Читать книгу "Энергия и цивилизация - Вацлав Смил"

Даже более мелкие и плохо запряженные животные обеспечивают серьезную поддержку (Esmay and Hall 1968; Rogin 1931; Slicher van Bath 1963). Крестьянин, работающий мотыгой, потратит как минимум 100 часов, а в случае с тяжелой почвой и 200, чтобы подготовить гектар земли для посадки злаков. Даже с простым деревянным плугом, запряженным в пару волов, он может выполнить эту задачу всего за 30 часов. Культивация, завязанная исключительно на силу человека, никогда не может достичь масштабов, которые обеспечивает вспашка с помощью животных.

Помимо того, что он ускоряет вспахивание земли и сбор урожая, труд животных также помогает поднимать большие объемы оросительной воды из более глубоких колодцев. Животные могут приводить в движение такие обрабатывающие пищу машины, как мельницы, дробилки и прессы, со скоростями, недоступными для человеческих мышц. Освобождение от долгих часов утомительного труда ничуть не менее важно, чем более высокая эффективность, но большее количество труда животных требует больших объемов возделываемой земли для выращивания фуража. Это без труда решалось в Северной Америке и в некоторых частях Европы, где на корм для лошадей иногда отводилось до одной трети обрабатываемых земель.

Рисунок 3.6. Компоненты типичного хомута XIX века (основано на Talleen 1977 и Villiers 1976) и разнообразие подков середины XVIII века (Dideror and D'Alembert 1769–1772). Формы (слева направо) показывают типичные английские, испанские, германские, турецкие и французские подковы

Ничего удивительного, что в Китае и других плотно населенных странах Азии бык оставался предпочитаемым тягловым животным. Поскольку быки жвачные, их можно содержать только на грубых кормах вроде соломы и на обычной траве. И во время работы рогатый скот не требуется кормить зерном: концентрированная пища может поступать к ним в виде остатков от обработки растений, например, отруби и жмых от масличных культур. По моей оценке, в традиционном сельском хозяйстве Китая выращивание корма для тягловых животных требовало только 5 % от ежегодно засеваемых земель. В Индии фуражные растения тоже традиционно занимали 5 % обрабатываемых территорий, но большая часть фуража уходила молочным животным, и еще часть – на кормление священных коров (Harris 1966; Heston 1971). Корм для работающих буйволов, вероятно, занимал менее чем 3 % от всех полей. В наиболее плотно населенных регионах индийского субконтинента крупный рогатый скот выживал на комбинации подножного корма и фуража из побочных продуктов земледелия, от рисовой соломы и горчичного жмыха до нарубленных банановых листьев (OdencPhal 1972).

Индийские и китайские тягловые животные были очень удачной энергетической сделкой. Многие из них совершенно не конкурировали за урожай с людьми, а другим требовался для прокорма участок земли, пригодный максимум на то, чтобы вырастить пищу на одного человека в год. Но полезный ежегодный труд животных равнялся труду от трех до пяти крестьян, работающих 300 дней в году. Средняя лошадь XIX века в Европе или Америке могла не обеспечить столь высокий сравнительный возврат, но она тоже предоставляла энергетическое преимущество (примечание 3.6). Ее годовой полезный труд был эквивалентен труду шести крестьян, и земля, использованная для прокорма животных (работающих и неработающих), могла произвести пищи примерно для шести человек. Даже если тягловую лошадь XIX века рассматривать исключительно как заменитель утомительного человеческого труда, то оно того стоило, но сильное, хорошо накормленное животное могло выполнять задачи за пределами человеческих способностей и выносливости.

Примечание 3.6. Энергетические затраты, эффективность и производительность тягловой лошади

Взрослая лошадь весом в 500 кг требует около 70 МДж перевариваемой энергии в день, чтобы поддерживать собственный вес (Subcommittee on Horse Nutrition 1978). Если ее корм содержит много зерна, то это может подразумевать только 80 МДж валового потребления энергии; если в корме много хуже перевариваемого сена, тогда эта величина может подниматься до 100 МДж. В зависимости от трудовых задач потребности в пище во время периодов работы увеличиваются в 1,5–1,9 раза. Удалось выяснить (Brody 1945), что першерон в 500 кг, работающий с мощностью 500 Вт, потреблял около 10 МДж/ч.

Если взять 6 часов работы и 18 часов отдыха (при 3,75 МДж/ч), то всего получится около 125 МДж/сутки.

Ничего удивительного, что традиционные рекомендации по кормлению совпадают: в начале XX века американским фермерам советовали давать рабочим лошадям 4,5 кг овса и 4,5 кг сена в день (Bailey 1908), что соответствует 120 МДж/сутки. Со средней мощностью в 500 Вт лошадь будет выдавать 11 МДж полезной работы за шесть часов, в то время как средний мужчина сможет обеспечить менее 2 МДж, к тому же он не в силах работать с постоянным значением выше 80 Вт и выдерживает только краткие периоды выше 150 Вт, а лошадь может постоянно работать при 500 Вт и выдавать кратковременную тягу до 1 КВт – усилие, которое потребует напряжения дюжины мужчин.

Лошади могли таскать бревна и выкорчевывать пни, когда люди превращали леса в поля, вспахивать богатую почву прерий плугами, тащить тяжелые повозки. Конечно, существовали дополнительные затраты энергии при использовании труда животных помимо содержания размножающегося стада и обеспечения достаточного корма во время полевых работ. Эти дополнительные затраты прежде всего возникали при изготовлении упряжи и подков и при строительстве конюшен. Но были и дополнительные преимущества: лошади давали не только навоз, но и молоко, мясо и кожу. Навоз играл важную роль во всех традиционных сельскохозяйственных культурах как источник редких питательных веществ и органического материала. В по большей части вегетарианских обществах мясо (включая конину в континентальной Европе) и молоко были ценными источниками отличного белка. Кожа использовалась при изготовлении огромного количества нужных для земледелия инструментов, одежды и обуви. И конечно, животные воспроизводили сами себя.

Орошение

Потребность растений в воде зависит от многих генетических, агрономических и экологических переменных, но общая сезонная потребность в среднем в 1000 раз превосходит массу собранного зерна. До 1500 тонн воды нужно, чтобы вырастить 1 тонну пшеницы, и по меньшей мере 900 тонн необходимо для каждой тонны риса. Около 600 тонн хватит для тонны кукурузы как С4-растения, злака, максимально эффективно использующего воду (Doorenbos et al. 1979; Bos 2009). Это значит, что для жатвы пшеницы между 1 и 2 т/га общая потребность на протяжении четырех месяцев сезона роста будет 15–30 см. По контрасту, годовые осадки в пустынных и полупустынных регионах Среднего Востока варьируются почти от нуля до менее 25 см.

В таких регионах требуется орошение, когда поля засеваются за пределами досягаемости сезонных паводков, насыщающих влагой почву долин и позволяющих вызреть одному урожаю; или когда из-за роста населения приходится выращивать вторую культуру во время сезона с низким уровнем воды. Ирригация также необходима для того, чтобы справляться с сезонной нехваткой воды. Подобное особенно значимо на большей части северных территорий муссонной Азии, в Пенджабе или на Северо-Китайской равнине. И конечно, выращивание риса предполагает собственный режим затопления и осушения полей.