Google+
Макс фон Сюдов Распространенные заблуждения ТОР MARVEL BADASS
Версия для печатиФутурология: Футурология. Сельское хозяйство будущего
Кратко о статье: Какие перемены ожидают аграрную отрасль? Придут ли на смену колышущимся нивам перемигивающиеся лампочками автоклавы и зелёные бассейны с хлореллой? И помогут ли столь радикальные меры избежать голода?

Продовольственная программа

Сельское хозяйство будущего

…Ещё были паразитические съедобные лозы, которые наводнили бы с’атлэмские экваториальные болота и постепенно вытеснили местные ароматные ядовитые растения, растущие там в изобилии. Ещё было зерно под названием снежный овёс, которое можно сажать в тундре; тоннельщики, способные расти даже под ледниками и давать маслянистую ореховую массу. Ещё были генетически улучшенные породы скота, домашней птицы, свиней и рыбы; и семьдесят девять разновидностей съедобных грибов и грибков, которые можно выращивать в темноте подземных городов на подкормке из человеческих отходов. Джордж Мартин, «Хлеба и рыбы»

После воды и воздуха наиболее актуальной потребностью человека является пища. И пессимистические прогнозы будущего человечества (достаточно вспомнить «Футурологический конгресс» Станислава Лема) зачастую связаны именно с нехваткой продовольствия. Ведь людей всё больше, а Земля, как говорится, не резиновая. Можно ли компенсировать рост населения увеличением урожайности? Или всё- таки проще ограничить рождаемость?..

 

ТУЧНЫЕ НИВЫ

Возможности расширения сельскохозяйственных угодий на данный момент практически исчерпаны. Впрочем, большой нужды в этом нет: лишь в наименее развитых странах до сих пор предпринимаются попытки увеличить посевные площади. Напротив, технический прогресс способствует их сокращению. Повышать продуктивность земель (пусть и не безграничную) выгоднее, чем распахивать новые территории, умножая расходы на обработку и транспортировку урожая.

Для синтеза биомассы растениям требуются углекислый газ, солнце, вода, тепло и немного минералов. Дефицит углекислоты планете не грозит, да и свет также наличествует в избытке: Земля получает намного больше лучистой энергии, чем растения успевают использовать. А вот воды чаще всего не хватает. Поэтому ещё в древности начал применяться такой радикальный способ повышения урожайности, как орошение. На сегодняшний день многие могучие в прошлом реки попросту не доходят до моря, растекаясь по паутине ирригационных каналов.

А воды всё равно не хватает, потому что она используется неправильно. Львиная доля влаги испаряется, минуя листья. Проблему решает гидропоника, позволяющая заодно обойтись… и без почвы. Корни растений помещаются не в землю, а в специальный субстрат или продуваемый воздухом и обогащённый питательными веществами раствор, а иногда даже в насыщенный паром воздух. Фактически вода в закрытой оранжерее циркулирует по замкнутому циклу, расходуясь лишь постольку, поскольку цветы и овощи разлагают её на кислород и водород.

Милые светящиеся генномодифицированные рыбки. После доработки их можно будет использовать в качестве приборов освещения.

Затраты на подобную методику, конечно, очень велики, но она окупает себя, поскольку позволяет получать гигантские урожаи с единицы площади.

Последние ограничены лишь количеством попадающего в оранжерею света, хотя и эта проблема вполне разрешима путём установки дополнительных кварцевых ламп.

В принципе, когда появятся роботы, умеющие высаживать рассаду и собирать помидоры, земледелие в значительной мере потеряет связь с землёй и полностью перекочует в сферу гидропоники. Но пока что пшеницу, картофель, хлопок и прочие «фундаментальные» культуры намного выгоднее возделывать на открытом грунте, потому что площади они занимают огромные, да и процесс их посева и уборки полностью механизирован, нет смысла нарушать существующие устои.

В перспективе неизбежно разделение лесов на природные, декоративные (из модифицированных растений) и хозяйственные, насаждаемые для получения древесины. Специальные (быстрорастущие, прямоствольные) породы деревьев для этой цели уже создаются.

Гидропонные фермы позволяют обойтись без гербицидов и инсектицидов, оптимизировать применение удобрений, не беспокоиться об истощении почв. Правда, кое-что (как минимум, кормовые и технические культуры, а также плодовые деревья) останется под открытым небом без подведённых к корням трубок. В таких условиях добиться роста урожайности позволит создание новых сортов, с максимальной эффективностью использующих доступные ресурсы и переводящие их в полезную для человека форму груш, яблок и слив.

