Глава вторая. Биосферно-биогеоценологические предпосылки сельского хозяйствования в будущем

Природа - это материал для хозяйства всего человека и зеркало пути каждого из нас к истине. Стоит только хорошо задуматься о своем пути и потом из себя поглядеть на природу, как там непременно увидишь переживание своих собственных мыслей и чувств.

М. М. Пришвин. "Зеркало человека"

Главные понятия в сельскохозяйственной науке - это плодородие почвы, урожайность культур, кормовые ресурсы и т. д. В них отчетливо выражен практический интерес к сельскому хозяйству как источнику продовольствия и сырья для производства необходимых человечеству предметов.

Эти понятия, однако, нуждаются в строгом определении, основанном на естественнонаучной концепции "Биосфера и человечество", а не на антропоцентрической методологии, носящей глубоко потребительский характер и призывающей, по существу, к неограниченному и нерациональному использованию производительных сил земли. Даже само понятие "сельское хозяйство" (от слова "хозяин", "господарь") некорректно. Мы должны говорить скорее о "сельском хозяйствовании" как о процессе управления, оптимизации и планирования биопродуктивности.

Теоретической основой учения о биопродуктивности ландшафтов стала биогеоценология, созданная в нашей стране В. Н. Сукачевым. Биогеоценология - это естественноисторическая дисциплина, изучающая закономерности формирования и эволюции элементарных структур витасферы - биогеоценозов, то есть конкретных лугов, лесов, тундр и т. д. В условиях разной ландшафтной обстановки формируются различные биогеоценозы - ельники, сосняки, злаково-разнотравные степи, осоковые или сфагновые болота и так далее.

Единство биогеоценотической системы определяется круговоротом веществ между твердой (почва), жидкой (природные воды, транспирация) и газообразной (воздух) фазами. Один и тот же атом под влиянием живого вещества неоднократно бывает во всех трех фазах. Круговорот веществ в природе напоминает банковский оборот средств. Чем он интенсивнее, тем устойчивее система биогеоценоза, тем выше "процент с оборота" в доход человечества. Биопродукция - это и есть тот "процент с оборота", на который мы можем позволить себе жить, не затрагивая "основного капитала", не подрывая общую производительность Земли. Проблема хозяйственной биопродуктивности подразумевает активный подход к биогеоценозам как к управляемым системам на основе комплексного их изучения и рационального использования, ремонта и воспроизводства.

Мы уже говорили, какую роль в биосфере играет живое вещество и его масса. Однако понятие "масса живого вещества" имеет лишь общее значение. Оно показывает нам предельное количественное выражение жизни на Земле в каждую конкретную единицу времени. Это, попросту говоря, статический момент. Если же мы введем в рассмотрение скорость размножения различных организмов, то мы получим представление о динамическом процессе, оценка и исследование которого составляют главную цель науки о биопродуктивности и, в частности, о биологических (кормовых и пищевых) ресурсах человечества. Поскольку основные кормовые и пищевые ресурсы человечества связаны в основном с травянистыми формациями, полный цикл развития которых укладывается в 1 - 2 года, можно считать за единицу измерения воспроизводства биопродуктивного ресурса человечества (кормового и пищевого) астрономическую единицу времени, равную одному году. Другими словами, скорость оборачиваемости капитала, то есть биологического ресурса, может быть выражена количеством органического вещества и метаболитов организмов, продуцируемых за один год. Однако жизненный цикл многих видов организмов на планете не укладывается в рамки одного года. Каким образом оценить их вклад в общую биопродуктивность? Для этого надо число реальных поколений организмов выразить в годичном исчислении. Для древесных растений, млекопитающих и ряда других организмов величина их годичной биопродуктивности будет значительно меньше их биомассы. Для микроорганизмов и многих беспозвоночных, наоборот, эта величина во много раз больше.

Общая биопродуктивность выражается в количестве органического вещества, кислорода, углекислоты, транспирационной влаги, корневых выделений и других метаболитов организма, создаваемых особью, популяцией, биоценозом в ландшафте в единицу времени. Условно для особи за единицу времени можно принять время жизни этой особи. Для популяции - время между двумя соседними максимумами или минимумами численности этой популяции. Для биогеоценоза за единицу времени, по-видимому, целесообразно принять время фактической жизни доминанта данного биогеоценоза, например дуба в дубраве. Для интегральной оценки биопродуктивности ландшафта за единицу времени целесообразно принять один год. В зависимости от цели исследования ученый или практик имеет дело с биопродуктивностью особи, либо с биопродуктивностью популяции (баргузинского соболя, сосьвинской сельди, скального дуба), либо с биопродуктивностью биогеоценоза (лесного, лугового, степного) или какой-либо его части (растительность, древостой, плоды растений) .

