Конструктивная трофология основные положения возможности и перспективы (часть 1)

 





Д.А.Уголев

 

О.Б.Карпова

(Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург)

Введение.
Состояние здоровья человека в ряде случаев целесообразно формально рассматривать как интегральный отклик на совокупное действие такой группы факторов, как наследственность, образ жизни, состояние окружающей среды, социальное окружение, трофический статус (в т. ч. на протяжении жизни более чем одного поколения). Тривиально утверждение о взаимосвязи этих факторов, например, трофического статуса и развития различных видов генетически обусловленной патологии. Однако именно данный вопрос, как один из основных, подробно рассмотрен в докладе о правительственной программе США по вопросам питания. Несмотря на обилие приводимых фактов и конкретных исследовательских, клинических и технологических программ, доклад представляет собой, на наш взгляд, аморфный конгломерат знаний, формально относящихся к различным естественно-научным дисциплинам и технологиям. Недостатки этой программы связаны, в первую очередь, с непониманием того факта, что только механическим объединением различных областей знаний, участвующих в процессе производства и потребления пищи, сформировать законченное целостное представление о пище и питании не представляется возможным. Для этого необходимы принципиально новые подходы, сочетающие глубину теоретических построений и методологическую безупречность получения экспериментальной и клинической информации. Таким революционным, но, к сожалению, пока не понятым подходом и явилась созданная в 60-х годах в России А.М.Уголевым трофология – теория (и отдельные элементы, необходимые для ее практической реализации), интегрирующая различные междисциплинарные аспекты проблемы пищи и питания (от медицинских, естественно-научных и технологических до экономических и гуманитарных).
А.М.Уголев определял эту теорию следующим образом: “Трофология так или иначе затрагивает ряд областей знаний: трофику клеток и тканей, гастроэнтерологию, науку о питании и в том числе диететику. Тесно связаны с ней иммунология, микробиология, экология, ассимиляторные аспекты почти всех биологических и медицинских, а также многих химических и технологических наук, определенные научные проблемы сельского хозяйства, многие пограничные проблемы (например, физиология аппетита, трофические функции нервной системы и гормонов и т. д.) и др. Иными словами, трофология объединяет многие звенья единой ассимиляторной цепи, искусственно разорванной и разделенной между различными областями знаний. Перед трофологией стоят проблемы большого теоретического и прикладного значения... Следует отметить, что трофология в известной мере уже сейчас способна дать более точный, чем ранее, ответ на вопрос, какой должна быть пища человека с учетом сформировавшихся в ходе эволюции особенностей трофических процессов в его организме, а также какой должна быть пища животных различных видов.”
Одной из причин, из-за которой трофология оказалось наименее понятой из всех достижений А.М.Уголева, явился кажущийся непреодолимым отрыв его глубоких теоретических построений от их непосредственного использования, в частности в клинической практике, пищевой технологии, сельском хозяйстве и т. д. Вместе с тем на основе анализа фундаментальных положений трофологии нами сформулирована концепция конструктивной трофологии. Последняя интегрирует современные методы эволюционной физиологии, математического моделирования, теории сложности вычислительных алгоритмов, а также хемометрики – науки о методах инструментального анализа следовых количеств органических и неорганических соединений и способах обработки получаемых результатов. Предлагаемый подход позволяет не только сформулировать фундаментальные и прикладные задачи трофологии, но и минимизировать измерительный и вычислительный ресурсы их решения с учетом основных положений теорий адекватного питания и универсальных функциональных блоков, а также “метатехнологического” подхода к взаимодействиям естественных и искусственных технологий в трофических процессах. Конструктивная трофология дает возможность применять как традиционные, так и создавать новые программно-аппаратные средства, а также измерительные и вычислительные методы для решения проблем науки о пище и питании.
Основные положения конструктивной трофологии.
 Трофология является системой наук и технологий, обладающей аксиоматикой и способами получения новых знаний. Свойственные ей подходы и методы исследования, учитывающие эволюционные аспекты, позволяют не только решить теоретические и практические проблемы питания и производства пищевых продуктов, но и сформулировать перспективные направления научного и технологического поисков. Однако до сих пор нет общего подхода к практическому решению массовых задач трофологии. С обоснованием такого подхода станут возможными реализация сбора и первичной обработки разнородной информации, оптимизация их путей доступными пониманию экспертов в каждой конкретной дисциплине, включаемой в трофологию.
