Почему странам лучше сажать разные культуры: отрывок из книги эколога Роба Данна

Увеличение объемов производимой пищи — одна из основных задач современного сельского хозяйства. И в XX веке агрономам удалось достичь на этом поприще значительных успехов. 

Однако вместе с победой аграрии столкнулись с неожиданными трудностями: современная пищевая модель остается эффективной лишь в условиях минимальной переменчивости. Другими словами, стоит окружающему миру немного трансформироваться, как уровень приспособленности сельскохозяйственных культур падает, что, конечно, негативно сказывается на урожайности. 

Один из способов решить проблему — вариативность высаживаемых посевов, благодаря которой экосистемы будут более устойчивы в кризисный период (засухи, наводнения или пожара). Экспериментальные подтверждения этой теории удалось получить экологу Дэвиду Тилману, который десятилетиями наблюдал за тем, как разнообразие видов или его отсутствие сказывается на качестве экосистем, за земельными участками, засеянными разным количеством видов растений. Позже исследования, начатые Тилманом, приобрели глобальный характер. ТАСС публикует фрагмент из книги "С нами или без нас: Естественная история будущего" о том, как постдокторант в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре Дельфина Ренар на основе исследований Дэвида Тилмана проверила гипотезу разнообразия-устойчивости в масштабах планеты и к каким выводам пришла.

К счастью, Тилман нашел способ проверить свои гипотезы в самых широких масштабах. Дельфина Ренар, которая тогда была постдокторантом в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре, объединила усилия с Тилманом, чтобы проверить гипотезу разнообразия-устойчивости применительно ко всей планете. Ренар хотела изучать посевы. Все посевы. Везде и всюду.

Для начала она принялась выяснять, какие виды культур сеют в каждой стране, в какой пропорции и, главное, с какой урожайностью. Урожайность каждой культуры была связана с показателями, которыми пользовался Тилман, высчитывая биомассу растений на своих делянках; правда, в данном случае учитывались только те части растений, которые подходят для человека, будь то зерна, плоды или (реже) стебли. Урожайность для каждой конкретной страны Ренар исчисляла, разделив общий урожай всех ее посевов (в килограммах) на всю засеянную площадь (в гектарах). После этого она переводила сведения об урожайности в более понятную меру — в калории. Занимаясь всем этим, Ренар составила карту, отражающую общий объем калорий, производимых фермерами мира по странам и годам, — что-то вроде этикеток с указанием пищевой ценности для всей Земли.

Помимо оценок урожайности и производства калорий для каждой страны и каждого года, Ренар также собирала данные по некоторым из тех показателей, которые столь долго отслеживал Тилман для своих делянок. Калифорнийская исследовательница, однако, вела сбор информации не в поле, а копаясь в международных статистических базах. Вместо сорняков она выпалывала неподходящие или неверные цифры. В итоге были собраны данные за полвека, с 1961 по 2010 год, по 176 видам посевов в 91 стране. Дело оказалось нелегким, но все же попроще, чем та работа с тяпкой, которой Тилман и его сподвижники десятилетиями занимались в Сидар-Крик. В принципе, кто-то уже давно мог проделать нечто похожее — это было не слишком сложно. Но желающих не нашлось.

Прогнозы Ренар базировались на прогнозах Тилмана, сделанных на основе данных, полученных с его участков. Согласно ее прогнозам, страны, где сеют больше разных культур, испытают меньшие потери урожайности в те годы, когда условия поменяются, — то есть эти страны окажутся более устойчивыми к переменчивости климата и прочих факторов. Кроме того, Ренар предсказала, что на фоне низких потерь урожайность в них будет меняться незначительно, а следовательно, они будут более стабильными. Помимо разнообразия посевов, Ренар также рассматривала воздействие ряда других факторов, способных влиять на динамику урожайности от года к году. Одним из них был объем использованных удобрений, а другим — масштабы ирригации. Ренар предполагала, что удобрения, как и вода, способны сглаживать перепады в условиях по годам.

