1. Дорога в пекло
2. азот
3. Рубіско
4. Інноваційна ідея пророків
5. Правильний вибір

Стислий переказ статті Чарльза Манна, опублікованій в журналі The Atlantic.

Населення Землі зараз складає 7,6 мільярда чоловік. Більшість фахівців з демографії сходиться на думці, що до 2050 року це число збільшиться приблизно до десяти мільярдів. Виникає питання: як прогодувати всіх, при цьому не погубив планету?

На думку автора статті Чарльза Манна, практично всі можливі відповіді на це питання можна розділити на дві великі категорії, які пов'язані з іменами двох американців, які жили в 20 столітті - Вільяма Вогта і Нормана Борлоуга.

Для Борлоуга відповіддю на питання була людська винахідливість, уміння «удосконалювати» природу. Вогт вважав інакше: людство повинно менше споживати, щоб полегшити тиск на екосистему Землі.

Чарльз Манн пропонує розділити послідовників цих вчених на «чарівників» і «пророків». Чарівники, послідовники Борлоуга, вирішують технологічні завдання, а пророки, послідовники Вогта, засуджують людське нерозсудливість.

Дорога в пекло

У 1948 році Вогт опублікував «Дорогу до виживання», першу книгу в сучасному стилі «все котиться під три чорти». У ній він висловив головний аргумент на користь захисту навколишнього середовища, який є зараз у руху, що отримав назву «инвайронментализм», - ємність середовища рано чи пізно опиниться вичерпана.

Цей термін передбачає, що у кожної екосистеми є ліміт ресурсів. Перевищити ліміт - означає зруйнувати екосистему. У міру зростання населення, пише Вогт, потреба в продуктах харчування перевищить ємність середовища, що обернеться катастрофою: ерозія грунту, зменшення площі лісового покриву, вимирання видів і забруднення води - все це рано чи пізно призведе до голоду в усьому світі.

Коли «Дорога до виживання» була опублікована, Борлоуг, ще молодий фітопатолог (фахівець, який вивчає хвороби рослин), працював в Мексиці над проектом, фінансованим фондом Рокфеллера.

Вчений вивів новий сорт пшениці: її стебло був набагато коротше стебла звичайної пшениці, який сильно нахилявся, і в результаті рослина загниває і вмирало. Новий сорт пшениці збільшив показники врожайності настільки, що в 1968 році Агентство США з міжнародного розвитку назвало цю подію «зеленої» революцією - феноменом, який визначив 20 століття.

Наслідки «зеленої революції» особливо були помітні в Азії, де в 1962 році фонди Рокфеллера і Форда відкрили Міжнародний дослідницький інститут рису. У той час щонайменше половина населення континенту голодувала і жила в бідності.

Дослідникам вдалося вивести новий, високоврожайний сорт рису. У 1970-х і 1980-х роках урожай в Азії збільшився в три рази. Більше 80% рису, що вирощується в сучасній Азії, відноситься до сорту, який вчені вивели в 1960-х роках минулого століття.

Однак, як і передбачав Вогт, величезний стрибок в продуктивності спричинив за собою серйозні екологічні проблеми. Пророки стверджували, що «зелена» революція - просто спосіб відкласти проблему масового голоду: щасливий випадок, а не рішення.

Зростання населення і благополуччя, як стверджують пророки, означає, що незабаром потрібно буде знову підвищити врожайність посівів - чарівники називають це другий «зеленої» революцією.

Деякі методи, використані під час першої «зеленої» революції, вже людству недоступні. Фермери не можуть засіяти нові землі, тому що практично кожен гектар орних земель вже освоєно.

Неможливо збільшити кількість використовуваних добрив: ними вже зловживають всюди, крім деяких областей в Африці. Чарівники вважають, що кращий вихід - використовувати можливості генетичної модифікації, щоб досягти більш високої врожайності. Пророки вважають, що потрібно робити рівно протилежне: використовувати менше землі, витрачати менше води і припинити забруднювати навколишнє середовище.

азот

В середині 19 століття німецький учений Юстус фон Лібіх встановив, що кількість азоту в грунті впливає на швидкість росту рослини. Для Либиха грунт був лише підставою, що утримує коріння. Додайте азотних добрив - і отримаєте великий урожай.

Але в ті часи не знали, як можна виробляти азотні добрива. Технологію розробили два німецьких фізика - Фріц Габер і Карл Бош. Процес Габера-Боша, можливо, був найважливішим технологічним досягненням 20 століття.