В традиционном сельском хозяйстве, куда ни глянь, везде присутствуют явные недоработки, обусловленные историческим развитием отрасли. Почему, например, нужно выращивать траву, скармливать её овцам и уже потом стричь с них шерсть? Это нерационально! Выгоднее и проще сразу снимать шерстяной урожай с кустов или деревьев (примерно как сегодня волокно извлекается из коробочек хлопчатника). Другой пример: почему злаки нужно сеять каждый год, тратя не только зерно, но и горючее на перепахивание поля, в то время как однажды посаженный банан многие годы требует только уборки?

Возможностей, на первый взгляд фантастических, масса. Какие природные законы запрещают существовать растениям, выдающим человеку готовый продукт, а не сырьевую массу? Мы же не требуем «самовыдёргивающуюся и самоукладывающуюся в грузовики морковь» по методу профессора Выбегалло. Хотя и его проект не вредно рассмотреть с позиций генной инженерии. Науке по силам гораздо больше, чем можно себе представить.

Красивый камень апатит (фосфат кальция) является ценнейшим удобрением. Продуктивность земель зачастую ограничивается не количеством воды и солнца, а содержанием фосфора в почве. Без фосфора нет жизни.

С ГМО (генетически модифицированными организмами) связаны массовые фобии самого абсурдного характера. Стоит отметить хотя бы то, что почти все употребляемые человеком в пищу организмы (кроме большинства морепродуктов и грибов) генетически модифицированы посредством селекции. Большинство посевных площадей в наше время занято высокопродуктивными сортами растений, полученными во второй половине прошлого века на «гамма-полях» — экспериментальных делянках, обрабатываемых жёстким излучением и мутагенными химическими препаратами. Благодаря искусственно вызванным мутациям выведены даже новые породы пушных зверей.

Генная инженерия лишь обеспечивает более эффективный механизм получения мутанта с полезными свойствами. Вместо того чтобы вслепую колотить по ДНК радиацией в надежде на удачу, нужный ген просто устанавливается на нужное место. Важно подчеркнуть, что подобная операция не придаёт ДНК волшебных свойств. Модифицированная или нет, в желудке двойная спираль распадается на элементарные составляющие, и на наследственность потребителя продукта (а именно такого эффекта опасаются противники ГМО) она повлиять не способна в принципе.

Беспокойство ретроградов вызывает и недостаточная изученность последствий употребления ГМО. Это забавно, если принять по внимание, что и последствия употребления кофе исследованы весьма посредственно (публикации на эту тему регулярно появляются до сих пор).

Иногда высказывается мнение, что мутанты способны нарушить экологию, поскольку цель модификаций — наилучшее приспособление организма к симбиозу с человеком, а не к выживанию в природных условиях. В принципе, мысль противников ГМО работает в правильном направлении. Искусственно созданные животные и растения должны включиться в существующие экосистемы либо образовать новые. Но в любом случае человек не может полностью оградить окружающую среду от себя самого: природа не выносит тяжести цивилизации, виды массово вымирают. Этот процесс можно попытаться замедлить, но уже никак не остановить. Сохранить баланс позволят разве что политические меры, каковые и принимаются на сегодняшний день повсеместно.

Эволюция — слепая стихия. Неудивительно, что ею упущена масса возможностей. Именно их и пытается использовать человек. Почему не создать морозостойкие орхидеи для украшения северных лесов? Почему однажды вымерших мамонтов не доработать так, чтобы они больше не вымирали, и снова не запустить в тундру на радость туристам и охотникам? Почему, наконец, грибы накапливают тяжёлые металлы просто так, без явной цели, а не для того, чтобы изъять из почвы и атмосферы вредные примеси?.. Генная инженерия может работать как во зло живой природе, так и на её благо, — нельзя забывать об этом.

КЛОНИРОВАННАЯ ГОВЯДИНА

Упоминания о клонированной говядине встречаются в Барраярском цикле романов Лоис Буджолд. В наши дни уже никого не удивишь клонированной коровой, но чтобы сразу — говядина?!

Говядину действительно можно получить сразу, минуя стадию коровы. Каждый орган формируется в результате деления одной-единственной «зародышевой» клетки, появляющейся на определённом, как правило, очень раннем этапе развития эмбриона. И если данную клетку извлечь, то из неё в питательном растворе вырастет конкретный орган — печень или, допустим, икроножная мышца. Именно таким путём планируется осуществлять клонирование донорских органов. Метод теоретически годится и для производства мяса.

