10 технологий, которые произвели революцию в сельском хозяйстве

Большую часть истории человечества практически вся энергия людей тратилась на добычу еды, и мысли крутились вокруг этого же вопроса. Благодаря изучению окружающего мира, случайным и продуманным экспериментам, а также тяжелому труду проблема питания человека в основном решена. Мысли и силы освободились для изобретений и открытий – и люди осуществили техническую революцию, придумали транспорт, связь и полеты в космос. Вызовы остаются и сегодня, ведь постоянно растущее население требует максимальной производительности, эффективности и устойчивости в области производства продуктов питания. Но у человечества уже появилось время и возможность двигаться дальше, организуя продуктовую безопасность будущего. Представляем  наш список самых важных инноваций, которые преобразили сельское хозяйство.

 

1. Селекция

 

Селекция кукурузы от дикого вида до современной культурной

 

Научные принципы генетики не были систематизированы до XIX века (до работ Грегора Менделя), а молекулярная структура генов не была раскрыта до XX века. Однако наши наблюдательные предки довольно рано узнали, что и растения, и животные передают определенные характеристики своим потомкам в достаточно  предсказуемым образом. Тщательно отбирая семена и племенных животных, древние селекционеры со временем смогли создавать породы, в которых определенные желаемые черты были усилены, а нежелательные черты – подавлены. Это открытие привело к созданию достаточно продуктивных пород животных и сортов растений, удовлетворяющих потребностям местных общин и позволяющих делать существенные запасы. Селекция позволила делать запасы решила главную проблему, лежащую в основе пирамиды выживания – искоренение голода.

 

Вклад селекции в кратное урожайности основных сельскохозяйственных культур, достигнутое за последнюю четверть века в развитых странах, составляет около 50%. Так называемую «зеленую революцию» в земледелии Мексики, Индии и ряда других стран совершило внедрение низкорослых (с высотой стебля 100—110 см), полукарликовых (80—100 см) и карликовых (60—80 см) сортов риса, пшеницы и др. Они характеризуются не только высокой устойчивостью к полеганию, но и высокой продуктивностью колоса, главным образом за счет повышенного количества в нем зерновок. Такие сорта обеспечивают урожайность выше 60 ц/га. Производство пшеницы в Мексике и Индии с 1950 по 1970 г. возросло более чем в 8 раз; посевная площадь увеличилась вдвое, а урожай — вчетверо. Подобные сорта пшеницы созданы и в России (например, Донская полукарликовая и Мироновская низкорослая).

 

Многообразие селекционных форм кукурузы

 

2. Обработка почвы

 

 

Еще одно раннее открытие, сделанное нашими предками, заключалось в том, что семена большинства растений (особенно те, которые больше пригодны в пищу) лучше всего прорастают и развиваются на определенных видах почвы. Земля с большим пахотным горизонтом была предпочтительнее скалистых рельефов с тонким слоем почвы. Почва, разрыхленная какой-то недавней активностью, была более восприимчива к прорастанию семян, чем ненарушенная твердая земля. Самые ранние фермеры начали царапать поверхность почвы острой палкой, прежде чем посадить в нее семена. Эта практика привела к разработке специальных ручных инструментов: лопат, граблей, мотыг и тому подобных приспособлений. Новые орудия также использовались для выполнения другой важной задачи: поддержание почвы свободной от сорняков, которые конкурировали с желаемыми культурами за питательные вещества, воду и солнечный свет. Со временем были разработаны более крупные орудия, которые тянули люди и тягловые животные – плуги, бороны, диски, что позволило более эффективно возделывать все большие и большие площади земли.

 

Конструкция плугов в различных странах, XIX век.

 

От обработки почвы зависит до 30% прироста урожайности

 

3. Орошение

 

Примитивные системы орошения используются в развивающихся странах до сих пор

 

Проблема полива посевов в регионах с теплым климатом была невероятно острой: молитвы и обряды на вызов дождя есть в истории большинства культур. Но когда мольбы к богам не срабатывали, люди принимались изобретать решения. Одной из старейших и наиболее важных в сельском хозяйстве технологий является практика орошения, искусство доставлять воду из источников к сельскохозяйственным культурам. Решений было множество, некоторые принципы используются до сих пор. Например, древние фермеры по всему засушливому Ближнему Востоку использовали крупномасштабные сети дамб и каналов для направления стока из рек и озер на обрабатываемые земли. В других местах организовывали полив с помощью систем для подачи воды, таких как водяное колесо или винт Архимеда. 