Цей процес застосовується для виробництва практично всіх синтетичних добрив в світі. 45% населення планети живиться переважно продуктами, вирощеними завдяки цим добривам.

Не буває перемог без поразок. За останні 60 років рослини змогли увібрати тільки близько 60% використаних добрив. Решта 40% потрапили в воду або в повітря (у вигляді оксиду азоту).

Добрива збагачують землю і під водою: вони сприяють зростанню водних рослин. Вмираючи, ці рослини осідають на дно водойм, їх залишками харчуються мікроорганізми. Мікроорганізми швидко розмножуються, споживають все більше кисню, і в результаті інших форм життя вмирають.

Використання азотних добрив також підвищує кількість викидів оксиду азоту в атмосферу. У верхніх шарах стратосфери оксид азоту вступає в реакцію з озоном, що захищає живі організми від ультрафіолетового випромінювання, і нейтралізує його.

Ще до того, як Габер і Бош отримали Нобелівську премію, проти хімічних добрив висловився англійський ботанік Альберт Говард (1873-1947), засновник органічного землеробства. Альберт і його дружина Габріель (фізіолог рослин) в 1943 році опублікували книгу «Сільськогосподарський заповіт».

Вчені вважали, що грунт - це живий організм, а не ємність для хімікатів. Фізична структура гумусу, мікроорганізми, які живуть у грунті, динамічна зв'язок між корінням і землею - все це було невідомо, коли Лібіх закладав основи агрохімії.

Говард вважав, що індустріалізація сільського господарства призводить до скорочення населення в сільських місцевостях і руйнування звичного укладу життя. Його зауваження були справедливі, хоча його опоненти не вважали це чимось поганим. Сьогодні очевидно, що побоювання пророків щодо згубного впливу агрохімії на грунт виявилися виправданими.

Здавалося б, примирити дві точки зору все ж було можливо. Чарівники могли б задуматися про використання органічних добрив, а пророки в свою чергу погодилися б використовувати хімікати в якості додаткового способу добрива. Однак цього не сталося: обмінюючись взаємними образами, вони все далі віддалялися один від одного.

Рубіско

Ніхто не знав, чому рослини так сильно залежали від азоту. Тільки після Другої світової війни вчені з'ясували, що рослинам азот потрібен в основному для вироблення білка рубіско.

Рубіско - фермент, який грає ключову роль в процесі фотосинтезу, але за біологічними мірками він справжній лежень. В середньому в секунду ферменти каталізують тисячі реакцій, а рубіско соблаговоляют каталізувати тільки дві-три.

Але це ще не все: рубіско не справляється зі своєю функцією. У 40% випадків він замість того, щоб захоплювати молекулу вуглецю, помилково приєднує молекулу кисню, що перериває ланцюжок реакцій у фотосинтезі і даремно витрачає енергію і воду.

Процес доводиться починати з нуля. Щоб компенсувати всі недоліки рубіско, рослинам потрібно виробляти велику кількість цього білка, відповідно потрібно багато азоту.

Але еволюція знайшла обхідний шлях - C4-фотосинтез (С4 означає, що в процесі беруть участь молекули, що містять чотири атома вуглецю). В цьому випадку молекули вуглецю захоплювати не рубіско, а інший фермент.

Вчені в усьому світі намагаються перетворити рис в рослину класу C4, яке буде рости швидше, споживати менше води і добрив і давати більше врожаю. Рис - найважливіший продукт харчування в світі, так як він входить в раціон більше ніж половини населення планети. Брак рису призведе до гуманітарної катастрофи, наслідки якої відчують у всіх куточках світу.

Проект дослідження рису класу C4 (The C4 Rice Consortium), який фінансується фондом Білла і Мелінди Гейтс - спроба запобігти глобальній катастрофі. Існує багато рослин, в яких фотосинтез протікає по С4-шляху. Вчені вважають, що С4-шлях - це продукт еволюції, а значить, у більшості рослин є попередники генів, які пізніше стали відповідати за C4-фотосинтез. Залишається сподіватися, що рис відноситься до цієї групи рослин, і дослідники зможуть визначити і розбудити сплячий ген.

Навіть якщо проект не принесе результатів, це не єдина інноваційна ідея біологів. Є ще самоудобряющаяся кукурудза, пшениця, яка може рости в солоній воді, поліпшена екосистема ґрунту - над усім цим вчені вже працюють. Імовірність, що хоч який-небудь з цих проектів буде успішним, мала, проте так само мала і ймовірність, що жоден з них не принесе результатів.

