Глава 6
И на поля выйдут роботы
Придет тот день, когда каждый будет брать на обед таблетку азота, чуть-чуть жиров, немного крахмала или сахара, бутылочку ароматического флейворинга и, смешав все это, получать кушанье по собственному вкусу. Производство всех необходимых ингредиентов на фабриках будет дешевым и неограниченным. Тем самым получение пищевых продуктов не будет зависеть от хороших или плохих сезонов, от дождей и засухи, от зноя, иссушающего растения, или мороза, губящего надежды тех, кто выращивает фрукты. И когда придет этот день, химия вызовет революционное изменение мира, результаты которого никто не может предсказать.
Мы живем в необычное время. Население Земли умножается невиданными темпами. В 1850 году на земном шаре жил 1 миллиард человек, к 1930 году землян стало 2 миллиарда, в 1960 году — 3, а к 1990-му, полагали статистики, — нас будет 5 миллиардов.
Эксперты просчитались. «Днем рождения пятимиллиардного человека» Организация Объединенных Наций объявила 11 июля 1987 года.
Где родилось пятимиллиардное дитя? На какой широте, какой долготе? В огромном городе, крохотной деревушке? В русской, китайской, американской, индийской семье? Стало представителем большого или маленького народа? Этих подробностей никто никогда не узнает. Зато демографы уверены в том, что если рост населения пойдет с прежней скоростью, то к 2000 году (нас привораживает этот срок: стык тысячелетий!) Землю будут населять уже более 6 миллиардов человек — огромное количество!
Грозный смысл этой цифры хорошо иллюстрирует то, что ежегодно, данные 1987 года, на планете появляется 80 миллионов новых жителей, ежедневно — 220 тысяч, ежесекундно примерно 2 человека, которых нужно кормить! Прежде Земля худо-бедно, но справлялась с этой задачей, а что будет в будущем? Что станет тогда привычной для обитателей Земли пищей? Какое меню предложат человеку
«…Люди занимают на земле не так уж много места. Если бы два миллиарда ее жителей сошлись и стали сплошной толпой, как на митинге, все они без труда уместились бы на пространстве размером двадцать миль в длину и двадцать в ширину. Все человечество можно было бы свалить в кучу на самом маленьком островке в Тихом океане» (Антуан Сент-Экзюпери
Много ли человеку земли нужно? Еще Лев Николаевич Толстой в известном рассказе-притче размышлял об этом. В философском плане. Нас будет интересовать статистика.
Первобытный человек был охотником и собирателем дикорастущих растений. Он употреблял в пищу их плоды, семена, нежные листья, побеги и корни — все, что было съедобным. При таком образе жизни требовались большие пространства, территория, равная примерно 25 квадратным километрам на одного человека. Неудивительно, что население Земли росло тогда крайне медленно.
Ну а сколько земли человеку нужно сейчас? Ответить на это попытался голландский физиолог растений Корнелиус де Вит. Он полагает, что максимум того, что могут дать растения в идеале, это 500 центнеров в год с гектара земли. Далее этот ученый перевел центнеры в калории и пришел к выводу: в Нидерландах на площади в один гектар могут, питаясь довольно умеренно, прокормиться 50 человек.
Еще немного арифметики — и, оказывается, что суша планеты способна прокормить 1000 миллиардов человек!
Оглушительный вывод, но не очень привлекательный. Вспоминается научно-популярный фильм: показательная птицеферма, громадные постройки, где буквально крыло к крылу теснится несметное количество кур, продирающихся к медленно ползущей ленте конвейера с зерном…
А что, если наш среднестатистический гражданин захочет растительную диету сменить на мясную (не одной картошкой жив человек!), потребует фруктов… Да и одеть его не мешает — даешь площади под хлопок, лен! — вот и выходит, что среднеплодородной землицы потребуется уже гораздо больше. Накинем сюда еще гектары, занятые под дороги, города, аэродромы. Проявив человеколюбие, допустим также, что у среднестатистического гражданина есть душа, требующая отдыха на лоне природы: рыбалка там, грибы всякие, прогулки на велосипедах… Если теперь вновь вернуться к цифрам, то окажется, что величина максимально возможного населения Земли только в малой степени будет определяться площадями, отведенными для производства продуктов питания.