В каком-то смысле задачи, которые решал Тилман на своих маленьких наделах, были надуманными. Он всего лишь экспериментировал, и ставки в его играх оставались не слишком высокими. Его деятельность имела значение главным образом для других экологов. Но с работой Ренар дело обстояло иначе — ведь от засух страдает сельское хозяйство по всему миру. Беспокойство по поводу всемирного продовольственного кризиса нарастает, причем, как уже отмечалось в главе 5, потери урожая, связанные с климатическими изменениями, ведут среди прочего и к всплескам насилия в обществе. К каким бы выводам ни пришла Ренар, ее выкладки будут важны для благополучия и выживания миллиардов людей.

Когда Ренар взглянула на результаты своего анализа, они показались ей на редкость очевидными. Однако, чтобы их объяснить, я должен ввести в наше обсуждение еще одно понятие, а именно равномерность. Представьте себе пирог — самый обычный пирог. Например, лимонный, с хрустящей корочкой и сладкой с кислинкой начинкой. Теперь разрежьте его на десять кусочков. В нашей аналогии кусочки будут соответствовать видам посевных культур. Если все кусочки получились одинакового размера, деление равномерное, а если их размеры различаются, то неравномерное. Предельно неравномерный способ разделить пирог — отрезать один огромный кусок, а оставшуюся небольшую долю нарезать тоненькими полосками. Рассчитывая разнообразие посевных культур в каждой стране, Ренар использовала показатель, включающий равномерность. Данный показатель учитывал и число разных возделываемых видов посевов, и их равномерность. Назовем этот показатель индексом разнообразия-равномерности. Предположение Ренар состояло в том, что наиболее эффективно засухе и прочим бедствиям будут противостоять те страны, в которых сеют множество разных видов культур, а доли занимаемых ими посевных площадей более или менее равномерны. Как раз в этих странах индекс разнообразия-равномерности окажется максимально высоким.

Данные Ренар, и это неудивительно, подтвердили, что одним из способов, позволяющих смягчить последствия переменчивости климата, выступает ирригация. Страны, где она широко применяется, легче переносили засушливые годы. Орошение и дальше будет оставаться значимым фактором — особенно при умном его применении в реальном времени с учетом погодных условий и состояния посевов. Полив, основывающийся на отслеживании данных, выглядит не самым привлекательным решением мировых проблем, но, вероятно, наши предки и на первые каменные орудия смотрели искоса.

Но орошение оказалось отнюдь не единственным важным фактором. Столь же существенное значение имели разнообразие и равномерность посевов. Страны, в которых индекс разнообразия-равномерности был наиболее высоким, при прочих равных условиях из года в год собирали примерно одинаковые урожаи; их сельскохозяйственным системам была присуща большая сопротивляемость. К примеру, в странах, где культуры были разнообразны, а их распределение равномерно, падение урожайности на 25% оставалось чрезвычайно редким феноменом: такое случалось примерно раз в 123 года. И наоборот, в странах с пониженным разнообразием и неравномерным распределением культур урожаи были куда менее стабильны: их системы обладали меньшей сопротивляемостью, а значит, и меньшей устойчивостью. Страны с небогатым разнообразием культур переживали снижение урожайности на 25% или даже более примерно каждые восемь лет. Столь же важно и то, что более устойчивые урожаи в странах с высоким разнообразием и равномерностью не ассоциировались со снижением средней урожайности: здесь год от года фиксировались как высокая средняя урожайность, так и стабильность.

Мы еще многого не знаем о разнообразии, сопротивляемости и устойчивости посевов — но того, что нам известно, уже довольно для подготовки прогнозов. Нам, например, неизвестно, существует ли какой-то идеальный вариант разнообразия и можно ли говорить, что один его тип лучше другого. Однако исследования, проведенные на участках Тилмана и в других местах, позволяют предположить: чем больше посевы различаются в плане своей чувствительности к самым распространенным напастям (например, к засухе), тем вероятнее, что успех одного вида будет компенсировать неудачи другого.

Также мы не понимаем, является ли разнообразие видов культур более важным в сравнении с широкой вариативностью внутри самих этих видов. Между тем разобраться в этом было бы небезынтересно, поскольку на фоне нарастающего богатства видов посевных культур во многих странах и регионах разнообразие их внутренних подвидов по большей части снижается. Данные с полей Тилмана позволяют сделать вывод, что разнообразие подвидов скорее имеет значение для тех обществ, которые особенно зависимы от конкретных видов культур (например, для тропических областей Африки и Азии, которые зависят от маниока), а межвидовое разнообразие важнее для тех регионов, где в основе рациона разные сельскохозяйственные культуры или где урожаи идут главным образом на экспорт.