Інноваційна ідея пророків

Чарівники завжди стверджували, що тип сільського господарства, який пропагують пророки, не зможе прогодувати майбутнє населення Землі. Дані численних досліджень показали, що урожай з ферм, що працюють за принципами пророків, дає менше калорій з гектара, ніж ферми чарівників - іноді ця різниця несуттєва, а іноді величезна.

На думку пророків, нерозумно оцінювати ефективність ферм тільки за показниками кількості калорій з гектара. Ці показники не враховують наслідки спустошення сільських місцевостей, рівень забруднення навколишнього середовища, смак і поживність продуктів.

На це у чарівників є що відповісти: для рису класу C4 потрібно менше добрив і води, щоб дати більше результатів, а значить, для навколишнього середовища він краще, ніж звичайний рис. Для чарівників ідея, що сільське господарство має наслідувати природної екосистемі, абсурдна: тільки гіперінтенсивного індустріалізованих сільське господарство, що використовує суперпродуктівние генетично модифіковане насіння, зможе прогодувати майбутнє населення планети.

Якщо у чарівників є рис класу C4, то і у пророків є своя інноваційна ідея.

Пшениця, рис, кукурудза, овес, ячмінь, жито і інші хлібні злаки - однорічні рослини, які потрібно садити щороку. Дикорослі рослини, навпаки, є багаторічними: вони розквітають щоліта протягом цілого десятиліття. Багаторічні рослини мають більш розвинену кореневу систему і менш вимогливі.

Пирій середній (Thinopyrum intermedium) - багаторічний родич пшениці (Tríticum aestívum). У західну півкулю його завезли з Азії в 1930-х роках як корм для худоби. Дослідники намагаються вивести з пирію новий сорт пшениці, якому вже дали ім'я - Kernza.

Kernza, як і рис класу C4, можливо, не принесе очікуваних результатів. Для того щоб рослина була придатна для сільського господарства, дослідникам потрібно збільшити розмір його зерен, змінити будова рослини і поліпшити якості, важливі для хлібопечення. Поки що робота йде повільно.

Вирощування багаторічних злаків - це складний шлях до підвищення врожайності, і у нього є альтернативи. Наприклад, вирощування маніока - коренеплідних тропічної рослини. Якщо виходити з показників кількості калорій з одного гектара, маніок в кілька разів перевершує пшеницю та інші злакові.

Це справедливо і щодо картоплі - північній альтернативи маніока. Хоча маніок незнайомий багатьом культурам, можливо, легше сприяти його поширенню, ніж займатися розведенням абсолютно нового сорту рослин.

У пророків є багато способів прогодувати майбутнє населення Землі. Це важко здійсненні способи, але розведення рису класу C4 - не менш складна задача. Однак найбільша проблема пророків - це робоча сила.

Правильний вибір

Після закінчення Другої світової війни уряди більшості країн стимулювали переселення людей із сільської місцевості в міста і прагнули механізувати сільське господарство для збільшення врожайності та скорочення витрат (особливо на робочу силу).

Очікувалося, що попит на фермерів почне падати, їм доведеться переїхати в міста, де на заводах їх праця оплачувалася б краще. Чи не все пройшло гладко: у багатьох країнах, включаючи навіть найрозвиненіші, сільська місцевість була спустошена.

Для пророків сільське господарство в першу чергу повинно піклуватися про грунті. В умовах масового виробництва це складно зробити: потрібно повернути в сільські місцевості робочу силу, забезпечити людей гідними умовами праці та гарною заробітною платою, що спричинить за собою збільшення витрат. Більш того, буде потрібно повністю переписати правову систему. Здійснити подібні соціальні зміни нелегко.

В цьому і полягає джерело багаторічної суперечки між чарівниками й пророками. Для чарівників фермерство - корисна, але важка робота, яку потрібно спростити і скоротити настільки, наскільки це можливо, щоб збільшити особисту свободу.

Для пророків сільське господарство - це турбота про збереження екології і форм соціальної організації, які є основою життя з часів першої аграрної революції, що сталася більше десяти тисяч років тому. Землеробство може бути важкою роботою, але воно зміцнює зв'язок між людьми і Землею.

Обидва аргументу подібні перехресних прямих, що знаходяться в різних площинах. У 2050 році сьогоднішні двадцятирічні повинні будуть зробити вибір: чарівники або пророки? Вибирати вони будуть не виходячи з того, що можливо, а що, на їхню думку, правильно.

джерело