Из этого следует, что биопродуктивность как природное явление отражает уровни организации жизни (клеточный, организменный, популяцион- ный). Биопродуктивность как функция круговорота вещества на разных уровнях организации жизни на Земле - естественнонаучное, а не антропроцентрическое понятие и поэтому может рассматриваться в общебиосферном аспекте.

Однако не исключен и утилитарно-хозяйственный подход к биопродуктивности, при котором оценивается или подлежит управлению одна или несколько из слагающих ее компонентов. Как правило, речь идет лишь об органическом веществе, а чаще об одной его доле (например, зерно без соломы и корней).

Различают три вида хозяйственной биопродуктивности: пищевую, кормовую и сырьевую.

К пищевой биопродуктивности относится та часть биопродукции, которая непосредственно употребляется человеком в пищу (зерно, клубни картофеля, ягоды, мясо животных).

К кормовой биопродуктивности относится часть биопродукции, которая поступает к человеку опосредованно, через один трофический уровень (кормовое зерно, кормовые корнеплоды, трава), то есть через животных (мясо, молоко, яйца).

К сырьевой биопродуктивности относится часть биопродукции, которая ни прямо, ни опосредованно не поступает в пищу человека (шкуры пушных зверей, технические культуры - хлопок, лен, древесина), но используется им для своих целей.

Понятие "урожайность" оказывается при таком подходе некорректным, так как, во-первых, относится ко всем видам биопродуктивности, то есть не специфично; во-вторых, применимо, как правило, только к растительным объектам и, в-третьих, не включает в себя весь комплекс метаболитов организмов, возникновение и деятельность которых регулирует биопродуктивность биогеоценозов в биосфере в целом (корневые выделения, кислород, углекислота и т. д.). Поэтому понятие "урожайность" по-прежнему можно употреблять лишь в утилитарно-бытовом смысле.

В аналогичном смысле может употребляться и термин "плодородие", исторически тесно связанный с термином "урожайность". До сих пор нет строго количественного выражения для плодородия почв, а бонитировка (оценка почв) представляет собой один из самых неразработанных и запутанных вопросов науки. Неверно также употребление понятия "продуктивность почв" - наукообразной подмены понятия "плодородие почв", кстати, тоже некорректного, ибо "давать плоды", "рожать" - это свойство живого. Чем же заменить слово плодородие? Давайте думать. Понятие продуктивности может относиться только к природным (в идеале целинным) системам - биогеоценозам, ландшафтам, регионам и биосфере в целом, в которых почва выступает не как независимый объект, а как подсистема единой системы биогеоценоза. Попросту говоря, не бывает почвы без растительного покрова и других живых организмов так же, как не бывает живого покрова планеты на суше без почвы.

Природные системы (биогеоценозы и ландшафты) сейчас в большинстве случаев сильно нарушены. Из природных биогеоценотических систем практически полностью исключаются пахотные угодья, не говоря уже о горных разработках, городах и поселках, которые представляют собой принципиально новые антропогенные ландшафты. У этих антропогенных систем одна черта, принципиально отличающая их от природных систем, - их неустойчивость во времени, неспособность самостоятельно выходить на стационарный режим существования, функционировать без санитарно-мелиорирующей деятельности человека. Поэтому нельзя говорить об агробиогеоценозах и даже об агроценозах, ибо в основе сельскохозяйственного производства лежит понятие о чистой монокультуре. В соответствии с концепцией о ноосфере, агробиоценозы, их индустриально-рекультивированные и иные варианты правильнее именовать нооценозами.

Человек тратит огромные усилия и средства на поддержание бессорняковой чистоты полей и сеяных лугов, применяя для этого мощные агротехнические, агрохимические и другие средства, не считая огромных затрат на селекцию и испытания "баловней судьбы" - сортов сельскохозяйственных культур. С биосферно-биогеоценотической точки зрения, сельское хозяйство в его растениеводческой части противоречит естественному природному процессу, а корни этого противоречия уходят далеко в доисторическую эпоху. В наши дни затраты на поддержание нужного для человечества уровня сельскохозяйственной продукции настолько велики, а их кпд настолько мал, что есть основания считать причиной такого противоречия несовпадение характера и направлений (векторов) природного (биогеоценотического) и сельскохозяйственного процессов. Это противоречие раньше затушевывалось наличием огромных природных, в особенности биологических, ресурсов на нашей планете (лесных, рыбных, луговых, водных и других богатств). В настоящее время эти ресурсы в значительной степени растрачены.