А конечный итог расчетов ученого таков: в некоем идеальном случае на Земле могут жить 60–80 миллиардов человек. Это не так мало, но и не так много — народонаселение Земли удваивается примерно каждые 30 лет: человечество вскоре может подойти к лимитной черте.
Кроме того, сейчас трудно представить себе потребности и запросы человека завтрашнего дня. Да и что такое природное равновесие, мы пока плохо понимаем: возможно, непроходимые заросли джунглей, тундра и бесплодные пустыни — все это очень необходимо планете. И уж во всяком случае никак нельзя представлять ее себе каким-то одним сплошным огородом!
Итак, чтобы прокормить человечество, земли пока хватает. Однако размеры планеты оказались не столь уж и велики. В СССР на душу населения в 1955 году приходилось 1,2 гектара пашни, что-то около футбольного поля по площади, в 1970-м — 0,92, в 1981-м — только 0,82, а ведь страна наша имеет самую обширную территорию: шестая часть суши! Поэтому лучше уповать не на освоение новых земель, а на
«Земля-тарелка: что положишь, то и возьмешь» (Владимир Даль
Подлинный переворот в сельском хозяйстве произошел в 1840 году. Тогда немецкий химик Юстус Либих (1803–1873), опубликовав книгу «Химия в приложении к земледелию», создал теорию минерального питания растений. Тем самым ученый опроверг господствовавшую до него гумусовую теорию, утверждавшую, что растения питаются непосредственно перегноем — гумусом.
Растениям необходимы лишь вода и минеральные соли, учил Либих. Используя вместо навоза химикалии, возвратив пашне потерянные ею, вынесенные с урожаем минеральные вещества («закон возврата»), можно резко увеличить урожаи.
Но по-настоящему химическая революция совершилась в сельском хозяйстве примерно в середине нашего века, когда началось массовое применение химических удобрений и химических же средств для борьбы с сорняками, с вредителями и болезнями растений.
И замелькали дотоле непривычные слова: пестициды (точный перевод этого слова с латыни — «убивающий заразу»), гербициды (убивающие траву), инсектициды (убивающие насекомых), зооциды, фунгициды, репелленты (отпугивающие насекомых), аттрактанты (привлекающие их), всевозможные протравы для семян, хемостерилизаторы, дефолианты, регуляторы роста. Отметим: все это — новейшее завоевание химии. Так, первый гербицид — 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота, сокращенно 2,4-Д, был получен в 1941 году. В наши дни с его помощью уничтожают сорняки в посевах пшеницы, овса, ячменя.
Химики вложили в руки
Конечно, гербициды избирательного действия отличают «своих» (культурные растения) от «чужих» (сорняки), но как непросто тут выбрать правильную дозировку, учесть все последствия. Сколько надо проявить осторожности, мудрости! Ведь нарушить природное экологическое равновесие очень легко. И тогда некоторые насекомые или клещи, прежде малозаметные, могут превратиться в опасных вредителей.
А побочные действия пестицидов? Какие, казалось, надежды сулило первое успешное применение печально известного препарата ДДТ. Какой был бум! Однако изумление перед мощью этого средства вскоре сменило радужную окраску на трагическую. Уносимый талой и дождевой водой с полей, ДДТ скапливался в водоемах, отравляя там все живое, а оттуда проникал вместе с рыбой и птицей в пищу жителей окрестных мест. Оборотистые дельцы на Западе давно уже смекнули, что к чему, и пустили в продажу биологически чистую пищу. Ее получают на фермах без использования минеральных удобрений и пестицидов. Стоит она гораздо дороже.
Химики были вынуждены снова взяться за дело. Теперь они пытаются создать пестициды, четвертое их поколение, безвредные для животных и человека. Тут есть и большие успехи и немалые, понятно, трудности.
Массированное использование в сельском хозяйстве химических средств себя оправдало: урожаи возросли. А еще выше они поднялись, когда
Американцы считают, что сельское хозяйство США ныне подошло к рубежу третьей в XX веке революции. Первая (1920–1950) стала результатом широкой механизации, когда фермеры перешли от использования мускульной силы животных к использованию энергии машин. Производительность труда возросла еще больше в период второй революции (1950–1980), когда была проведена химизация сельского хозяйства. Сейчас же, считается, настала очередь для третьей — генетической — революции (этой теме будут посвящены главы 8–11).