 

Спиральный шнек – одно из древнейших изобретений человечества, авторство которого приписывают знаменитому Архимеду. В III веке до нашей эры он догадался поместить винтовую спираль в цилиндр и приспособил получившийся механизм для подъёма воды на несколько метров. Устройство оказалось настолько удачным, что им пользуются по сей день. В Египте архимедовым винтом орошают поля, а в Голландии, наоборот осушают территории, отвоевывая их у моря.

 

 

Гениальное изобретение Архимеда стало прообразом множества различных устройств и механизмов, без которых сложно представить теперь не только повседневную жизнь, но и целые отрасли промышленности. Архимедов винт, или попросту шнек, сегодня используется практически везде, где нужно поступательное движение или перемещение определённых масс. Начиная от мясорубок и газонокосилок, то турбинных двигателей и электростанций.

 

Архимедов винт в современной ирригационной системе

 

4. Севооборот

 

Граница полей под озимыми и паром

 

Древние фермеры быстро поняли, что выращивание одной и той же культуры на одной и той же земле приводит неуклонному уменьшению здоровых растений и снижению урожайности. Одни виды растений выносят из почвы большое количество  питательных веществ и истощают ее. Другие растения (например, бобовые) – возвращают в почву больше питательных элементов, чем используют.

 

В средние века в России и в странах Европы использовали трехполье – систему севооборота с чередованием, например, пара, бобовых и озимых/яровых культур. Аналогичным образом современные фермеры часто чередуют посадку кукурузы (которая потребляет много азота из почвы) и соевых бобов (которые обогащают почву азотом). У севооборота есть и другие преимущества: например, жизненный цикл некоторых вредителей и сорняков прерывается сменой сельскохозяйственных культур, что сокращает заболеваемость.

 

5. Механизация

 

 

В прошлом сельское хозяйство было невероятно трудоемким, требуя от крестьян тяжелой физической работы полный световой  день. Начиная с рубежа XVIII века и по сей день технологические инновации позволили постоянно сокращать число людей на полях и скотных дворах – и при этом производить все большее количество пищи. Появление механизированного сельского хозяйства стало ключевым компонентом этого процесса. В начале были введены машины, которые улучшили старые методы за счет повышения эффективности труда, выполняемого вручную или с помощью животных. 

 

• Джетро Тралл в 1701 году сконструировал рядовую сеялку на конной тяге, внес изменения в конструкцию конной мотыги, внедрение этих инноваций привело к повышению урожайности.
• Эндрю Мейкл в 1786 году создал молотилку, и теперь утомительное отделение зерна от колоса стало автоматизированным.
• Эли Уитни в 1793 году изобрел хлопок-джин, устройство, которое отделяет семена хлопчатника от волокна, делая производство хлопка проще и дешевле.
• Механическая жатка, создана Сайрусом Маккормиком в 1831 году
• Джон Дир в 1837 году придумал заменить литые стальные плуги на отполированные и правильно заточенные, которые были способны самоочищаться в процессе работы, вспахивание стало в десятки раз легче. 

Более поздние изобретения были еще более революционными, полностью устраняя в некоторых отраслях потребность в силе животных и сводя к минимуму потребность в человеческом труде. Паровые тяговые двигатели, самые ранние тракторы, появились в конце 1800-х годов. В течение нескольких десятилетий они были вытеснены машинами, приводимыми в движение двигателем внутреннего сгорания. 

 

6. Зерновой элеватор

 

Элеватор Дарта и Данбара, 1840-е.

 

Элеваторы в привычном для нас виде железобетонных сооружений появились в конце XIX века. Первый элеватор был построен в США в городе Дулут в 1842 году. Конструкция, спроектированная и построенная Джозефом Дартом и Робертом Данбаром, имела длинную подвижную сборку из ковшей, прикрепленных к большому кожаному ремню, который приводился в движение силой пара. Нижняя часть этой конструкции зачерпывала зерно прямо с  барж, которые пришвартовывались рядом со зданием. Оборудование разгружало баржи в десятки раз быстрее, чем это делали докеры вручную. При продаже зерна аналогичная конвейерная лента доставляла зерно из бункеров для хранения, взвешивала и распределяла его на другой корабль, баржу, железнодорожный вагон или тягловую повозку. Это был первый в мире зерновой элеватор – и он имел мгновенный успех. Подобные сооружения вскоре начали появляться везде, где зерно покупалось и продавалось в больших количествах. Процессу способствовали параллельные разработки в транспортной отрасли (грузоперевозки, железные дороги и т.д.).

