуры диктуется практической целью и биологическими особенностями вида. Возможна типизация по фе нотипу и по генотипу. Второй этап - исходное моделирование системы, а именно составление блок-схемы, в основе которой жизненный цикл вида. Третий этап - оптимизация по блокам, т.е. получение конкретных субмоделей. Стабильность культуры обеспе чивается ее ведением в зоне оптимума. С точки зрения оптимизации систем под зоной оптимума следует понимать пределы измене ния внешних факторов, в которых срабатывают компенсаторные механизмы, поддерживающие популяцию на уровне оптимальной интенсивности ее жизнедеятельности. Оптимизация осуществляется на основе математических методов планирования экстремальных эксперимен тов (Налимов, Чернова, 1965; Адлер, 1969; Максимов, Федоров, 1969; Максимов, 1980; Тамарина, Максимов, 1982). Оптимизация осуществляется как пошаговая процедура, в которую входит исход ный многофакторный эксперимент, движение по градиенту факторов к оптимуму, очерчивание зоны оптимума. Математические методы да ют возможность одновременно изучить воздействие многих факторов,
количественно оценить эффект каждого фактора и их взаимодейст вий, выделить статистически значимые факторы, осуществить дви жение к оптимуму пропорционально и по градиенту влияния факто ров на параметры оптимизации, очертить зону оптимума посредст вом многих показателей. Четвертый этап - составление общей моде ли нa основе субмоделей и коррекция общего оптимума. Современ ный анализ моделирования популяций, в том числе искусственных, выполнен А.А.Шаровым (1986). Пятый этап - стандартизация куль туры. Биологической основой для стандартизации является норма реакции культуры на воздействие факторов в зоне оптимума. В си лу естественной изменчивости показателей норма реакции носит
статистический характер и может быть описана эмпирическими функ циями распределения. Посредством показателей качества культуры осуществляется описание системы в зоне оптимума.
Третий период - промышленное культивирование также разделяется на этапы, а именно: создание промышленного технологического процесса, модификация под него модели, производство продукции, промышленный мониторинг. Переход к массовому культиви рованию означает изменение всех звеньев технологического про цесса. Под технологический процесс модифицируется модель, на основе которой разрабатываются конкретные производственные прог раммы под заданный ритм эксплуатации и воспроизводства искусст венной популяции. Управление культурой в условиях возникающей нестабильности в силу неизбежного временного дрейфа культуры или неконтролируемых факторов среды достигается ведением про изводственного процесса по планам эволюционного планирования.
Модель и контроль за ее воспроизводимостью должны лежать и в основе промышленного мониторинга качества продукции. Критерии для промышленного мониторинга формируются исходя из ха рактера модели и свойств биологических показателей, которыми описана система. Показатели качества продукции прежде всего должны характеризовать целевое назначение культуры. Культуры можно разделить на три категории: 1 - маточные, для которых важно сохранение всего генофонда и высоких качеств на всех стадиях жизненного цикла, 2 - сырьевые, для которых основным критерием является максимум выхода биомассы при минимуме затрат, 3 - ра ботающие, от которых требуется выполнение какой-либо определенной жизненной функции. Предпочтение следует отдавать интегри рованным, лабильным, метрическим простым показателям.
Интенсивное развитие биотехнологии невозможно без подго товки современных кадров и создания материально-технической базы.