В природных биогеоценотических системах живые организмы выступают как следящая система за любыми изменениями в среде обитания - как внешними (климатическими, гидрологическими, геохимическими), так и вызываемыми ими самими (прижизненные и посмертные метаболиты, загрязняющие и частично отравляющие среду их обитания). Избежать самоотравления от собственных выделений им помогает объединение представителей разных видов в сообщества (ценозы). Разные виды организмов в ценозе могут разлагать и использовать выделения других видов, осуществляя тем самым санитарную функцию в биосфере. Именно эту санитарную работу, которую в почвах выполняют мириады микроорганизмов, грибов, актиномицетов, беспозвоночных животных и высшие растения, работу, очень четко организованную во времени и пространстве, человек добровольно взвалил на свои плечи и с великим упорством несет эту ношу в течение тысячелетий. Ежегодно распахивая почву, разрыхляя ее и оборачивая пласт, человек выводит из корнеобитаемого слоя "отходы" предшествующих сельскохозяйственных растений, обеспечивая "стерильную" питательную среду для сельскохозяйственных культур. При этом он удабривает почву, убивая пестицидами инородных пришельцев. Вот вам один из примеров рассматриваемого противоречия.

Другой пример относится к понятию о живых организмах как о следящих системах. Каждый из нас не раз наблюдал, как после зимы в некоторый момент мгновенно трогаются в рост растения в лесах, степях, на лугах и болотах. Зеленый покров стремится максимально захватить энергию солнца, включив при этом в работу (в круговорот) вещество почв. В природе почва практически ни одного дня не бывает без зеленого покрова, дающего нам органическое вещество, кислород и многое другое. На сельскохозяйственных угодьях почва длительное время лишена зеленого покрова. После таяния снегов не сразу наступает физическая зрелость почвы, что задерживает пахоту, затем наступает время обработки почвы и сева, потом - ожидания всходов. Поля пустуют и осенью после снятия урожая. Можно представить, как снижается биопродуктивность ландшафтов на полях по сравнению с постоянно вегетирующими природными сообществами, которые к тому же, имея ярусную структуру, более полно используют энергию солнечного спектра и соответственно почвенные ресурсы. Этот второй пример, иллюстрирующий рассматриваемое противоречие, показывает энергетическое преимущество биогеоценотических систем перед сельскохозяйственными, основанное на их сложной структурно-временной организованности.

Число примеров можно увеличить (качественное разнообразие и целебность природной биопродукции, накопление гумуса в почве под естественной растительностью и т. д.).

Конечно, не сегодня и не завтра великая, исторически инерционная система сельского хозяйства выйдет на новые пути, но на пороге третьего тысячелетия сельскому хозяйству неизбежно придется свою стратегию менять.

Радикальный подход к стратегии современного сельского хозяйства не должен содержать только критическую оценку его состояния. Как бы ни была научно объективна критика, она мало что значит без выдвижения хотя бы самых общих суждений позитивного характера. Вот несколько таких замечаний.

Во-первых, стратегию сельского хозяйства необходимо пересмотреть с точки зрения ее соответствия, а не противоречия природным биосферным процессам. Во-вторых, перевод сельского хозяйства на научную основу будет связан с созданием агросистем с оптимальной структурно-временной организованностью, с многокомпонентными сообществами организмов, включая высшие растения, с высокой стабильностью, минимизированной в агротехническом аспекте, но максимизированной в биологическом смысле.

На этом пути, по-видимому, возможно улучшение не только количественной, но и качественной структуры биопродукции (аминокислотный состав, витамины, целебные вещества, сведение к минимуму содержания в биопродукции промышленных компонентов и др.). А мы надеемся, что в дальнейшем предпочтение будет отдаваться именно качеству биопродукции, а не ее количеству.