Получение говядины клонированием, безусловно, имеет некоторые преимущества. Во-первых, не приходится убивать довольно-таки высокоорганизованное существо (эмбрион к моменту «демонтажа» по размеру и сложности можно уподобить лишь нематоде). Во-вторых, не тратятся ресурсы на выращивание малополезных с гастрономической точки зрения костей, кожи и копыт. Недостатком же является крайняя дороговизна продукта. Операция по разборке эмбриона очень сложна, а ведь нужно ещё как-то без помощи коровы превратить питательные вещества в белки, жиры и углеводы, необходимые для строительства растущей мышцы.

Вот и догадайтесь, настоящее это мясо или выращенное в пробирке.

НЕФТЬ НА ГРЯДКАХ

В цикле повестей Джорджа Мартина «Путешествия Тафа» во время второго визита на планету С’Атлэм экоинженер предлагает аборигенам выращивать генетически модифицированную бобовую культуру, в стручках которой содержится чистая нефть. Если принять во внимание, что нефть нужна голодающим с’атлэмцам для синтеза искусственного белка, избранный Тафом путь кажется несколько странным. Выращивание бобов, дающих белок, сразу позволило бы избежать потерь и расходов на переработку

Тем не менее идея биотоплива не нова и давно реализована. Первые двигатели внутреннего сгорания работали чаще на спирте или на светильном газе, получаемом из древесины, чем на бензине. Но бензин оказался дешевле. Он и сейчас дешевле. Такое положение сохранится надолго: выделение части земель под технические «топливные культуры» закономерно приведёт к росту цен на продовольствие, а значит — и на землю, и на биотопливо.

Но ситуация коренным образом меняется, если использовать даровое сырьё. То есть всякого рода органические отходы. Уже сейчас (хотя главным образом в пробирках) специальные штаммы бактерий бойко перерабатывают гнильё на качественные удобрения и метан. «Мусорно-газовые» фабрики, конечно же, никогда не решат проблем энергетики и транспорта, но не использовать такую возможность — просто грех.

Автомобиль будущего будет ездить на топливе, сделанном из травы и листьев. По крайней мере, всё к этому идёт.

МАЛЕНЬКОЕ ЗЕЛЁНОЕ ЧУДО

На вид хлорелла столь же мерзка, как и на вкус.

В научной фантастике образца 50-70 годов прошлого века первопроходцы космоса давятся, но глотают «безвкусную массу» из одноклеточной пресноводной водоросли хлореллы, заодно обеспечивающей экипажи кораблей кислородом. Эффективность мельчайших морских растений и в самом деле фантастическая. В природе за счёт стремительного размножения они без труда поддерживают вдесятеро большую по массе «пищевую пирамиду» водных существ. Питательностью содержащая 50% белка хлорелла соответствует мясу. «Плантации» же почти не занимают места. И можно снимать по нескольку урожаев в день.

Использованию крошечного чуда природы в пищевых целях препятствует лишь один, пустяковый, в сущности, фактор. Переварить хлореллу человек не способен даже после термической обработки. Но этот изъян можно будет устранить методами генной инженерии. В крайнем случае нетрудно ввести «промежуточное звено». Так у Лоис Буджолд («Этан с планеты Эйтос») жители космической станции скармливают хлореллу тритонам, а сами едят этих земноводных.

Если удастся создать набор сортов одноклеточных водорослей, суммарно обеспечивающих человека полноценным (и более-менее разнообразным) питанием, пищевая цепочка сократится до предела и станет невиданно производительной. Любой мегаполис сможет обеспечивать себя продовольствием за счёт одних лишь крытых бассейнов на крышах домов.

МОКРЫЕ НИВЫ

Большую роль в решении продовольственной проблемы может сыграть океан, занимающий 70% поверхности планеты. Сегодня кажется, что его биологические ресурсы близки к истощению. Отчасти это верно, но лишь по причине варварского подхода к эксплуатации мировых вод. Человек привык, что у моря можно брать, ничего не давая взамен. Рыбу же следует разводить, подращивая мальков нужных видов до размера, при котором они уже не будут доступны мелким массовым хищникам, и выпуская в море на откорм.

Ограничение добычи морепродуктов необходимо, но само по себе оно проблем не решит. Потому что количество биомассы, которую человек может изъять в свою пользу без вреда для экологии, в идеале должно быть равно нулю.

Ещё лучше, конечно же, не предоставлять молодь собственной судьбе, а оставлять под присмотром на отгороженных от опасностей океана фермах. Но в этом случае рыбу обычно приходится кормить, что серьёзно повышает себестоимость продукта. Так что зачастую полезнее культивировать водоросли. Кушать они не просят, зато сами по себе представляют пищевую ценность.