В настоящем сообщении описаны элементы разрабатываемого нами подхода, названного конструктивной трофологией. Такой подход целесообразно выделить внутри трофологии как отдельное направление. Этот шаг предпринят в целях дальнейшей конкретизации и формализации как объектов изучения трофологии, так и используемых методов и приемов. В целях четкого изложения наиболее перспективных возможностей конструктивной трофологии предлагаем рассмотреть оригинальные теоретические и методические построения и некоторые реализованные нами конкретные приложения, ориентированные на фундаментальные и прикладные аспекты этой науки, в том числе на гастроэнтерологию, науку о питании, химию пищи и пищевую технологию, экологию питания, охрану и безопасность окружающей среды.
Из анализа массовых задач трофологии становится ясной роль измерений при сборе информации и принятии управляющего решения. Так, без измерения содержания ксенобиотиков и/или их производных в различных элементах трофической системы невозможно оценить токсикологические аспекты проблемы безопасного питания. Вместе с тем для конструктивной оценки общей безопасности трофической системы необходим также анализ нетоксичных компонентов пищи, передаваемых по трофической цепи, продуктов их метаболизма и нутриентов, вновь создаваемых в периоды отдельных естественных и/или искусственных технологических процессов. Предлагаем перечень модифицированных измерительно-вычислительных задач, без решения которых невозможно конструктивно обсуждать проблемы трофологии, а также практические результаты, ожидаемые от их решения.

Объединение в рамках одного исследования как изучения состава исходной пищи — нутриентов, в том числе микронутриентов, а также регуляторных веществ различной природы, так и метаболитов. Переход от измерения “концентраций” аналитов к исследованию их “потоков”, т. е. изменению концентрации аналитов во времени.
Изучение взаимовлияния нутриентов и совместимости субстратов.
Анализ не только моно-, но и ди-, и три-, и других олигомеров. Исследование распределения нутриентов в матрице “балластных веществ”, структуры и состава пищевых волокон. “Небалансовый подход” к хемометрической оценке качества рациона.
Химический анализ компонентов, формирующих эндоэкосистему. Изучение метаболитов микроорганизмов и формируемых потоков вторичных нутриентов.
Исследование эндо- и экзогенных управляющих веществ, включая вещества, определяющие вкус, запах, цвет и механические характеристики пищи. Изучение пищевых добавок с точки зрения их эволюционного соответствия “управляющего действия” и реакции управляемого организма.
Анализ контаминантов пищевых продуктов (пестицидов, инсектицидов, гербицидов) и их метаболитов. Распределение этих соединений в матрице, транспорт и всасывание в различных отделах пищеварительного тракта, их действие на организм с позиции теории универсальных функциональных блоков.
Поиск и целенаправленный синтез соединений, используемых для интенсификации производства пищи, разрушающихся при кулинарной обработке. Анализ их распределения в матрице “балластных веществ”.
Исследование связи “состав – биологическая активность” для решения задачи фармакологического действия пищи с позиции теории универсальных функциональных блоков. Построение банков данных предшественников регуляторных веществ.
Разработка адекватных методов анализа и математических моделей, интегрирующих содержательную постановку задачи исследования пищеварения и экспериментальный способ ее решения. Априорная оценка сложности алгоритма решения этих задач. При решении конкретной содержательной задачи необходимо априорное исследование не только ее принципиальной (потенциальной) разрешимости, но и конструктивной физической осуществимости ее решения, установление качества решения с учетом ограничения ресурсов, сбора и обработки информации, а также неопределенности получаемой информации. С понятием разрешимости задачи связано и понятие ее сложности, формальным исследованием различных аспектов которого заняты специалисты в области математической логики, теоретической информатики и программирования. Примером важности этого понятия для естественных наук может служить распространенный анализ нетоксичных компонентов пищи — липидов.
Сочетанное применение энзиматических методов анализа и хроматографии позволяет определить состав индивидуальных ингредиентов липидов, в частности при анализе пищевых продуктов. Сложность анализа образца липидов определяется большим числом индивидуальных молекулярных форм, которые могут присутствовать в природном образце. Например, фосфоглицериды содержат две ацильные группы в молекуле. Если образец липидов содержит 10 кислот, то возможно существование 100 молекулярных форм. Ситуация еще более усложняется в случае присутствия триацилглицеролов. Число возможных соединений, образуемых n-жирными кислотами, составляет n3, если можно разделить все изомеры (включая энантиомеры); (n3 + n2 ):2, если нельзя различить оптические изомеры; (n3+3n2+2n):6, если не представляется возможным разделение изомеров вообще. Число индивидуальных молекулярных форм растет очень быстро: для 5 жирных кислот – 125, 75, 35, для 10 – 1000, 550, 220, для 20 – 8000, 4200, 1540. В реальных исследованиях, особенно при решении прикладных задач, экспериментатор редко сталкивается с “хорошим” (нормальным) распределением результатов эксперимента. Так же парадоксальным, на первый взгляд, является утверждение о существовании верхних оценок объема экспериментальных данных, необходимых для решения конкретной задачи.