Но в развивающихся странах чаще произносят другие слова: там говорят про зеленую революцию. Началась она в Мексике, в 40-х годах. В стране ощущались трудности с пшеницей. Урожаи — в среднем 7 центнеров с гектара — были низки: более половины потребного зерна приходилось ввозить из-за границы. И возникла мысль поправить положение за счет выведения новых, более урожайных сортов.
Пшеничный переворот, зеленая революция — эти названия неразрывно связаны с именем теперь всемирно известного американского селекционера Нормана Борлауга, удостоенного в 1970 году Нобелевской премии за создание высокопродуктивных карликовых, неполегающих пшениц, занимающих в настоящее время огромные площади во многих странах мира.
Успех увенчал работу, которая шла в течение последних 25 лет в Международном центре по улучшению пшениц, риса, кукурузы и ячменя в Мексике. Ученые были поставлены в довольно жесткие условия. Исследования, не относящиеся к делу, не поощрялись. Как только появлялись хорошие результаты, их тут же передавали практикам. «Мы никогда не дожидались совершенства сортов или методов, — писал впоследствии Борлауг, — а каждый год брали лучшее из того, что есть…»
И вот во многих густонаселенных странах Америки, Африки и Азии, странах, казалось, обреченных на массовый голод, урожаи зерновых резко пошли вверх. А Мексика начиная с 1956 года стала обеспечивать себя пшеницей. Урожаи тут поднялись до 30–40 центнеров с гектара. 45–50 центнеров стали давать поля Индии и Пакистана.
Оптимизму не было предела. Многие считали, что проблема питания на земном шаре решена полностью. И основания для таких прогнозов вроде бы были, так как полученные селекционерами сорта зерновых обладали завидными свойствами: урожайностью, неполегаемостью, благодаря удачной архитектонике в расположении листьев они обладали высокой интенсивностью фотосинтеза. Идеальные растения! При должном уровне агротехники и механизации эти интенсивные сорта действительно были способны увеличить производство зерновых в несколько раз.
И все же зеленая революция не решила продовольственной проблемы. Надежды наконец накормить человечество, к сожалению, не оправдались. В итоге некоторые страны, включившиеся в свое время в зеленую революцию, сейчас импортируют зерна даже больше, чем до ее начала. И дело тут не только в том, что население этих стран заметно возросло.
Зеленая революция в том виде, как она была задумана — сверхвысокоурожайные сорта, изобилие воды, ядохимикаты и достижения передовой агротехники, — все же в целом, потерпела неудачу. Почему? Сейчас расскажем.
В химическом блеске, в шуме и грохоте аграрных машин и механизмов старое доброе сельское хозяйство может показаться анахронизмом, такой же приметой давно ушедшего, как лапоть или лучина. Но так ли уж плохо то, что ушло и уходит у нас на глазах?
Первобытный человек ничегошеньки не тратил, нечего было, а лишь приобретал. Бродил себе полуголый по лесам и искал орехи, корешки разные…
С переходом к земледелию все усложнилось — леса надо было рубить, корчевать, землю пахать. Но и тогда энергозатраты были еще незначительны. В сравнении с запасанием солнечной энергии культурными растениями. Однако это выгодное соотношение постепенно изменилось. Агротехника прошлого требовала преимущественно затрат мускульной силы человека и животных, но ввиду недостаточной продуктивности она не могла удовлетворить потребности в пище быстро растущего населения Земли. Оттого-то в развитых богатых странах, в бедных и сейчас хозяйство недалеко ушло от натурального, неизбежен был переход к высокопродуктивному земледелию, которое, к сожалению, крайне энергоемко.
По данным журнала «Ambio», чтобы получить бутылку молока, в США расходуется энергия, содержащаяся в половине бутылки нефти!
Отношение запасенной в растениях солнечной энергии к энергетическим затратам имеет вид: земледелие экстенсивное (соха, лошадь) 20 : 1, интенсивное земледелие (удобрения, трактора и прочее) 2 : 1, животноводство 2 : 10, тепличное хозяйство (ранние огурцы, помидоры) 2 : 100.
Так и получается, что каждый выращенный джоуль требует сотен джоулей безвозвратно потраченной энергии. И сытно накормить человека сможет лишь изобилие, а его пока еще на Земле нет, энергии. Настоящая революция в сельском хозяйстве без этого условия немыслима.