Уже в далеком прошлом стихийно-эмпирически сельское хозяйство ощутило неизбежность введения некоторых биогеоценотических элементов, например, севооборота, ротации (круговращения) которого представляют собой некое подобие биогеоценоза, растянутого в пространстве и во времени (3-х - 9-польный севооборот). Введение севооборота объяснялось не только экономическими, но и биологическими мотивами (утомление почвы, борьба с фитопаразитами и др.). Больше того, как обязательный компонент в севооборот включались поля с многолетними травосмесями. А ведь именно в травосмесях можно увидеть прообраз агроценозов будущего. Мы уже говорили о запасах мировой флоры, из чего следует, что при должной селекции - многоплановой, а не однобокой, ориентированной только на весовую, а не на белковую урожайность, - возможно создание многокомпонентных агросистем будущего. В образцовом луговодстве и лесоводстве мы также видим прообраз агроценозов будущего. Это должны быть надежные следящие системы, обеспечивающие максимальную плотность и постоянство зеленого покрова планеты. Битва за зеленый покров планеты будет генеральным направлением всей стратегии сельского хозяйства будущего. Таким образом, создание агроценозов будущего как высокоорганизованных и управляемых человеком систем, оптимизированных по количеству и качеству биопродукции, - одно из позитивных решений проблемы "Биосфера и человечество".

При решении вопросов, касающихся биопродуктивности, следует особо выделить два аспекта, внешне непосредственно не связанных с проблемой биосферы. Это, во-первых, вопрос о перевариваемости пищи и кормов человеком и животным и, во-вторых, вопрос о неизбежности частичной смены структуры рационов.

Сейчас накоплен большой материал по биогеоценотическому и химическому составу продовольствия и кормов (аминокислотный состав, каротин, протеин, жир, углеводы, зольные элементы и т. п.), издана не одна "телефонная книга" аналитических данных, проведены многочисленные исследования по перевариваемости пищи и кормов и структуре рационов. В результате всех этих работ мы приходим к выводу, что резервы кпд перевариваемости пищи и кормов достаточно велики. Иными словами, при достаточно высоком уровне селекции животных, всестороннем учете биохимической структуры пищи и кормов, оценке энергетических достоинств рационов и строгом выполнении зоотехических и ветеринарных требований, перевариваемость пищи и кормов может быть реально повышена в количественном и качественном отношении, что даст возможность уменьшить посевные площади, которые можно будет использовать для повышения общей биопродуктивности.

Проблема питания населения необычайно многопланова. Во многих странах существуют институты питания. Пищевая индустрия достигла больших высот. Обозначаются контуры индустрии биосинтеза - микробного, дрожжевого, низших растений. Витаминные препараты стали обычным явлением. Большие возможности открывают биоорганическая химия, химия физиологически активных веществ и химия экстрактивных процессов. Не стоят на месте кормороизводство и консервирование кормов. Широкие транспортные связи позволяют совершать крупные перевозки пищевых продуктов из разных в биогеохимическом отношении провинций: морская биопродукция поступает в глубины континентов, а прибрежные страны потребляют значительные количества континентальной продукции.

Продовольственная проблема

Общая тенденция решения продовольственной проблемы, наметившаяся за последние десятилетия, связана с той или иной степенью интенсификации исторически сложившихся систем сельского хозяйствования на фоне непрерывного расширения посевных площадей. Это ведет к наращиванию технической мощи в сельском хозяйстве и к значительным затратам труда для получения того или иного количества биопродукции.

Распашка новых территорий, ранее занятых природными лугами, степями, саваннами, лесами и болотами, неизбежно ведет к ухудшению водного режима территорий и во многих случаях к эрозии почв. По-видимому, с этим связан великий процесс аридизации суши. И какие бы ни были обнаружены планетарные механизмы, роль антропогенного воздействия на этот процесс весьма значительна.

Таким образом, современные тенденции развития сельского хозяйства не содержат ничего принципиально нового. В управление сельским хозяйством еще не проникли биосферно-биогеоцено- тические подходы. Несмотря на нарастание технического оснащения сельского хозяйства, крестьянский труд по-прежнему остается тяжелым, а коренных сдвигов в повышении уровня биопродуктивности, в особенности ее стабильности, не отмечается ни на одном континенте.

Вместе с тем наметилась тенденция к повышению потребления мяса и молока в развитых странах, а это значит, что должно увеличиться производство кормов для животноводства, в особенности травяных. Многолетние травосмеси, как мы уже говорили, больше всего соответствуют понятию агроценоза будущего. В этом смысле расширение площадей, занятых травами, не противоречит природному биогеоценотическому процессу, а это уже много значит в аспекте воссоздания зеленого покрова планеты, повышения хозяйственной биопродуктивности ландшафтов и частичного решения проблемы качества биопродукции.

К сожалению, мировая статистика кормопроизводства далека от совершенства. Нет четких различий в источниках кормов. Используются травы из лесов, лугов, саванн, полей, пойм и других ландшафтов. Поэтому о структуре кормовой базы судить трудно.