Априорное установление принципиальной разрешимости (включая имитационное моделирование) содержательной массовой проблемы на ЭВМ, возможность алгоритмической постановки этой проблемы или, по крайней мере, отдельных конкретных задач и физическая осуществимость подобной постановки на конкретной ЭВМ являются самостоятельным разделом информатики. При этом должны учитываться как технические характеристики аппаратных средств – объем памяти, быстродействие, информационные возможности периферийных устройств, включая интерфейсы, обеспечивающие коммутацию ЭВМ с устройствами сбора информации (датчиками и сенсорами) и управления (манипуляторами), качество алгоритмического и программного обеспечения, – так и свойства формализованной исходной содержательной задачи, в частности длина (размерность) “входа”, неопределенность задачи и т.д.
В зависимости от конкретно решаемой задачи различают следующие понятия сложности: алгоритмической, информационной, статистической, динамической, сложности обработки информации, комбинаторной сложности объекта, сложности схем, функционирования системы и управления ею, описания и моделирования системы. Следствием этого положения является, по-видимому, тот факт, что в естественных науках сложная задача решается всякий раз, когда исследуемая система и/или конкретные условия не позволяют провести, например, полный химический анализ, получить сведения о “всем составе”, выявить и учесть все возможные существенные влияния и/или последствия. Для этого на некоторой стадии, предшествующей, в частности, хемоаналитическому исследованию, приходится решать задачу “выбора” анализируемых компонентов (аналитов) и условий их анализа.
Нами впервые разработан принципиально новый подход к решению массовых задач трофологии, основанный на моделировании процессов, происходящих в природе и обусловливающих пищевое поведение живых существ на различных ступенях эволюции и трофических уровнях. Ключевым положением этой концепции является учет того факта, что в живой природе на протяжении миллионов лет эволюции решались задачи, аналогичные тем, которые стоят перед специалистами в области трофологии: поиск и оценка качества пищи, распознавание зон пригодности к обитанию, определение гормонального и/или трофического статуса другого организма и т. д. Мы предположили, что за счет обратной связи (жесткой борьбы за существование) для всех организмов были отобраны природой в процессе естественного отбора близкие к оптимальным “эволюционно сформированные алгоритмы” решения жизненно важных задач. Эти алгоритмы, общие с точки зрения архитектуры реализующих их систем, могут локально отличаться в конкретно решаемых задачах и некоторыми нюансами при их практическом решении.
В разрабатываемой концепции конструктивной трофологии решение задачи сводится к моделированию как выбора и инструментального анализа значимых соединений, в первую очередь летучих органических соединений (с целью имитации информационных процессов, протекающих при дистантной хеморецепции), так и алгоритмов обработки информации (процедур, моделирующих распознавание, генерирование недостающих экспериментальных данных и имитации обобщения). В природе такая обработка осуществляется различными методами распознавания образов. В отличие от других способов обработки информации, основанных преимущественно на дедуктивной логике, методы распознавания образов относятся к индуктивным методам и не противоречат индуктивному характеру сбора информации.
В целях поиска эффективных подходов к решению массовых задач трофологии нами проанализированы сообщения, посвященные информационным возможностям и роли дистантной хемосенсорной системы (обоняния) в обеспечении жизнедеятельности организмов на различных ступенях эволюционного развития. Конечная цель такого анализа и всей работы в целом – попытка моделирования (алгоритмического, программного и аппаратного) системы природных хемоанализаторов для построения на их основе эффективных решателей (информационных измерительно-вычислительных систем). Рассмотрена модель выбора пищи и функционирования механизмов распознавания у гусеницы бабочки Bombix mori.
В контексте предложенных А. М. Уголевым взглядов на некоторые общие для искусственных и естественных технологий процессы целесообразно рассматривать поиск и последующий выбор пищи гусеницей этой бабочки как некоторый аналог систем контроля качества в химических технологиях, а также в медицинской диагностике. Подобные аналогии возможны, поскольку Bombix mori - типичный монофаг, а информационные аспекты ее трофического поведения могут быть легко выявлены и формализованы.
