Эффективная племенная пирамида в молочном животноводстве

Источник: The DairyNews
В связи с тем, что Национальный союз производителей молока Союзмолоко приступил к разработке долгосрочной программы повышения эффективности племенной работы, мы хотели бы высказать свои соображения о том, как должна выглядеть эффективная схема организации племенного молочного животноводства.
Никита Лоскутов и Ольга Прошина
Никита Лоскутов и Ольга Прошина
Прошина О.В. - кандидат биологических наук Руководитель отдела постановки задач РЦ Плинор, Лоскутов Н.А. - экономист-математик
ИДЕАЛЬНАЯ ПЛЕМЕННАЯ ПИРАМИДА

Схема отечественного племенного животноводства в молочной отрасли строится по принципу  племенной пирамиды. В качестве прототипа используется академическая схема селекционных процессов, предлагаемая учеными в научных институтах. Но схема увеличена до масштабов страны.

Схема племенного животноводства в молочных хозяйствах состоит из трех этажей: племенных заводов, племенных репродукторов и товарных хозяйств. Будем называть эту трехэтажную структура «племенной пирамидой» или, для краткости, пирамидой.
 
Напомним, как работает идеальная племенная пирамида на примере популяции крупного рогатого скота.

Вершина пирамиды.

Племенные заводы  являются источником племенного материала для всей популяции молочных коров страны. В племенных заводах сосредоточена элита молочных коров. Там же сосредоточены и лучшие специалисты: зоотехники и селекционеры. В их задачу входит получение высокоэффективной племенной продукции: телок  и бычков. Племенной завод оставляет себе телок для воспроизводства, а остальных телок  поставляет в племенные репродукторы. Бычки направляются в систему отбора племенных быков. Племпредприятия занимаются их выращиванием, оценкой, отбором и получением спермы быков-производителей.  

Второй этаж.

Племенные репродукторы используют телок, поставляемых из племенных заводов, для воспроизводства своего стада. А свой собственный молодняк репродукторы передают в товарные хозяйства для воспроизводства товарного стада страны. Племенные репродукторы используют сперму племенных быков для осеменения своих коров. Репродукторы, по сути, являются мультипликаторами (приумножителями) молодняка.

Основание пирамиды.

Товарные хозяйства используют для воспроизводства своего стада молодняк, поступающий из репродукторов. Для осеменения своих коров они могут использовать любых быков (даже мясных пород), поскольку весь молодняк от товарных хозяйств поступает на мясокомбинаты.

На всех трех этажах племенной пирамиды производится молоко. В товарных хозяйствах молоко и мясо являются основной продукцией. Для племзаводов и репродукторов основным видом продукции является племенная продукция. Производство молока в племенных хозяйствах ведется для оценки качества племенных быков. Заметим, что оценивать качество работы племенных быков, используя современные методики, можно по любым хозяйствам, в которых содержатся их дочери.

С точки зрения селекционеров, это идеальная схема улучшения генетики популяции пирамиды. Она позволяет совершенствовать  популяцию животных и по материнской, и по отцовской линии одновременно. Эта схема успешно используется в селекции многих видов растений и животных. Но в случае селекции молочных коров эта схема дает сбой.

ЧТО-ТО НЕ ТАК С ТОВАРНЫМИ ХОЗЯЙСТВАМИ

На первый взгляд, структура отечественного молочного животноводства вполне укладывается в схему пирамиды. У нас действительно существует немного племенных хозяйств и много товарных. С формальной точки зрения и по названиям – все в порядке. Проблемы возникают с точки зрения селекционера. Поэтому, надеваем «селекционные очки» и смотрим на нашу популяцию коров глазами селекционера, а не чиновника.

В племенной пирамиде важной функцией товарных хозяйств является утилизация устаревшей генетики. В схеме пирамиды весь молодняк товарных хозяйств  должен идти на мясокомбинат, чтобы не тормозить смену генетики в популяции. С функцией утилизации генетики наши товарные хозяйства явно не справляются. Это означает, что наши товарные хозяйства не являются товарными с точки зрения селекционера. А чем же они тогда являются?

Племенная пирамида – это некая академическая абстракция, с которой работает ученый – селекционер. Любая реальная популяция животных, помимо животных, находящихся в пирамиде, имеет «свободных животных», не охваченных схемой пирамиды. Например, коровы в личных хозяйствах. Они принадлежат популяции коров страны, но находятся вне пирамиды.