Наконец, мы не знаем, от каких климатических напастей спасает буфер разнообразия — от большинства из них или же только от некоторых. Защищены ли страны и регионы с высоким сельскохозяйственным разнообразием и от скачков в уровнях осадков и температуры, и от прибытия новых паразитов и вредителей? Исследования на участках Тилмана позволяют предположить, что да. Но есть, однако, и кое-что еще.

В то время как в последние десятилетия разнообразие посевных культур оставалось более или менее устойчивым, а в некоторых регионах даже и повышалось, сорта и разновидности культур в разных странах сейчас более похожи друг на друга, чем когда-либо прежде. Некоторые страны выращивают весьма разнообразные культуры — но это то же самое разнообразие, которое встречается и в других местах. Опыты в заброшенных полях, детских бассейнах и прочих микрокосмах большого мира дают основания полагать, что в такой ситуации крайне неурожайный год в одной стране, скорее всего, окажется неурожайным для многих стран. Установить, так ли это в мировом масштабе, будет весьма сложно. Придется дожидаться неурожайного года, который станет настолько плохим, что сельское хозяйство пострадает даже в местах, где привыкли выращивать множество видов культур. Разумеется, это не то, на что хотелось бы надеяться, но, если подобное все же произойдет, Ренар и Тилман, без сомнения, проанализируют все убытки и потери, чтобы отыскать истину, и тогда нам будет легче взаимодействовать с живым миром.

Зато мы уже хорошо разобрались, что значит для отдельной страны иметь множество видов сельскохозяйственных культур. Если представить, что в будущем нас ждут и урожайные, и неурожайные годы (а также редкие, но неизбежные годы ужасной засухи и мора), то мы окажемся в более выигрышном положении, если будем сажать на огромных экспериментальных участках — таковыми, по сути, и являются наши страны — все более разнообразные культуры. Научные наработки и опыт земледельцев подсказывают нам, что все это верно и для меньших масштабов. Земледельцам действительно выгоднее сажать разнообразные культуры. Например, поле, засеянное различными разновидностями риса, более устойчиво к вредителям и имеет более стабильную урожайность, нежели поле, засаженное одним сортом. Аналогичным образом и поле, которое по очереди засеивается разными зерновыми, более устойчиво к засухам и дает более стабильные урожаи из года в год, чем поле, на котором сменяет друг друга меньшее число видов. Поддержание широкого разнообразия зачастую дается земледельцам нелегко: оно влечет за собой не только дополнительные затраты на посевы, но и серьезные сложности со сбором урожая. Но чем более нестабильным становится климат и чем чаще и неожиданнее нападают вредители и паразиты, тем ощутимее выгоды разнообразия перевешивают затраты на его поддержание.

Ворона минимизирует свои риски, зная, как нужно искать разную пищу в разных условиях. Люди же до сей поры тяготели к противоположному решению: мы выращивали и употребляли в пищу относительно небольшое количество культур, которые хорошо поддерживали нас в прошлом. Но будущее не похоже на прошлое. Оно будет теплее и во многих местах суше (хотя кое-где, напротив, влажность значительно повысится). Кроме того, оно будет более переменчивым. В будущем людям придется легче, если мы начнем производить разные виды продовольствия, позволяющие поддерживать существование независимо от условий конкретного года. Добиваясь этой цели, мы для начала должны разнообразить виды и сорта своих сельскохозяйственных культур. Чем нестабильнее и суровее будут условия завтрашнего дня, тем большая диверсификация нам потребуется. Все это разнообразие нужно будет не только высаживать в полях, но также запасать в семенных фондах и других хранилищах. Вдобавок к этому нам придется сохранить и разнообразие диких родственников наших посевных культур, что, возможно, поможет человечеству варьировать посевы не сегодня и не завтра, но через сотни или тысячи лет. Впрочем, если мы хотим защититься от рисков, расширяя спектр разнообразия, нам нельзя будет ограничиться только растениями и их семенами. Придется смотреть шире.