 

7. Зеленая революция

 

 

«Зеленая революция» — термин, используемый для описания быстрого повышения урожайности риса и пшеницы в развивающихся странах. Эра зеленой революции началась в 1950-х в Мексике, где ученые создали гибрид пшеницы, который значительно увеличил урожайность культуры в целом. В результате резко сократились масштабы голода и недоедания в стране. В середине ХХ века сельское хозяйство превратилось в высокофункциональную систему благодаря использованию современных технологий, достижений генетики, ирригационной инфраструктуре, технике, пестицидам и удобрениям.

 

Растениеводство в сочетании с научным подходом существенно повлияло на доходы и запасы продовольствия многих развивающихся стран.  Впоследствии этот подход был распространен на Азию, Латинскую Америку и Африку, где аграрии смогли увеличить производство продуктов питания для растущего населения, используя при этом значительно меньший площади земли. Однако, поскольку интенсивное высокотехнологичное земледелие привело к разорению мелких фермеров, неравенству в обществе (возникновение аграрных корпораций) и разрушению окружающей среды, в конце ХХ века принципы Зеленой революции были поставлены под сомнение.

 

8. Синтетические удобрения

 

 

Синтетические удобрения с использованием нитратов и аммиака начали использоваться еще в XIX веке, но методы их производства в то время были крайне неэффективными. В начале XX века два немецких химика, Фриц Хабер и Карл Бош, разработали процесс искусственной фиксации азота, который сделал возможным крупномасштабное производство аммиака наряду с производными удобрениями. К слову, Зеленая революция середины ХХ века была бы невозможна без резкого повышения плодородия почвы благодаря процессу Хабера-Боша. Конечно, производство и использование синтетических удобрений имеет массу негативных последствий для окружающей среды, но их значение в искоренении голода на планете сложно переоценить.

 

9. Химические пестициды

 

 

Болезни и вредители растений были проблемой на протяжении всей истории  сельского хозяйства. Практика применения различных средств борьбы с ними тоже очень старая. Более 4000 лет назад фермеры в Месопотамии обнаружили, что опыление их культур серой действует как репеллент для вредных клещей и насекомых. Как оказалось позднее, сера в основном полезна и представляет небольшой риск для человека, чего не может быть сказано о других веществах, включая ртуть, мышьяк и свинец, которые также использовались в качестве пестицидов на протяжении веков. Синтетические фунгициды, гербициды и инсектициды начали разрабатываться в 1920-х годах в ответ на необходимость более эффективного контроля за различными заболеваниями, сорняками и вредителями. С момента появления генной инженерии важность разработки синтетических пестицидов еще больше повысилась – из-за появления сортов сельскохозяйственных культур с высокой устойчивостью к определенным химическим соединениям. 

 

 

10. Системы органического земледелия

 

 

В последние десятилетия появилось множество сторонников ведения сельского хозяйства в малых масштабах, на сравнительно небольших фермах. Комплексные органические фермы практикуют замкнутый цикл производства, используя все отходы и поддерживая здоровье почвы и нарушая ее как можно меньше на протяжении всего процесса выращивания. Органические хозяйства обычно ориентированы на местное потребление, а производство продукции на них ведется традиционными способами и методами, без применения синтетических пестицидов и удобрений. При этом органические фермеры не пашут землю деревянным плугом, а активно используют технологические изобретения последних лет: агродроны, капельное орошение, микродатчики. Аграрии в таких хозяйствах часто берутся выращивать местные семейные сорта, давно забытые сорта, или даже вовсе дикорастущие формы культурных растений. Несмотря на не слишком привлекательный товарный вид, такого рода продукция ценится сторонниками здорового образа жизни очень дорого – и стоит соответствующих денег. 

 

 

Читайте также:

 

• Как российские пастбища могут спасти мир от глобального потепления
• Топ 3 катастроф, произошедших из-за нарушения агроценоза
• Топ 12 стран, в которых лучше всего развито сельское хозяйство
• Лекарственное растениеводство: прошлое, настоящее, будущее
• Разведение осьминогов: устойчивое развитие или путь к катастрофе?
• В Советском Союзе не было мясного животноводства?