Характерной чертой свободных животных является то, что они размножаются не по селекционным правилам пирамиды. Они «свободны» от правил. Если бы речь шла только о ЛПХ, то на свободных коров можно было бы не обращать внимание. Проблема в том, что наши якобы товарные хозяйства откровенно нарушают правила поведения в пирамиде. Они не выбраковывают весь свой молодняк.

По-человечески их понять можно. Но, с точки зрения селекционера, их поведение никак не укладывается в схему племенной пирамиды. Селекционер вынужден считать «свободно» размножающихся животных свободными. Они выпадают из-под юрисдикции племенной пирамиды. Для него только коровы, рожденные в племенных хозяйствах, являются товарными. По нашим оценкам, товарных коров в товарных стадах меньше 5%.

Если почти всё товарное стадо страны находится вне действия племенной пирамиды, то зачем это пирамида создавалась? Чем они там все занимаются? Ведь по смыслу пирамида должна была обеспечивать популяцию новой генетикой,  а по существу эту задачу решает импорт животных.

Генетику популяции можно менять по женской и мужской линиям. Система отбора племенных быков меняет популяцию по мужской линии. Движение молодняка сверху-вниз по племенной пирамиде меняет генетику  популяции по женской линии. Если по каким-то причинам пирамида не срабатывает, то мы теряем возможность менять популяцию по женской линии.

Попробуем понять, почему не работает племенная пирамида для коров.

КОЭФФИЦИЕНТ ВОСПРОИЗВОДСТВА VS ПЛЕМЕННАЯ ПИРАМИДА

Селекционеры знают, что эффективность работы племенной пирамиды зависит от плодовитости вида. Но плодовитость, измеряемая числом гамет, не очень удобный параметр для анализа нашей задачи.

Мы воспользуемся понятием коэффициент воспроизводства стада (КВС). Здесь под КВС мы будем понимать количество взрослых нетелей, которых (в среднем) производит за жизнь одна корова.

Напомним, что КВС зависит от произведения трех параметров:
-количества отелов за жизнь коровы;
-вероятности рождения телки;
-вероятности того, что телка доживет до первого отела;

Подробнее о КВС можно прочитать здесь:
http://plinor.spb.ru/index.php?l=0&p=223

Проследим, как работает пирамида на простом примере. Для простоты мы будем считать, что во всех стадах (и в племенных, и в товарных) КВС и время жизни коров имеют одинаковое значение.

Предположим, что КВС = 3. Это означает, что в среднем каждая корова в племенном заводе породит трех нетелей за всю свою жизнь. Одна из трех нетелей пойдет на замену коровы после ее смерти. Две другие отправятся в племенной репродуктор. Каждая из этих двух нетелей станет коровой и породит трех будущих нетелей. Шесть нетелей отправятся в товарное хозяйство. На каждую корову в племенном заводе приходится 2 коровы в репродукторе и 6 коров в товарном хозяйстве.

Для разных значений КВС верны следующие формулы:
(количество коров в репродукторах)  = (количество коров на племзаводах) *(КВС-1)
(количество товарных коров) = (количество коров в репродукторах) *(КВС)
(количество товарных коров) = (количество коров на племзаводах) *(КВС-1)*(КВС)

На рисунке изображены племенные пирамиды для разных значений КВС.
 
Из этих рисунков мы видим, что при больших значениях КВС, например, КВС=100 племенные коровы занимают около 1% поголовья пирамиды.  Они обслуживают 99% поголовья, сосредоточенного в товарных хозяйствах. К сожалению, таких больших значений КВС у коров нам пока не достичь.

При КВС=1,5 пирамида начинает «переворачиваться» и превращаться в зонтик.

При КВС=1 ручка зонтика истончается до нуля. При КВС=1 все телки племенного завода пойдут на воспроизводство их собственного  стада, и ни одна телка не поступит в племенной репродуктор. Репродукторы и товарные хозяйства исчезают. В популяции остаются только племенные заводы и свободные коровы.

При КВС<1 пирамида начнет исчезать, поскольку у племенных заводов не хватит ремонтных телок даже для воспроизводства своего стада.

Сегодня в России КВС имеет значение, почти равное единице. Поэтому в популяции могут наблюдаться только племенные заводы и свободные коровы. Репродукторы и товарные хозяйства отсутствуют или являются экзотикой.