Однако существенной ее особенностью, способствующей резкому увеличению продуктивности животноводства, можно считать использование фуражного зерна, что, кстати, по силам только развитым странам. Но интенсивная распашка земель под фуражное зерно приводит к эрозии почв и другим бедам, о которых говорилось выше. Таким образом, интенсификация животноводства, основанного на фуражном зерне, дает определенный эффект приращения животноводческой биопродукции, но дорогой ценой: растратой основного капитала - почвенного плодородия.

Повышение почвенного плодородия за счет минеральных удобрений приводит к повышению урожайности, однако серьезной экономической оценки результатов применения минеральных удобрений, по-видимому, сейчас нет нигде в мире. Капиталистические страны, в особенности европейские, имеют источники минеральных удобрений, как правило, на территории стран Африки, Азии и Латинской Америки, во взаимоотношениях с которыми они до сих пор действуют по принципам, характерным для системы "метрополия - колония".

В применении минеральных удобрений есть несколько ограничивающих обстоятельств: во-первых, их относительно высокая эффективность при исходных низких урожаях снижается при повышении урожайности; во-вторых, необходима специальная селекция новых сортов с высокой отзывчивостью на удобрения, а сорт, как известно, в один год не создается; в-третьих, растения не полностью используют вносимые удобрения; в-четвертых, удобрения выносятся в грунтовые воды или атмосферу. Все эти обстоятельства в совокупности резко снижают кпд применяемых минеральных удобрений, а значит, сводят к минимуму работу многих рудников и заводов.

В научно-исследовательской и опытной практике применения минеральных удобрений установилась тенденция вносить на поля неограниченные дозы удобрений. Это, к сожалению, опасная тенденция, ибо применение удобрений в супердозах создает новые, дотоле не виданные биогеохимические провинции, опасные для здоровья и, по-видимому, для генетики человека. К тому же сносимые с полей удобрения и пестициды неизбежно попадают в водоемы, нарушая нормальное функционирование "кровеносной системы" территории, каковой являются реки. Например, азот усваивается всего лишь на 15 - 25 процентов, все остальное уходит в почву на глубину до 3 метров и водоемы.

Такому безудержному применению удобрений должна быть противопоставлена научно обоснованная концепция, которая бы включала в себя не только компоненту "оптимальных доз", но и компоненту "охраны окружающей среды".

Специального внимания заслуживают генетико-селекционные аспекты биопродуктивности, особенно вопросы, связанные с управлением иммунитетом растений и животных. Здесь заключен огромный ресурс биопродуктивности, скрыты факторы, стабилизирующие ее во времени. Весь природный комплекс конкретных ландшафтов, обладающих высокой биопродуктивностью (большая биомасса организмов, многообразие их видов, сбалансированная во времени и пространстве работа разных биологических групп, оптимальный режим почв и др.) нуждается не в пассивной охране, а в поддержании и управлении ими со стороны человека.

В наши дни эмоционально-наблюдательное отношение к охране природы заменяется на активно планируемую и управляемую деятельность людей, заботящихся о высокой биопродуктивности ландшафтов с биосферно-биогеоценотических позиций.

Повышение биопродуктивности ландшафтов будет связано и с созданием специальной природоохранной системы земледелия, существенный момент которой - в кратковременном или долговременном введении на части территории заповедно- переложного режима. Не надо считать это изъятием или списанием земли, скорее, это ее ремонт для дальнейшей жизни и работы. Думается, к месту будет напомнить слова В. В. Докучаева: "Народ хорошо умеет подмечать некоторые законообразности и всегда знает, как лучше использовать естественные силы природы, так что теперь отнюдь нельзя еще произнести окончательного приговора переложной системе хозяйства и сказать, что четырехпольная, семипольная и другие системы лучше ее".

Из всего сказанного следует, что сельскохозяйственная наука и практика не могут развиваться вне проблемы "Биосфера и человечество". На пороге третьего тысячелетия с неизбежностью встанет вопрос о коренном пересмотре и переоценке всех исторически сложившихся тенденций в сельском хозяйстве планеты. Основной мотив такого пересмотра - поиски путей соответствия сельскохозяйственных процессов природным, биогеоценотическим. На биосферно-биогеоценотическом подходе к сельскому хозяйству будет базироваться стратегия сельского хозяйства будущего, основанного на повышении общей биопродуктивности без подрыва производительных сил Земли с обеспечением высокой стабильности сельского хозяйства вообще и кормовой базы в частности.