ВЗГЛЯД в ПРОШЛОЕ И ВЗГЛЯД в БУДУЩЕЕ

Первобытный человек был охотником и собирателем, и пропитание его целиком зависело от щедрот природы. Небольшие кочующие популяции человека могли прокормиться, путешествуя по достаточно обширной территории и собирая с нее «урожай» плодов, орехов, злаков и диких животных, уровень которого поддерживался равновесием экосистемы. По имеющимся оценкам, для того чтобы обеспечить пищей в течение года одного кочующего охотника-собирателя, была необходима территория площадью примерно 25 км2. При таком положении вещей воздействие человека на его экологическое окружение было, вероятно, ничтожным; он ел то, что хотел, распространяя при этом семена растений, а его отбросы не загрязняли экосистему и не вызывали существенных изменений в видовом составе окружавших его организмов.

Дикие растения давали человеку возможность удовлетворять и многие другие свои потребности. Для разведения огня он собирал древесину, образующуюся в результате роста стенок растительных клеток. Для защиты от непогоды он использовал листья, солому, ветки и стволы деревьев. В результате случайных и беспорядочных наблюдений он обнаружил, что некоторые дикие растения обладают лечебными свойствами, а другие имеют специфический запах или приятный вкус. Он узнал также, что некоторые растения вырабатывают такие любопытные вещества, как каучук, смола и волокна, которые можно выделить и использовать для разных целей. Большая часть возделываемых в настоящее время культурных растений была, вероятно, случайно «открыта» теми, кого мы теперь называем «первобытными людьми»; современный человек сделал очень мало добавлений к основному набору растений, имеющих экономическое значение.

Когда и как люди начали выращивать растения для удовлетворения своих потребностей, точно неизвестно, однако первый человек, догадавшийся, что семена можно собирать, хранить и высевать в больших количествах, чтобы обеспечить себя постоянным источником пищи, произвел переворот не менее важный, чем те, которые были вызваны укрощением огня, промышленной революцией или открытием атомной энергии. Самым важным следствием выращивания и разведения растений и животных, т. е. зарождения сельского хозяйства, был переход от кочевого образа жизни к оседлому. В результате территориальные потребности снизились до менее чем 0,25 км2 на одно- Го человека, что на два порядка величины ниже по сравнению с потребностями кочевника. Разведение растений положило начало процессу непрерывного их улучшения. Человек отбирал и выращивал экземпляры растений, обладавшие наибольшей урожайностью, а их семена сохранял для высевания в последующие годы. Такой отбор и разведение организмов, обладающих ценными признаками, вели к получению все более и более высоких урожаев и все более продуктивных животных. Однако реализация генетически обусловленной способности новых сельскохозяйственных растений давать высокие урожаи была возможна лишь при внесении в почву удобрений: навоза, разлагающихся остатков растений и веществ животного происхождения (например, костяной муки или гуано) — использовались любые доступные источники органических веществ. Вначале люди вносили эти вещества в почву, действуя, вероятно, чисто эмпирически, т. е. не ставя перед собой каких-либо определенных задач. Вряд ли восточные племена американских индейцев, которые клали селедку или несколько рыбьих голов на каждый холмик, засеянный несколькими зернами кукурузы, имели хоть какое-то представление об агрохимических последствиях своих действий, однако без этого источника органических и минеральных веществ урожаи на каменистых почвах, которые они возделывали, были бы ничтожно малы. Наша современная технология в значительной мере основана на таких эмпирически выработанных приемах, введенных в практику задолго до того, как ИМ можно было Дать теоретическое объяснение, если учитывать состояние науки в то время, когда они впервые стали применяться. Подобное положение вещей сохраняется и до наших дней; так, например, в медицине эффективно используются различные вещества (в том числе и растительного происхождения), хотя способ их действия остается неясным.