Напомним, что мы смотрим на ситуацию глазами селекционера, а не чиновника. Для нас племенной завод –  это хозяйство, постоянно создающее новую генетику в виде племенных бычков (для системы отбора) и телок (для репродуктора). При КВС=1 племенной завод вынужден отказаться от производства телок и сосредоточить ресурсы на производстве бычков. Если племенной завод в этих условиях не производит и бычков, он полностью перестает выполнять функции племенного завода и должен покинуть племенную пирамиду.

Молочная пирамида в РФ работает в полном соответствии с теорией. Она не умерла. Ее не испортили.  Ее не растащили на кирпичи. Но она не решает свою задачу. Она не может обеспечить популяцию телками.

Пирамида работает, но не выполняет задачу. Это неприятно, но не удивительно. Таких работников у нас пруд пруди. К сожалению, они оттягивают на себя ресурсы, которые можно было бы использовать более эффективно для решения той же задачи.

На этом мы закончим критическую часть работы и перейдем к позитивной части.

СХЕМА НАПОЛНЕНИЯ ПОПУЛЯЦИИ  ГЕНЕТИКОЙ

На наш взгляд, в племенном молочном животноводстве РФ сложилась сложная и запутанная ситуация. Попробуем научиться разбираться с ней без противоречий и серьезных ошибок. Для этого нам потребуется ввести в рассмотрение ряд новых понятий.

Начнем с начала. Важной задачей племенного животноводства является обеспечение генетического движения популяции в «правильном» направлении. Что такое «правильное», мы здесь обсуждать не будем.

Для того, чтобы наполнять популяцию новой «правильной» генетикой, необходимо решить две задачи: найти эту новую генетику и мультиплицировать (размножить) ее. Задача поиска новой генетики требует больших «интеллектуальных»  ресурсов. Это наукоемкая задача. Задача мультиплицирования генетики обычно имеет «технический» характер и решается отлаженными методами.

Обратим внимание на то, что племенная пирамида является схематическим решением задачи «наполнения популяции генетикой». В пирамиде племенные заводы ищут генетику, репродукторы – мультиплицируют ее и поставляют в товарные стада. Эта  схема визуально (при большой фантазии) похожа на пирамиду, но ее форма не имеет никакого значения. Мы уже видели, что пирамида может «перевернуться». Не имеют особого значения и названия элементов схемы. Значение имеют только те функции, которые выполняют элементы и вся схема целиком – найти, размножить и наполнить популяцию генетикой. Такую схему мы будем называть пирамидой, независимо от ее внешнего вида.

Разделим задачу о «наполнении популяции» на две части: мужскую и женскую – Y и Х. И будем говорить о наполнении популяции генетикой по «женскому» и «мужскому» направлению. Каждая из этих задач имеет решение в виде пирамиды. Решать  задачи по очереди легче, чем в куче.

Практическим основанием для такого деления служит разная плодовитость и разная физиология  процесса размножения для мужских и женских особей. Эти особенности приводят к разным для мужской и женской линий, технологиям нахождения и размножения генетики.

Х – ПИРАМИДА

В женской пирамиде сверху вниз движется «женская» генетика.  Будем называть такую пирамиду Х-пирамидой.

Племенная пирамида, которую мы анализировали в первой (критической) части, строго говоря, не является женской Х-пирамидой. Она смешанная, запутанная. Для того, чтобы она стала Х-пирамидой, из ее описания надо выкинуть всякое упоминание о производстве бычков и быков. Эти поправки никак не изменят полученный нами результат. Х-пирамида для коров может существовать при КВС>1, но задачу наполнения популяции «женской» генетикой она решить не может.  

Y-ПИРАМИДА

В мужской пирамиде сверху вниз движется «мужская» генетика. Будем называть ее Y-пирамидой. Визуально Y-пирамида не очень похожа на пирамиду, но это и не важно. Y-пирамида решает те же самые задачи (найти, размножить и наполнить).
 
Y-пирамида  состоит из трех этажей. Наверху находится очень сложная система, производящая племенных быков. Ее можно назвать «система получения, отбора  и выращивания быков». На втором этаже находится система производства спермопродукции, выполняющая функции мультипликатора. Основанием Y-пирамиды служат Y-товарные хозяйства. Они утилизируют «мужскую» генетику.

Плодовитость у быков гораздо выше, чем у коров. Поэтому Y-пирамида может наполнить «мужской» генетикой почти всю популяцию коров страны. Тем не менее, в реальной популяции всегда будут оставаться свободные животные, которые не будут использовать генетику Y-пирамиды.