Собственно, мысль о том, что энергия насыщает, не столь уж и нова. Слова «кормящее солнце» — почти трюизм. Труднее осознать следующий парадокс. Выходит: можно спорить о том, кто ближе к сельскому хозяйству — ученый-ядерщик, изучающий на синхрофазотроне элементарные частицы с тайной надеждой найти невиданный по мощности источник энергии, или же селекционер-практик, на опытной делянке в поле опекающий новый высокоурожайный сорт пшеницы.
Зеленая революция потерпела неудачу в основном из-за разразившегося в 70-х годах энергетического кризиса. И голод по-прежнему еще бродит по Земле, потому что земледельцы в развивающихся странах не в состоянии выращивать капризные высокоурожайные сорта, требующие громадных, в первую очередь энергетических затрат. И ныне, по данным ФАО (продовольственная и сельскохозяйственная организация при ООН), половина населения планеты систематически недоедает.
Этим обстоятельством умело пользуются богатые страны Запада. Они не только делают бизнес на голоде, но и давно превратили голод в политическую проблему. Бывший министр сельского хозяйства США Эдвард Батц сказал: «Я думаю, что продовольственное оружие — самое мощное оружие, которым мы располагаем сегодня».
Американцы уже не раз пускали это средство в ход. Палата представителей конгресса США запретила поставки продуктов в Египет после того, как правительство Гамаль Абдель Насера выступило с критикой американской агрессии в Конго. Таким же образом была наказана Шри Ланка за национализацию американских компаний. Продовольственную блокаду Вашингтон применил и против Чили, когда там пришло к власти правительство Сальвадора Альенде…
Накормит энергия! Этот лозунг-мечта и обещает и вместе с тем обманывает. Как мы сейчас убедимся, он предлагает больше, чем реально может дать.
Прежде крестьянин торговал солнечным светом, воздухом и своим трудом. Теперь же человечество подошло к тем рубежам, когда уже уместно спрашивать: а почем солнечные лучи? Во что обходятся прежде казавшиеся неисчерпаемыми, бесплатными вода, воздух, почва?
Эти строки римского поэта Горация (65–8 годы до нашей эры) удачно характеризуют положение, сложившееся сейчас в сельском хозяйстве. Обозначились рубежи, слепое стремление к которым грозит превратиться в бессмыслицу. Вот пример. В США производство продуктов питания для одного человека требует 1,2 · 106 килокалорий энергии в год. Если бы все страны мира приняли американскую энергетическую диету и технологию производства продовольствия, то разведанные ресурсы нефти были бы исчерпаны всего за 13 лет!
Выходит, ставка только на энергию себя не оправдывает. Более того, энергетические затраты в сельском хозяйстве надо уже не увеличивать, а снижать. Ведь выясняется, что идея зеленой революции не оправдывает себя даже в условиях США, хотя эта страна находится в исключительно благоприятных почвенно-климатических, энергетических и технологических условиях.
В США, да и в других передовых государствах уже зафиксированы рекордные урожаи. Для пшеницы, ячменя, кукурузы они составляют 150–250 центнеров с гектара, для сахарной свеклы, картофеля — 1000–1200. Однако — и это важный момент! — при массовом производстве урожайность тех же культур обычно оказывается в несколько раз ниже. Чтобы понять, где тут собака зарыта, пришлось бы долго на разные лады склонять словосочетания, обязательной приставкой к которым явилось бы слово «экология».
Это просто знамение времени! Человек все более переходит от коммерческого сиюминутного, чисто потребительского мышления не только к энергетическому (оно, видимо, также носит переходный характер) видению процессов, но к мышлению долговременному, даже, можно сказать, вечному — к мышлению экологическому.
Беда в том, что человек упорно навязывает свои представления природе. Товарное производство продуктов питания привело к чистым одновидовым посевам — только пшеница, только рожь, сплошные посадки подсолнечника, кукурузы, это своего рода «солдатики», бесстрашно шагающие навстречу граду снарядов и пуль, которые в них сыплет и природа (климатические невзгоды, бедность почв и так далее), и многие их недруги — сорняки и различные вредители.