Наибольшие выгоды сулит выращивание двухстворчатых моллюсков. Для этого с решётки, плавающей на поверхности огороженного сетью участка тропического моря, опускаются тысячи канатов. Личинки мидий и устриц оседают на них и быстро растут. Когда раковины достигают нужного размера, остаётся лишь извлечь тросы и счистить с них «урожай». А он, кстати, невероятно велик, — каждый гектар плантации даёт до 40 центнеров мяса. Моллюски очень экономичны — они не расходуют энергию на движение.

Борцы с ГМО разработали целую систему обозначений опасности для различных продуктов. Каждый производитель стремится получить для своей продукции «зелёную метку».

От человека требуется лишь обеспечить ракушкам «жизненное пространство» (скучиваясь на дне, они мешают друг другу, многократно фильтруя одну и ту же воду) и защищать их от хищников. Причём изгонять за пределы изгороди требуется не всех рыб, а лишь тех, которые могут угрожать «посадкам». Присутствие же прочих, напротив, желательно: они выедают конкурирующий с устрицами зоопланктон. Таким образом, на одной и той же территории можно разводить и двухстворчатых, и рыбу, и высшие водоросли. А повышенная неустанными усилиями фильтрующих организмов прозрачность воды пойдёт на пользу донным насаждениям.

Двустворчатые моллюски «жиреют» лучше других, так как почти не тратят энергию на передвижение.

В принципе, всё это делается уже сейчас, но в перспективе следует ожидать быстрого расширения подобных плантаций. Хотя бы потому, что моллюски способны бороться с парниковым эффектом, изымая из оборота и минерализуя в своих панцирях углерод. Этим их скрытый потенциал не исчерпывается. После некоторой доработки на генном уровне двухстворчатые помогут человечеству бороться с дефицитом металлов.

Идея добычи из морской воды редких элементов таблицы Менделеева в 70-80-е годы прошлого века вдохновляла не только фантастов. Было подсчитано, что, например, золота и урана в океане растворено куда больше, чем можно добыть на суше. Но проекты промышленных установок не выдержали критики с точки зрения экономической целесообразности. Концентрация металлов слишком мала, и их получение требовало несуразно больших затрат энергии.

Устрица же в любом случае прокачивает воду через фильтры. Нужно лишь «научить» её связывать нужный металл и сохранять его в панцире вместе с кальцием и углеродом, и тогда добыча растворённого золота не потребует ни от моллюска, ни от человека специальных усилий. Пустые раковины из отходов превратятся в ценное сырьё. Фактически, в руду.

Моллюсков можно разводить не только в море, но и на суше. Частичное замещение улитками традиционного рогатого скота выгодно, поскольку брюхоногие перерабатывают корм с гораздо большим коэффициентом полезного действия.

Не стоит, конечно, ожидать, что «биологическая» добыча алюминия и железа когда-нибудь заменит традиционный шахтовый метод. Следует принять во внимание, что моллюскам доступно лишь 0,5% объёма мирового океана. И мрачные бездны, и львиная доля прогретых приповерхностных вод над глубинами представляют собой безжизненную, почти лишённую фитопланктона пустыню. Там попросту нет удобрений — азота и фосфора, — которые нужны для обеспечения морской жизни.

Поправить дело, превратив удалённые от берегов воды в «рыбные житницы», не так уж и сложно. Достаточно опустить достигающую дна трубу и выкачивать богатую фосфором воду на поверхность (причём подобная установка может работать без внешнего источника энергии, используя разность температур между верхними и нижними слоями воды). Такие эксперименты уже осуществлялись, приводя к пугающим результатам: микроскопические водоросли размножались так бурно, что море немедленно начинало «цвести», удушая и ту немногую рыбу, что была. А вот густые решётки устричных ферм могли бы удержать ситуацию под контролем.

Тем не менее к идее «ирригации океана», позволяющей как минимум на порядок повысить его биологическую продуктивность, следует отнестись с осторожностью. Ведь изменится не только химический состав, но и температура воды у поверхности. А значит, и направление морских течений, и климат. Но климат и течения рано или поздно в любом случае придётся брать под контроль. Так что продуманные и просчитанные глобальные изменения погоды могут оказаться не побочным эффектом, а целью проекта.

ЦАРИ ПОДЗЕМЕЛИЙ

Каких бы высот в грядущем ни достигла техника бактериального и химического синтеза белка, грибные плантации не утратят актуальности. Дело в том, что грибоводство, изобретённое ещё в незапамятной древности муравьями, практически не конкурирует с классическим растениеводством. Ибо грибам место под солнцем — в буквальном смысле! — не нужно. Грядки могут располагаться под землёй, при самом скудном освещении (грибам свет не требуется, просто обслуживающему персоналу в полной темноте будет неуютно), на многоярусных полках. Урожайность с гектара (имея в виду проекцию плантации на поверхность планеты) будет зависеть только от числа этажей в подземелье.