На основании анализа данных литературы и результатов собственных исследований нами установлено, что выигрыш в вероятности правильной классификации и распознавании по данным хроматографического анализа летучих органических соединений биологических систем – “кодов состояния” – может быть достигнут за счет увеличения числа вычислительных операций и уменьшения числа измерительных. При совместном исследовании эволюции естественных и искусственных (измерительно-вычислительные комплексы) хемосенсорных систем, проведенном в контексте таких технологических и функционалистских подходов к современной физиологии, как “полезность” и “эффективность”, обнаружена аналогичная закономерность и для эволюции животного мира. Действительно, по мере прогресса хемосенсорной системы увеличивается доля операций, выполняемых на основании информации, находящейся в памяти животного, а не той, которая поступает в данное время из внешнего мира.
Таким образом, подобные “эволюционно сформировавшиеся” решатели можно рассматривать как близкие к оптимальным. С позиций трофологии нам представляется весьма важным, что в ходе эволюции пищеварения сформировалась система управления поиском пищи, аналогичная рассмотренной выше, но значительно более сложная. Управление осуществляется под действием запахового стимула и основано на взаимной адекватности химического состава этого стимула и собственно пищевого субстрата. Человечеству все чаще приходится сталкиваться с отходом от этой адекватности за счет использования искусственных пищевых ароматизаторов. Это приводит к рассогласованию между подаваемыми на вход системы сигналами (запаховым стимулом, информирующим о природе пищи) и субстратом, подвергаемым пищеварению. Поэтому именно благодаря трофологии появилась возможность сформулировать и решить задачу поиска адекватных ароматизаторов для новых видов искусственной пищи.
Конструктивная трофология, пищевые приоритеты и проблема описания запаха пищи.
 В последние годы мы сосредоточили внимание на информационных аспектах хемокоммуникационных процессов, оставив в стороне вопросы рецепторного взаимодействия и проблемы поведения, обусловленные предъявлением запаховых стимулов как вне, так и в контексте информации иной природы. Большой объем информации о статусе систем (объектов и процессов) различной природы содержится во “внутренних” знаниях и представлениях экспертов в отдельных областях трофологии и связан с запахом, характеризующим такие системы. Некоторую часть информации эксперты способны эксплицировать с помощью естественного и/или проблемно-ориентированных языков. Большую трудность представляет задача трансляции из формального языка в естественный, или проблемно-ориентированный язык и обратно. Ее трудность усугубляется неопределенностью результатов психолингвистического эксперимента.
Однако нами впервые получены некоторые результаты в этом направлении, связанные, в первую очередь, с разработкой удачного способа представления различных дескрипторов запахов как вербальных, так и пиктографических в виде соответствующих переменных во внутреннем формате ЭВМ и методов их формального анализа. Полученные результаты позволили выявить не только некоторые онтогенетические и кросс-культуральные различия в описании запаха пищи, связанные с этими запахами ассоциации и их эмоциональное восприятие, а также запахи пищи, актуальные для последующего внедрения в производство искусственных пищевых ароматизаторов продуктов питания, ориентированных на конкретные группы населения.
Конструктивная трофология, трофологическая безопасность и возможность построения системы экотрофологического мониторинга.
Конструктивная трофология с новых позиций дает представление о комплексной многоплановой проблеме охраны окружающей среды, экологической безопасности и здоровья населения. При решении этих трех неразрывно связанных задач необходимо разработать конструктивный подход, позволяющий минимизировать ресурс без снижения качества решения за счет использования эффективных алгоритмов сбора и обработки информации. Такой подход основан на возможности реального сбора всей информации, необходимой для идентификации ситуации и принятия управляющего решения на основе концепции, которую можно назвать экотрофологическим мониторингом. Представляя человека как завершающее звено трофической цепи (“сток”), мы по существу формально признаем приоритет здоровья и экологической безопасности человека. Не отрицая важности натурных исследований, проводимых в соответствии с концепцией экологического мониторинга различных природных сред (воды, воздуха, почвы и т. д. ), целесообразно, на наш взгляд, организовать экотрофологический мониторинг, основанный на детальном химическом анализе тканей организма человека и выделяемых биосубстратов как завершающего звена глобальной трофической цепи в трофосфере. Следует подчеркнуть описываемую А. М. Уголевым неразрывность искусственных и естественных технологических процессов в формировании ноосферных трофических цепей и сетей.