ПЛЕМЕННОЕ МОЛОЧНОЕ ЖИВОТНОВОДСТВО РФ

Продемонстрируем на простом примере, как работают YХ - «инструменты». Их задача не дать нам запутаться в проблемах отечественного племенного молочного животноводства. Мы будем присваивать названия хозяйствам по их функциям в Х и Y- пирамидах. Х и Y хозяйства - это функциональные образования. Они могут совмещаться в одном юридическом лице. А могут и не совмещаться.

Женская Х-пирамида не справляется со своей задачей. Это мы показали выше. Поэтому Х-репродукторов в стране нет, хотя МСХ считает иначе. То, что МСХ называет товарными хозяйствами, не являются Х-товарными хозяйствами. Все коровы в них Х-свободные.

Х-племзаводы в стране есть.  Х-племзаводы не решают племенных задач, но получают племенные субсидии. Х-требования МСХ к племзаводам есть, но они не имеют никакого смысла, поскольку Х-пирамида не решает задач.

Оценим необходимые параметры Y-пирамиды. Поголовье молочных коров страны насчитывает чуть меньше 10 млн. голов. Считаем, что все они принадлежат Y- товарным хозяйствам.

Если каждый племенной бык дает за жизнь 20 000 доз спермы, то   стране нужно примерно 1000 племенных быков в год (при расходе  2-х доз на плодотворное осеменение). Если установить коэффициент отбора быков 10, то стране ежегодно нужно получать около 10 000 бычков и отбирать из них 1000. Для производства 10 000 бычков в год нужно элитное стадо коров примерно на 30 000 голов. Все бычки попадают в систему выращивания и отбора Y-пирамиды. Если делать Y-пирамиду «компактной», то для нее нужно примерно 30 хозяйств с поголовьем в 1000 Y-племенных коров. Обсуждать оптимальное строение Y-пирамиды мы здесь не будем.

Анализ Y-пирамиды затрудняется тем, что все наши Y-племзаводы увлеклись игрой в Х-племзаводы. Сегодня сложно сказать, сколько ежегодно производится отечественных племенных быков и какова их роль в заполнении популяции «мужской» генетикой.

Мужская Y-пирамида, какая-никакая, у нас в стране есть, поскольку спермопродукция отечественных быков выпускается. Отметим, что наши племенные предприятия хорошо справляются с функциями Y-репродукторов. Но это единственный плюс нашей Y-пирамиды. Все коровы, которые используют сперму импортных быков, являются Y-свободными от отечественной Y-пирамиды. Их много, но их доля в популяции нам не известна.

МСХ не обращает внимания на Y-племзаводы. Субсидии даются Х- племзаводам. В результате производство племенных бычков в Y-пирамиду носит единичный, спонтанный характер и размазано по большому количеству предприятий. Иными словами, наши Y-племзаводы работают очень неэффективно. Формально их примерно столько же, сколько и Х- племзаводов, вместо расчетных 30 хозяйств при «компактной» схеме У- пирамиды.

ВЫВОДЫ

Мы показали, что схема женской Х-пирамиды не справляется с задачей наполнения популяции «женской» генетикой даже теоретически. На наш взгляд, следует временно прекратить попытки повышения эффективности племенного животноводства по схеме Х-пирамиды и сосредоточить ресурсы на модернизации схемы Y-пирамиды.

Мужская Y-пирамида лишена основного недостатка женской  пирамиды, связанного с плохой плодовитостью коров. Теоретически Y-пирамида может решить проблему обеспечения популяции коров РФ «эффективной» генетикой. Опыт стран, построивших Y-пирамиду, подтверждает наши предположения.

МСХ направляет существенные средства на поддержку бесперспективной женской Х-пирамиды.  Традиционная и официальная риторика, обосновывающая такое поведение МСХ, не позволяет адекватно оценить сложившуюся ситуацию.

12.04.2016.

к.б.н. Прошина О.В., Лоскутов Н.А. ООО «РЦ «ПЛИНОР».
Мнение редакции может не совпадать с мнением автора
24.01.2022
В середине января среди компаний-поставщиков бычьего семени, племенных предприятий и хозяйств, использующих импортную генетику для улучшения показателей молочного стада, начали активно обсуждаться поправки к Федеральному закону «О племенном животноводстве». The DairyNews обратилось к лидерам рынка с просьбой прокомментировать грядущие изменения и оценить, готовы ли животноводческие хозяйства России к отказу от импортного биологического материала.
Читать полностью
Календарь