Растения, обладающие ценными генетическими качествами, при внесении в почву удобрений могут хорошо расти и давать богатые урожаи, однако, как мы уже видели, они могут также служить привлекательным источником пищи для самых разнообразных потенциальных врагов — от бактерий, грибов и насекомых до птиц, грызунов и более крупных млекопитающих. Поэтому земледельцу, для того чтобы быть уверенным, что плоды его трудов достанутся ему, а не всем этим организмам, в конце концов пришлось создать целый арсенал физических и химических средств, удерживающих, отпугивающих или убивающих организмы, посягающие на его урожай. Обычно для этих целей используют самые разнообразные средства — от колючей проволоки, сеток, пугал и находящихся под напряжением оград до пестицидов. Наиболее важное из этих средств — пестициды, которые оказались весьма эффективными почти во всех случаях и стали совершенно необходимыми для развития современного интенсивного земледелия. Однако они не лишены недостатков; как уже говорилось, большинство пестицидов не обладает достаточной специфичностью в отношении тех организмов, против которых они применяются; биологический распад некоторых из них происходит недостаточно быстро, а другие содержат ядовитые примеси; кроме того, во многих случаях организмы-мишени мутируют или же в их популяции происходит отбор на устойчивость к данному пестициду, так что пестицид,, который прежде был эффективным, становится бесполезным. Несмотря на создание и разработку ряда других методов защиты растений, таких, как севооборот, использование растений- ловушек, привлекающих к себе вредителей, или биологические- методы борьбы с вредителями, в настоящее время нельзя ни. отказаться от применения пестицидов, ни даже сколько-нибудь- существенным образом сократить его, так как это немедленно повлекло бы за собой серьезные потери урожая и вызвало бы ГОЛОД

Даже выращивание сортов с ценными генетическими приз^ наками совместно с применением обильных удобрений и защитой от вредителей не гарантирует от потерь. Богатый урожай пшеницы перед самой уборкой может быть уничтожен ураганом или сильным градом, который прибьет растения к земле. Защитить растения от таких стихийных бедствий могут помочь вещества, изменяющие характер роста, подобно препарату ССС (хлорхолинхлорид, или цикоцель), под действием которых получаются более низкорослые и крепкие растения с более короткими междоузлиями. Таких же результатов можно добиться без применения химических веществ, путем улучшения генетических признаков. Аналогичным образом богатый урожай плодов на дереве может погибнуть в результате преждевременного опадения; этой беды нередко удается избежать путем своевременного опрыскивания ауксиноподобными веществами, например НУК. Химические вещества, оказывающие влияние на прорастание, период покоя, цветение, плодоношение, закладку корней, старение листьев и опадение цветков, плодов и т. п., играют все более важную роль в сельском хозяйстве, причем следует ожидать дальнейшего развития этого направления.

Существует ряд опасностей, грозящих урожаю и после того, как он собран. Многие плоды и овощи, будучи сняты с растения, не могут долго храниться. Приходится не только оберегать их от паразитов и вредителей, но и создавать такие условия хранения, при которых разрушительное влияние их собственных метаболических процессов сводилось бы к минимуму. Так, например, яблоки, принадлежащие к числу плодов, вырабатывающих этилен, часто хранят при относительно низких температурах, замедляющих образование этилена, в помещениях с высоким содержанием двуокиси углерода, которая ослабляет воздействие образовавшегося этилена на плоды. В современных контейнерах для перевозки плодов создают низкое атмосферное давление, при котором вырабатываемый тканями этилен выделяется и рассеивается, прежде чем. он успевает нанести вред •плодам. Конечно, в будущем следует ожидать дальнейшего совершенствования условий хранения пищевых продуктов и способов их обработки; многие лаборатории заняты, например, созданием новых методов сушки путем сублимации с последующим восстановлением исходного состояния продуктов, методов радиационной стерилизации упакованных в полиэтилен мясных продуктов и овощей и способов предохранения их от порчи путем химической обработки.

