Мексика, безусловно, самый яркий пример ее действенности. Несколько хуже пошло дело в Индии и Пакистане. В период 1960-1964 годов здесь собрали в среднем по 8,2 центнера пшеницы с гектара, в 1965-1969 - по 9,8, а в 1970-1971 - по 12,6 центнера. В дальнейшем урожайность стабилизировалась на относительно низком уровне - от 11 до 14 центнеров с гектара.
В 1973 году правительство Индии пришло к выводу, что надежды, возлагавшиеся на "зеленую революцию", преувеличены. Значительный эффект новые сорта принесли только в крупных частных хозяйствах, имеющих возможность использовать лучшую агротехнику и машины. Анализируя причины неудачи, известный американский эколог Г. Одум писал:
"...Многие думают, что большие успехи сельского хозяйства объясняются только умением человека создавать новые генетические варианты... Основанные на опыте высокоразвитых стран рекомендации для развивающихся стран могут иметь успех только в том случае, если они сопровождаются подключением к богатым источникам дополнительной энергии. До трагичного наивны те, кто полагает, что мы можем поднять сельскохозяйственное производство в развивающихся странах, просто послав туда семена и несколько "сельскохозяйственных советников". Культуры, выведенные специально для индустриального сельского хозяйства, требуют дополнительных эффективных затрат, на которые они рассчитаны!"
Репку-рекордистку ни вырастить, ни выдернуть методами сказочного деда никак невозможно!
Успех Борлауга (заслуженно отмеченный в 1970 году Нобелевской премией) явился следствием 20-летнего отбора гибридных сортов пшеницы на лучшее усвоение азота искусственных удобрений. В результате удалось вывести сорт, способный поглощать до 130 килограммов азота на гектаре площади. Обычные сорта поглощают не более 45 килограммов, при этом колосья тяжелеют до такой степени, что стебли не могут их выдержать и ложатся на землю (полегают).
Возросшая устойчивость по отношению к удобрениям в сочетании с меньшим сроком созревания (120 дней против обычных 150-180) делает новые гибриды в 2-3 раза продуктивнее, конечно, при условии, что у них будет вдосталь воды и пищи и не будет неприятностей с вредными насекомыми. Именно эти оговорки и объясняют неполноту победы "зеленой революции".
Все живое существует лишь потому, что в каждом мельчайшем комочке живой материи скрыта жизненная энергия, которой вполне хватило бы для завоевания всего мира. Известен пример с парой мух. За пять дней вес ее потомства превысит вес родительской пары в 200 раз, а за год - сплошным и достаточно толстым одеялом из жужжащих мух покроется вся планета...
Разумеется, если только ничто не помешает.
Создавая искусственно оптимальную среду для жизни культурных растений и животных, человек обеспечивает условия наиболее полной реализации жизненных потенций, заложенных в них природой. Возможности такой реализации практически безграничны, поскольку практически безгранична способность любого биологического вида к размножению. Все дело в цене, которую следует уплатить за создание искусственной среды, и в "отдаче".
Проанализируем этот вопрос на примере размножения неких "культурных организмов", предположив, что, если создать им наибольший комфорт, они будут развиваться с течением времени все быстрее. График размножения в осях "время" - "биомасса" выглядит в таком случае как парабола. Подобное "катастрофическое" размножение прекрасно изображено в известной сказке братьев Гримм "Горшок каши", а также в научно-фантастическом романе А. Беляева "Вечный хлеб".
В реальных условиях с течением времени плотность организмов в питательной среде настолько возрастает, что в одних случаях вступает в силу закон внутривидовой конкуренции, в других - среда оказывается в конце концов слишком засоренной выделениями. Как только будет достигнута соответствующая точка на кривой роста, парабола изогнется и перейдет в прямую, параллельную оси времени. Рост остановится.