Трудно приходится «солдатикам», тесно им в поле: все растения требуют одного и того же набора ресурсов, их корневая система уходит на одну и ту же глубину, они одновременно зацветают и созревают. Словом, буквально наступая друг другу на пятки, они все занимают одну и ту же экологическую нишу. И оказывается, что по сравнению со своими дикими сородичами культурные растения хуже пригнаны к окружающей среде. Что, впрочем, неудивительно: ведь тысячи лет люди развивали в культурных растениях главным образом одно качество — продуктивность. Поэтому на опытных участках при постоянной и дорогостоящей опеке культурные сорта выказывают чудеса урожайности, при массовых же посевах в известной мере предоставленные сами себе, брошенные на произвол судьбы они, попав в трудные условия, свою урожайность теряют.
В ГДР создают заповедники для сорняков. У сорняков есть чему поучиться. По ним можно определять состояние почвы: ее потребность в известковании, режим удобрений… А еще сорняки помогают понять природу живучести растений.
Существует такое экологическое понятие — стратегия выживания растений. Еще в конце 20-х годов нашего века советский биолог Леонтий Григорьевич Раменский (1884–1953) по этому признаку разделил растения на три типа: на «львов», «верблюдов» и «шакалов». У львов способности борца, они, захватывая львиную долю почвенных ресурсов, теснят с поля конкурентов. «Верблюды» отличаются выносливостью к неблагоприятным условиям существования, а «шакалы» — их спасает быстрота размножения.
Дикие растения успешно пользуются всеми этими тремя стратегиями. Помогают им утвердиться на земле и разные другие хитрости. К примеру, как только наступают невзгоды, многие сорняки уменьшают свои размеры с тем, чтобы хотя бы часть их могла выжить. Семена самых опасных сорняков прорастают неодновременно, одни из них успевают отцвести до начала уборки, другие же, напротив, цветут после нее…
Снабдить культурные сорта растений цепкостью сорняков, их стойкостью и выносливостью — цель, которую сейчас ставят перед собой ученые. Это крупный резерв увеличения эффективности сельского хозяйства. И уменьшения энергетических затрат!
Попытки мобилизовать естественную энергию, заключенную в самих растениях, делает экологическая генетика культурных растений. В СССР эту новую науку развивает отряд ученых, возглавляемый членом-корреспондентом АН СССР президентом АН Молдавии Александром Александровичем Жученко. Задача эта сложна, ибо на генетическом уровне надо разбудить, растормошить адаптивный, приспособительный потенциал культурных растений, не утеряв при этом важных для дела урожайности хозяйственных признаков.
Есть и другие обещающие идеи. К примеру, стоит попытаться пересмотреть проблему борьбы с сорняками, постараться превратить их из злейших врагов в союзников. Ведь при отсутствии на поле сорняков почвенная микрофлора обедняется. Кроме того, своими длинными корнями сорняки увеличивают биологический обмен между приповерхностным и более глубокими слоями, что уменьшает эрозию почвы. Так отчего же не попробовать создать смешанные посевы, в которых превращенные во «львов» культурные растения (интенсивные сорта с широкими листовыми пластинками, быстро развиваясь, они заглушают конкурентов) сами бы препятствовали буйному развитию сорняков. И они превратились бы в полезные компоненты такого агросообщества, могли бы, скажем, снижать почвоутомление, увеличивать содержание в ней азота…
Многое делается, многое еще предстоит сделать. Но человека не отпускает мысль стать менее зависимым от растений, добиться большей самостоятельности. В самом деле, разберемся: что делают растения? Они синтезируют из простейших химических веществ белки, жиры и углеводы — нашу пищу. Но ведь, казалось бы, то же в состоянии сделать и химики, и тогда люди наконец смогли бы стать независимыми. А может, сельское хозяйство действительно устарело и ему пора подать в отставку? И
5 апреля 1894 года на банкете синдиката фабрикантов химических продуктов с речью (она была вскоре опубликована под названием «В 2000 году») выступил выдающийся химик-органик Пьер Эжен Марселей Бертло (1827–1907). «В 2000 году, — заявил он, — не будет более ни сельского хозяйства, ни крестьян, ибо химия сделает излишним современное земледелие».