f Конечный этап длительного процесса производства пищевых Продуктов заключается в доведении их до потребителя. Мы все знаем, что в некоторых частях земного шара, например в Се- Ьерной Америке и Австралии, имеется избыток пищевых продуктов, которые экспортируются, тогда как в другие места, например в Африку, Азию и Южную Америку, приходится импортировать значительные количества продуктов. Почему та или иная страна становится экспортером пищевых продуктов? Причин здесь, конечно, много, но для создания избытка пищевых продуктов необходимы прежде всего хорошая почва и климатические условия; эффективное ведение сельского хозяйства, подкрепленное хорошо развитыми биологическими, химическими и техническими возможностями и методами; развитая экономика и достаточно низкая скорость роста населения. Страны с высоким уровнем развития техники имеют возможность проводить программы исследований, направленных на получение улучшенных генетических линий растений и животных, повышение количества и качества удобрений, пестицидов и регуляторов роста, создание оросительных сооружений, а также средств и условий для хранения и перевозки пищевых продуктов. Менее развитые страны не в состоянии обеспечить все эти условия или хотя бы некоторые из них. К сожалению, наибольшие трудности в потреблении уже произведенных пищевых продуктов всем населением часто возникают при таких экономических и политических системах, которые неэффективны; несправедливы, репрессивны или неустойчивы. Таким образом, хотя политику и экономику обычно не принято считать частью биологии растений, они, несомненно, оказывают влияние на сельское хозяйство, а тем самым и на характер производства и потребления пищи. Даже в такой богатой стране, как Соединенные Штаты Америки, и в городских, и в сельских районах имеются очаги нищеты, где люди страдают от недостаточного питания, причем особенно это касается детей и стариков. Делаются попытки исправить положение при помощи разного рода социальных мероприятий, таких, как пособия по безработице, продуктовые талоны и горячие завтраки в школах, однако пока еще не удалось добиться того, чтобы «ни один американец не ложился спать голодным». Предстоит сделать еще очень многое, и дальнейшая политика в этой области будет в значительной мере зависеть от мудрости и подготовленности тех, кто составляет нынешнее поколение учащихся и в число которых, я надеюсь, войдут некоторые читатели этой книги.

«ЗЕЛЕНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ»

В 60-х годах нашего столетия некоторые склонные к фантазиям прорицатели рисовали картины полностью механизированного сельского хозяйства 80-х годов с резко возросшими урожаями всех основных культур. Говорилось об урожаях кукурузы, которые достигнут 500 бушелей на акр, т. е. возрастут в шесть раз. Быстрое развитие техники, подстегиваемое стремлением к освоению космического пространства, послужило основой для первого предсказания, а невероятное повышение урожаев, последовавшее за применением результатов научной селекции растений в сочетании с интенсивным использованием удобрений и пестицидов, породило уверенность, что подобное улучшение может продолжаться вечно. Полагали, что «зеленая революция», основанная на использовании созданных селекционерами высокоурожайных сортов при соответствующем количестве удобрений, воды и пестицидов, послужит фундаментом для построения некой сельскохозяйственной Утопии. Однако до наших дней на обширных территориях люди продолжают голодать, а значительная часть огромных прежних запасов зерна тает. «Зеленая революция» в том виде, в каком она была задумана, потерпела неудачу. Что же было тому причиной?

Прежде всего, и это самое главное, в шестидесятые годы мир не предвидел возможности энергетического кризиса, который теперь стал реальностью. В то время нефть была дешевой, а запасы ее казались неограниченными, но сейчас вследствие слишком расточительного потребления и некоторых политических. событий цена на нефть возросла в несколько раз. Теперь мы понимаем, что мировые запасы нефти будут истощены в ближайшие сто лет, а может быть, даже раньше и что до того, как это произойдет, цена на нее будет неуклонно расти. Между тем как создание, так и использование сельскохозяйственных машин, удобрений, пестицидов и оросительных сооружений целиком зависит от ископаемого топлива. Огромное большинство земледельцев земного шара теперь не в состоянии выращивать капризные сорта, созданные в эпоху «зеленой революции:», и возвращаются к старым сортам, которые, хотя и менее продуктивны, но зато обеспечивают более стабильные урожаи, не требуя или почти не требуя удобрения и орошения почвы; к тому же они обладают известной устойчивостью к вредителям и возбудителям болезней, т. е. позволяют обходиться без пестицидов.