Особый интерес представляют при организации хемометрического компонента экотрофологического мониторинга субстраты, образцы которых получены неинвазивными методами – выдыхаемый воздух, пот, моча, волосы, ногти, женское молоко и т.д. С применением именно неинвазивных, неповреждающих организм методов отбора анализируемых субстратов существенно расширится круг обследуемых. Анализ состава перечисленных субстратов, рассматриваемых как формальный “выход” экосистемы, позволит предварительно решить “балансовую задачу” в смысле подсистемы – организма человека.
В качестве “входа” исследуемой подсистемы служит информация о составе потребляемых в подвергаемой мониторингу экосистеме воды, воздуха, продуктов питания и других факторов внешней среды. Сравнительный анализ полученной информации позволит, на наш взгляд, помимо решения “балансовой задачи” по отдельным химическим компонентам и/или их совокупности для каждого из обследуемых субъектов не только количественно оценить техногенную нагрузку на ключевое звено ноосферной трофической цепи — человека, но и получить интегральную оценку уровня экологической опасности в регионе для каждой конкретной группы населения с учетом таких, ранее не принимавшихся во внимание, факторов, как структура питания, наличие системных (в том числе генетически обусловленных) болезней, “качества жизни” и т. д.
В предложенной нами ранее формальной иерархической модели системы контроля качества окружающей среды живыми организмами исключительно важная роль принадлежит “трансгенерационному” переносу контаминантов. Под трансгенерационным переносом мы понимаем процессы не только в пространстве, но и во времени, а также накопления как собственно исходных ксенобиотиков, так и образованных в ходе различных превращений – естественных и искусственных технологий (абиотических, биотических, в том числе антропогенных, техногенных), производных, как фактора адаптационных и эволюционных процессов. При постановке рассматриваемой проблемы, на наш взгляд, необходимо учитывать, что сформировавшаяся в процессе эволюции пищеварительная система человека подвергается в настоящее время воздействиям, которые по своей интенсивности и возможным последствиям сопоставимы только с переходом от рациона, состоящего исключительно из сырой пищи как растительного, так и животного происхождения, к продуктам питания, состав и свойства которых существенно изменились благодаря открытию возможности их предварительной термической обработки.
Воздействия на пищеварительную систему, а следовательно, и на весь организм, обусловлены практически одновременно возникшим исключительно высоким уровнем контаминации окружающей среды, увеличивающей на порядок в каждом следующем звене трофической цепи, с одной стороны, и лавинообразным внедрением новых процессов переработки нетрадиционных источников пищи как в производстве основных нутриентов - матрицы, так и пищевых добавок (ароматизаторов, красителей, интенсификаторов вкуса и запаха, антиоксидантов, консервантов и т.д.), с другой. Разрабатываемые на базе концепции создания новых видов пищевых продуктов как системы “матрица – пищевые добавки” продукты питания не только не являются привычными для человека по своим нутритивным свойствам, но, несмотря на декларируемую безвредность, могут привести к негативным последствиям. Одновременно наряду с первичной контаминацией пищи химическими соединениями, содержащимися в сырье и воде, используемыми при ее производстве, целесообразно рассматривать и поток вторичных контаминантов, возникающих из нетоксичных соединений матрицы и пищевых добавок в результате различных технологических процессов.
Особый интерес представляют вопросы, связанные, во-первых, с совокупным действием потока первичных и вторичных контаминантов пищи на организм, во-вторых, с формой, в которой они присутствуют, проявляя свою активность, т.е. их распределение в матрице. Следствием этого является необходимость сопоставления новых и традиционных видов продуктов питания не только с точки зрения их контаминированности (нетоксичности) и содержания биологически активных нутриентов-мономеров, но и оценки молекулярно-массового распределения нутриентов для различных видов пищи. Именно форму такого распределения можно рассматривать как характеристику адекватности продукта питания.
Неблагоприятные последствия в пищевой технологии обусловлены, в первую очередь, несоответствием между эволюционно сформированным “запросом” пищеварительной системы и “ответом” на этот “запрос” в виде нетрадиционных видов пищевых продуктов. Необходимо учитывать, что “правильность” ответа – адекватность пищи по всем основным потокам (первичные и вторичные нутриенты, контаминанты и регуляторные вещества, “сигнальные молекулы”) – “проверялась” в ходе эволюции на всех уровнях – молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, системном, организменном, надорганизменном, популяционном. Отсюда следует, что и полноценная проверка адекватности новых нетрадиционных видов пищи должна осуществляться аналогичным образом. Очевидно, что это потребует нереальных по своим масштабам экспериментальных измерительных и вычислительных ресурсов. Существенный выигрыш при решении этой и других теоретических и прикладных задач трофологии возможен, на наш взгляд, только при использовании методов математического моделирования.