Бертло был не только замечательным ученым: он синтезировал громадное число органических соединений — аналоги природных жиров, простейших углеводородов и т. д., чем нанес окончательное поражение представлению о витализме, «жизненной силе», доказав, что химия способна обойтись без этих лжепонятий. Не только глубоким историком науки: в 1885 году выпустил в свет труд «Происхождение алхимии», опубликовал также собрания древнегреческих, западноевропейских, сирийских и арабских алхимических рукописей, с переводами, комментариями и критикой. Не только крупным общественным деятелем: министр просвещения, министр иностранных дел Франции, во время осады Парижа немцами, 1871 год, возглавлял ученый комитет защиты столицы, провел большую работу по изысканию взрывчатых веществ, отливке дальнобойных орудий, подготовке других оборонительных средств. Бертло был еще и большим мыслителем, естественно, видящим мир прежде всего глазами химика.
Вера в могущество химии дает о себе знать и в знаменитой речи Бертло: 2000 год он представлял «чисто химическим годом». Химия окрасила и мечты ученого о светлом будущем человечества. Вот его подлинные слова: «Мы будем очень близки к осуществлению мечты социализма… под тем условием, конечно, что удастся изобрести и какую-нибудь духовную химию, способную изменить нравственную природу человека так же глубоко, как наша химия изменила природу материальную!..»
Бертло не сомневался: к кануну третьего тысячелетия люди будут обладать изобилием энергии — его даст полное использование теплоты солнца («быть может, песчаные пустыни станут излюбленным местом обитания будущего цивилизованного человечества», — говорил ученый) и внутреннего жара нашей планеты. Верил, что это энергетическое половодье позволит решить задачу производства пищи химическим путем. «В принципе, — говорил Бертло, — проблема уже решена: синтез жиров и масел осуществлен сорок лет тому назад; синтез сахаров и углеводов осуществляется на наших глазах, а синтез азотистых тел (белков. —
В 2000 году, считал Бертло, — все пищевые продукты будут производиться в необходимых количествах на заводах. «Но не подумайте, — говорил ученый, — что в этом мире, где будет царить химическая сила, искусство, красота, все прелести человеческой жизни окажутся обреченными на гибель. Если поверхность земли не будет более служить на пользу человеку и, — прибавим шепотком, — не будет более обезображена геометрически правильной обработкой земледельца, она покроется роскошной зеленью растительности, лесами, цветами; вся земля превратится в обширный сад, орошаемый подземными водами, где человечество заживет среди изобилия и радостей сказочного золотого века».
Бертло не был одинок в своем прогнозе, что пища будущего примет вид пилюль и таблеток, ну, в крайнем случае, концентрированного питательного желе. Проглотил с утра таблетку — сыт до обеда. За обедом ложку желе и еще две таблетки — сыт до ужина. Быстро и просто!
Фантастика? Давайте пофантазируем еще. Представьте себе: вы отправились в аптеку, словно на базар. Полкило стрептоцида, набор микстур, немного хины, листа эвкалипта, сульфадимезин, аспирин и многое другое заполнили авоську. Дома достали поваренную книгу, придирчиво подобрали удачный вариант химического меню: салат с пирамидоном, кисель из фруктозы… И не надо этому удивляться: ведь когда-то в стародавние времена многие теперь всем известные продукты были лекарствами.
Достаточно полистать страницы Геопоники — византийской сельскохозяйственной энциклопедии X века. В ней даны характеристики лечебного действия многих овощей: редьки, тыквы, свеклы, укропа, чеснока, огурцов. Особенно восхвалялись лекарственные свойства капусты. «Если отварить капусту, растереть ее, положить опять в ту же воду, в которой она варилась, и, остудив, смазать этим раны, свежие и старые, а также опухоли, то боль проходит». «Если съесть капусту в сыром виде, то она прекращает бессонницу, и страшных снов не будет…»
А знаете ли вы, что чай — обыкновенный чай — вначале использовали только как лекарство? Его пили больные для быстрого восстановления сил. Хорошо помогал чай и при отравлениях.
Трудами многих поколений из диких растений создавались культурные. Одни питали человека, другие лечили. Но случалось и так: лекарство становилось привычной пищей, и наоборот. Тысячи людей знали морковь лишь как сладкий и сочный корнеплод. А недавно ученые обнаружили: в семенах моркови содержатся ценные лекарственные вещества. Препарат из этих семян, названный даукарином, способен расширять коронарные сосуды, лечить стенокардию.