Совершенно очевидно, что чем дольше мы сможем поддерживать "комфортный уровень" жизни культивируемых нами организмов, тем выше поднимется парабола, тем больший урожай мы вырастим. Прибавка урожая тем больше, чем больше "время срыва". В идеале при очень большом времени Т совсем крохотная добавка бесконечно малого времени dT дает бесконечно большой скачок урожая.
Вместо времени мы могли бы по горизонтальной оси откладывать энергию и машины, капитальные сооружения, удобрения и ядохимикаты... Чем выше затраты на все это, тем выше урожай. В идеале он бесконечен...
Представим себе, однако, что, достигнув в один из сезонов очень высокого урожая за счет очень больших затрат, мы в следующий сезон в чем-то "промазали"
или нас подвел климат. Один из факторов жизни культивируемых организмов оказался лимитирующим. Он-то и "слимитировал" урожай. Очевидно, что потери будут тем бсгльше, чем выше по кривой роста мы успели продвинуться.
Все изложенное позволяет сделать весьма важный вывод: высокоурожайный сорт в случае необеспеченности каким-либо из факторов роста даст значительно большие потери, чем сорт низкоурожайный в равных условиях.
Вышеупомянутую репку коллектив, возглавляемый дедкой, вытянул, как известно, крепко ухватившись за весь пучок торчавших наружу репкиных листьев. Если бы хватались за каждый лист отдельно, не вытянули бы репку.
Вот так же сельское хозяйство нельзя "вытянуть", решая только одну проблему: селекции или механизации, химизации или мелиорации. Все настолько тесно связано друг с другом, что и говорить о проблемах сельского хозяйства и тем более решать их приходится все разом...
В течение почти всей своей истории земледелие Соединенных Штатов ориентировалось на эксплуатацию природного плодородия земли. В результате, несмотря на очень высокую степень механизации, урожайность зерновых непрерывно падала: 1875 год - 25, 1925 - 12,5 и 1930 - 9,5 центнера пшеницы с гектара. Противоэрозионные мероприятия позволили поднять продуктивность земли: в 1960 году в США получили уже 17 центнеров с гектара. Однако только после проведения комплексных мероприятий (селекция, механизация, химизация и мелиорация) средние урожаи в 1970-1975 годах перевалили за 20 центнеров с гектара.
Сходным образом обстояло дело и в нашем сельском хозяйстве, с той только разницей, что, как говорил на XXV съезде КПСС Л. Брежнев, "по ряду причин, в основном объективно-исторического характера, только в последнее время мы начали выделять для этой отрасли большие средства". В связи с этим в течение длительного промежутка времени наше земледелие ориентировалось главным образом на мобилизацию естественного плодородия почв. И поэтому же оно, несмотря на достаточно высокий уровень механизации, не могло решить задачи быстрого подъема урожайности. Значительные капиталовложения в сельское хозяйство были сделаны только в восьмой, девятой и десятой пятилетках. И результаты не замедлили сказаться. Еще недавно урожай в 15-20 центнеров с гектара в основных зерносеющих районах юга казался нормальным. А теперь он равноценен полному провалу: норма подтянулась к 30, а кое-где и к 40-50 центнерам. И, безусловно, указанная норма стала бы правилом, не будь наш климат столь засушливым.
Б. Уорд и Р. Дюбо, обсуждая в своей книге "Земля только одна" проблемы "зеленой революции", пишут:
"Совершенно бесполезно вкладывать капитал в "зеленую революцию" селекцию сортов, применение удобрений и пестицидов, подготовку рабочей силы, конструирование нового оборудования для хранения и транспортирования урожая и т. д. - если... все эти усилия сводятся к нулю отсутствием своевременного увлажнения".
Изобретение и широкое применение трактора и тракторного плуга, сеялки и комбайна не заставили растения давать два урожая в год вместо одного.
Машины не изменили принципиальные отношения человека и земли, земледельца и растения.