Чтобы проиллюстрировать всю важность концепции экотрофологического мониторинга, необходимо описать вклад трофических взаимодействий в формирование ноосферных процессов. На основе трофологического анализа и взаимодействия естественных и искусственных технологий ниже мы раскроем положительную обратную связь, приводящую к увеличению антропогенной нагрузки на окружающую среду при производстве дополнительного количества пищевых продуктов с целью частичной компенсации неблагоприятных внешних техногенных воздействий на здоровье человека.
Если в соответствии с современными представлениями о генезисе, в частности нефти, представить этот процесс как естественную технологию 1 (ЕТ1), то следующие этапы ее добычи и транспортировки в соответствии с концепцией А. М. Уголева о единстве естественных и искусственных технологий можно обозначить как искусственную технологию 1 (ИТ1), а процесс нефтепереработки и получение горюче-смазочных материалов – соответственно как искусственную технологию 2 (ИТ2). С точки зрения безопасности окружающей среды для здоровья человека разумно представить работу двигателей внутреннего сгорания в виде процесса, приводящего к возникновению таких опасных факторов, как продукты неполного сгорания углеводородов топлива, свинец и шум, отрицательно сказывающиеся на способности организма к выводу ксенобиотиков. Этот процесс обозначим как искусственную технологию 3 (ИТ3). Совокупное влияние на измененные (возможно патологические) метаболические процессы человека при действии разнообразных техногенных факторов, выделяемых в окружающую среду на этапах ИТ1 - ИТ3, будем рассматривать как естественную технологию 2 (ЕТ2). Рассмотрение в единой метатехнологической цепи совокупности естественных и искусственных технологий (ЕТ1 - ИТ1 - ИТ2 - ИТ3 - ЕТ2) позволяет представить как “выход” такой метатехнологии - увеличение числа (технологическая метафора - рост производства) людей с болезнями сердечно-сосудистой, дыхательной и иммунной систем.
Для частичной компенсации воздействия техногенных факторов среди прочих используется и диета, в том числе с повышенным содержанием белка. На производство 1 т белка, содержащегося в соевых бобах, требуется затратить энергию, равную энергии 294 кг дизельного топлива, на 1 т белка из говядины или свинины — 13–14 тыс. кг, 1 т белка из мяса птицы — 24 тыс. кг. Иными словами, индустриализация производства пищевых продуктов приводит к увеличению выброса в атмосферу продуктов сгорания. В продуктах животноводства, потребляемых человеком, “возвращается” только около 10% энергии, содержавшейся в использованных животными кормах. Если сопоставить соотношение затрат и результатов при производстве пищевых продуктов, то станет ясно, что в случае примитивных форм ведения хозяйства затрачивается 1 калория для производства 50–60 калорий пищи. При промышленном океаническом рыболовстве наблюдается обратное соотношение – затраты 20 калорий приводят к получению 1 калории пищи. Если взглянуть на проблему с точки зрения выдвинутой А. М. Уголевым концепции естественных технологий, то так называемые примитивные технологии – рисоводство, кочующее земледелие – гораздо лучше сопряжены с естественными технологиями. Поэтому они эффективнее в той же мере и по той же причине, почему эффективность (коэффициенты полезного действия, энергоемкость, разрешающая способность и др.) устройств, созданных человеком, ниже, чем у систем живых организмов, выполняющих ту же функцию. Итак, в промышленных центрах возникает необходимость дополнительного производства продуктов животноводства, что, в свою очередь, приводит к возникновению дополнительной нагрузки на окружающую среду, выраженную в потреблении дополнительного топлива и выделении дополнительного количества токсичных веществ, приводящих к новому витку загрязнений окружающей среды и повышению заболеваемости населения.
Таким образом, трофология позволяет описать возникшую на ноосферном уровне систему производства пищевых продуктов — существование обратной связи посредством воздействия на окружающую среду. В рассмотренном случае создается положительная обратная связь, приводящая ко все большему загрязнению окружающей среды. Ситуация, когда для решения проблемы снабжения населения полноценным белком привлекаются неадекватные технологии, становится критической.