«Пищей» для грибов служат органические отходы, производимые цивилизацией в сказочном избытке. Причём вывоз удобрений не на поля, а на грибные делянки отнюдь не обездолит овощи и злаки. Ведь зелёным растениям нужна вовсе не органика, а остающиеся после её полного разложения минеральные вещества. Грибы лишь приведут удобрения в «съедобный» для своих надземных собратьев вид.

Пока что развитие грибоводства сдерживает ограниченный спрос. Грибы — приятная на вкус и питательная (если учитывать сухой вес), но очень однообразная пища. Как следует «одомашнены» разве что шампиньоны. Генная инженерия должна решить эту проблему, приспособив к антропогенным условиям, например, обычные лесные грибы. Потом можно будет подумать и над созданием новых видов.

Конечно, питаться одними грибами человек не может. У него разовьётся целый ряд болезней — как желудочных, так и связанных со снижением иммунитета.

МЕРЗОСТЬ МНОГОНОГАЯ

Симпатичный такой термит. Наверняка вполне съедобный.

Новые горизонты животноводству могут открыть нетрадиционные направления, связанные с разведением членистоногих. Это уже давно осуществлено в отношении пчёл и шелкопряда, а недавно — в отношении креветок. Но это только начало.

Насекомые, в отличие от зверей, не тратят энергию на обогрев окружающей среды, быстро растут и обильно размножаются. Конечно, им тоже нужна пища. Поэтому наиболее перспективным представляется разведение термитов и их родственников — тараканов. И те и другие едят всё — вплоть до битума! Симбиотическая микрофлора в пищеварительном тракте превращает в белок любую органику, найденную насекомым и поддавшуюся его челюстям.

Конечно, термитов надлежит как-то улучшить — в сегодняшнем своём виде они годятся разве что на корм птице (но и это уже неплохо). В романе Буджолд «Гражданская кампания» генетик создаёт общественных тараканов, перерабатывающих отмершую растительность в питательную для человека пасту. Конечно, мысль об употреблении в пищу «тараканьей отрыжки» первое время вызывает рвотные спазмы, но чем, в сущности, «жучиное маслице» отличается в этом плане от пчелиного мёда? Зато возможный объём производства выше в сотни тысяч, в миллионы раз. Опавшей листвы растения производят куда больше, чем пыльцы и нектара, а внешний вид жуков нетрудно будет улучшить.

***

Окончательным, ультимативным решением продовольственного вопроса может быть промышленный синтез белка. Если уж растения способны производить протеин из углекислого газа и воды, то человеку это тем более по силам. Полученная в автоклавах масса почти единогласно объявляется фантастами «безвкусной» (кроме них, её пока никто не пробовал), но в реальности, как свидетельствует содержимое куриного яйца, белок сам по себе имеет вкус. Добавки же, произведённые из натуральных, экологически чистых компонентов — бурого угля, морской воды и апатитов, — сделают пищу будущего похожей на что угодно. Хуже с фактурой: и солёный огурец, и ростбиф окажутся на вид и на ощупь напоминающими плавленый сырок. Но и это преодолимо.

Что почитать?
  • Александр Беляев «Подводные земледельцы»
  • Лоис Макмастер Буджолд «Гражданская кампания»
  • Лоис Макмастер Буджолд «Этан с планеты Эйтос»
  • Станислав Лем «Футурологический конгресс»
  • Джордж Мартин «Путешествия Тафа»
  • Аркадий и Борис Стругацкие «Полдень XXII век»
Комментарии к статье
Для написания комментария к статье необходимо зарегистрироваться и авторизоваться на форуме, после чего - перейти на сайт
РАССЫЛКА
Новости МФ
Подписаться
Статьи МФ
Подписаться
Новый номер
В ПРОДАЖЕ С
24 ноября 2015
ноябрь октябрь
МФ Опрос
[последний опрос] Что вы делаете на этом старом сайте?
наши издания

Mobi.ru - экспертный сайт о цифровой технике
www.Mobi.ru

Сайт журнала «Мир фантастики» — крупнейшего периодического издания в России, посвященного фэнтези и фантастике во всех проявлениях.

© 1997-2013 ООО «Игромедиа».
Воспроизведение материалов с данного сайта возможно с разрешения редакции Сайт оптимизирован под разрешение 1024х768.
Поиск Войти Зарегистрироваться