Все, чем располагает современное комплексно-механизированное и автоматизированное сельское хозяйство, нисколько не затрагивает самих его основ, завещанных нам тысячи лет назад. Именно поэтому рост энерговооруженности сельского хозяйства и рост капитальных затрат на его ведение все больше и больше обгоняют рост его продуктивности.
На языке буржуазных экономистов - последователей Мальтуса - описываемое отставание называется "законом убывающего плодородия земли". В соответствии с ним каждое новое вложение капитала и труда.
в землю дает все меньший результат, все меньший прирост продукции. "В пределе", в отличие от только что рассмотренной теоретической кривой роста биомассы, бесконечно большие затраты дадут бесконечно малый выход, а это значит, что мы вот-вот вступлм на "порог эффективности" сельскохозяйственного производства.
Страшно ли это?
Человечество уже не раз стояло перед похожими порогами и каждый раз перешагивало их, несмотря на всяческих пра- и прапрамальтусов. По существу, мы все время перед порогом, только он не порог, а очередная ступенька лестницы вверх...
Людям всегда было тесно. Даже когда они еще не были людьми. Именно из-за тесноты они в незапамятные времена покинули от природы назначенную им экологическую нишу - кроны деревьев - и отправились прогуляться в прерию. Здесь, на безлесных пространствах, их никто не принял с невыразимым восторгом: в том гигантском здании, которое построила природа, никогда не было свободных квартир. Чтобы получить новое жилое помещение, прачеловек вынужден был отказаться от привычки бегать на четвереньках, стать всеядным и взять в руки палку. Дальше пошло совсем гладко, и через 1-2 миллиона лет Homo sapiens понавыдумывал массу приспособлений для охоты, рыбной ловли и собирания плодов. Он стал владыкой дикой природы.
А для любого биологического вида понятие "власть"
равноценно понятчю "количество". Поэтому стоявшим накануне неолитической революции сапиенсам было так же тесно, как и их предкам прасапиенсам.
Сколько их было? Подсчитать нетрудно: пусть Q - "урожай" биомассы, который можно собрать с гектара леса, саванны или приморской полосы, a q количество биомассы, которое необходимо одному индивидууму на год. Отсюда количество индивидуумов на гектар (то есть плотность населения) N = Q/q.
Потребность q за время жизни человечества, по-видимому, изменялась не очень существенно: вероятно, в пределах от 300 до 600 килограммов сухого органического вещества в год. А вот урожай...
Максимум, что можно получить с гектара "дикого"
ландшафта, это 2 килограмма абсолютно сухой органики в год. Итого: плотность "дикого" населения Земли при q = 500 будет равна 0,004 человека на гектар.
И это в самых лучших условиях!
Нам неизвестно, воевали ли регулярно друг с другом люди древнекаменного века. Но то, что в неолите война стала достаточно повседневным занятием, установлено точно. Что поделаешь: теснота была ужасная:
более трех-четырех человек на тысячу гектаров!
Наконец кому-то пришла в голову мысль, что тесно стало не потому, что людей слишком много, а потому, что они слишком еще плохо освоили свою новую экологическую нишу, то есть квартиру. Вот тогда-то и было изобретено земледелие.
Приблизительно через 20 тысячелетий вновь раздался крик: нас стало слишком много, а поэтому нужно воевать с размахом куда большим, чем во времена Александра Македонского. Сто с лишним лет назад К. Маркс ответил на это: нам тесно не потому, что нас много, а потому, что производимые нами блага распределяются далеко не одинаково между всеми живущими. И Великий Октябрь блестяще подтвердил справедливость этого тезиса.
Прошло еще полстолетия - и снова тот же крик:
нам тесно, потому что нас слишком много! Подумать только: в среднем (все по той же формуле) более 1 человека на гектар! Что ж, приходится нам отвечать правнукам Мальтуса все тем же: тесно не потому, что нас много, а потому, что мы, став владыками культурной природы, не создали пока новой культурной технологии производства продуктов питания, которые к тому же распределяются все еще далеко не везде равномерно.