В период «зеленой революции» не только создавались сорта, процветавшие в условиях интенсивного сельского хозяйства* потреблявшего много энергии, но и раздвигались границы областей возделывания земли, и сельское хозяйство стало проникать в районы, где выращивание растительных культур было прежде экономически невыгодно или даже невозможно. Влажные тропические леса, как, например, леса Амазонки с их пышной растительностью, казались высоко продуктивными и подходящими для возделывания. Но, после того как их раскорчевали с применением техники, поглотившей большие количества энергии, оказалось, что из них можно извлекать выгоду лишь в течение короткого времени. Латеритные почвы этих областей на самом деле нестабильны и бедны питательными элементами; большая часть питательных веществ содержится в растительности этого влажного леса, через которую они постоянно проходят, совершая свой круговорот. Лес предотвращает эрозию и способствует сохранению структуры почвы частично благодаря выделению и отложению органического вещества, которым питаются микроорганизмы, участвующие в поддержании стабильности почвы. Когда деревья вырубают, питательные вещества вымываются, поверхность латеритаых почв часто подвергается эрозии, а остальная ее часть может превратиться в твердую массу, на которой ничто не будет расти. Драгоценное стабилизирующее влияние сбалансированного сообщества влажного тропического леса, если его однажды нарушить, трудно или даже невозможно восстановить. Надо надеяться, что мы извлечем из этого урок, прежде чем все влажные тропические леса будут уничтожены. Следует сохранить большую часть этих лесов уже хотя бы потому, что они оказывают стабилизирующее воздействие на обмен С02—02 в масштабе всего земного шара.

Другое разочарование принесла попытка возделывать некоторые засушливые или полузасушливые земли. Некоторые культуры, прижившись в полузасушливых областях, могут прекрасно расти, если их корни проникают в почву до уровня подземных вод, которые не может использовать местная растительность с более поверхностной корневой системой. Однако такие подземные воды, возможно, накапливались в течение многих лет, и их запасы при истощении не могут пополняться так быстро, как это необходимо для непрерывного выращивания культуры. Кроме того, при истреблении местной растительности ветер часто сдувает с обнажившейся сухой почвы плодородный верхний слой, оставляя лишь относительно неплодородную подпочву и вызывая пыльные бури. При соответствующем орошении положение изменяется и пустыня расцветает, но опять-таки нередко лишь на время. Вода, используемая для искусственного орошения, почти всегда содержит значительные количества растворенной соли, которая остается в почве после того, как вода транспирируется или испаряется. Такое накопление соли можно предотвратить только усиленным ее вымыванием, но лишь в редких случаях существует возможность затратить достаточное количество воды, чтобы удалить из почвы накопившуюся в ней соль. Таким образом, плодородные почвы постепенно становятся все более засоленными и в конце концов оказываются непригодными для земледелия. Количество земель на земном шаре, пригодных для возделывания, на самом деле ограничено, и почти все они в настоящее время уже используются.

Даже в наиболее развитых в техническом отношении странах урожаи сельскохозяйственных культур возрастают теперь не с такой быстротой, как на протяжении последних пятидесяти лет. Все «легкие» способы повышения урожаев — введение гибридных сортов и усиленное применение удобрений, искусственного орошения и пестицидов — уже использованы. Добиться дальнейшего повышения урожайности теперь труднее. Так, урожайность кукурузы, по-видимому, достигла максимального уровня — чуть выше 100 бушелей на акр — и стабилизировалась на этом уровне. Дальнейшего увеличения производства зерна, вероятно, можно будет достичь, изменяя растения таким образом, чтобы повысить качество конечного продукта, как, например, в случае кукурузы с высоким содержанием лизина, и устранить имеющие место потери, а также в результате более разумного использования областей с неблагоприятными условиями среды. Социологи, критикуя «зеленую революцию», указывали также на то, что введение сортов, требующих применения новейшей сельскохозяйственной техники, давало преимущество крупным хозяйствам («агробизнесу») над мелкими, семейными фермами, что часто приводило к нежелательным с социальной точки зрения результатам.