Что же в таком случае принесли человечеству 20 с лишним тысяч снятых с полей урожаев?
Прежде всего - новую технику, которая неизмеримо расширила возможности современного человека и небывало повысила эффективность "дедовской" технологии.
Вспомним некоторые исторические факты, мотыга была известна человеку задолго до того, как он научился ковырять ею землю вокруг растений. То лее можно сказать и о заступе. Да и вообще первый хлеб испек не хлебороб, а "хлебособиратель". Новой технологии добывания средств насущных первый земледелец обучался, имея в руках лишь старые, явно для нее не пригодные орудия. Это уже потом придумали легенду об упавшем с неба плуге. Крестьянин много тысяч лет пахал землю, не зная даже, что он именно пашет, а не просто ковыряет ее Он долго-долго пытался пахать без плуга и в конце концов именно поэтому и изобрел плуг.
Представьте себе, как изумился бы известный греческий философ Фалес, живший в VI веке до нашей эры, если бы ему продемонстрировали работу телевизора!
Но его удивление и недоверие к демонстратору стало бы неизмеримо большим, скажи тот ему, что увиденное им чудо самым непосредственным образом вытекает из его собственных опытов с магнитом и янтарем.
Что же удивительного в том, что мы не можем рассмотреть в тракторе и сеялке, плуге и комбайне ту принципиально новую, внешне ничем не похожую на современную технику, которая обеспечит в будущем получение хлеба и молока, мяса и картофеля независимо от капризов природы и, возможно, без необходимости пахать, сеять и убирать урожай?!
ЭНЕРГИЯ
ДЛЯ
"ЗЕЛЕНОЙ РЕВОЛЮЦИИ"
- Боюсь, что, глядя на плуг, я не смогу разглядеть ничего, кроме плуга, хотя и готов увидеть в нем эту самую "другую технику". Но если вы называете этот паровоз трактором...
- Видите ли, до того, как трактор стал трактором, он был паровозом.
- А до того?
- Лошадью.
Каждая эпоха предлагала использовать для дополнительных энергетических вливаний в сферу сельскохозяйственной деятельности наиболее знакомый ей двигатель...
"В лето 6415 от сотворения мира", то есть в 907 году нашего летосчисления, летописец записал: "Иде Олег на Грекы... и приде к Царюграду... И повеле Олег колеса изделати и вставити корабля на колеса; и бывшю покоену ветру, успяша пре с поля и идяше к городу. Видевше же греке убояшася и выславше Олегу: "Не погубляй город, имемся по дань, якоже хощети".
Иван Култыгин русских летописей не читал. Неизвестно вообще, был ли он грамотен. Все, что от него осталось, - запись в архивах Московского "Тайного приказа", относящихся к XVII столетию. В них значится: "Яузской бумажной мельницы работник Ивашка Култыгин задумал сани с парусами, а у тех саней два крыла, и ездить они без лошади могут. Катался Ивашка на них в пустырях ночью. А Варваринской церкви поп Михайло донес в Приказ тайных дел, что есть у Ивашки умысел. И, схватив, Ивашку пытали, и под пыткой покаялся, что хотел еще выдумать телегу с крыльями, да не успел. Сани те сожгли, а Ивашку батогами нещадно били".
За несколько столетий до Култыгина на Киевской Руси сложили легенду о Никите Кожемяке, который "сделал соху в триста пуд да запряг в нее змея Горыныча, да и стал от Киева до моря Кавстрийского межу пропахивать... а вышиною та борозда двух сажен; а кто не знает, от чего эта борозда, называет ее валом".
Учитывая то немаловажное обстоятельство, что, по свидетельству современников, вышеупомянутый змей Горыныч периодически перхал огнем, а из ноздрей дым пускал, следует признать, что в конструкции его был заложен, по всей вероятности, паровой двигатель. И, таким образом, былинные сказители, ранее с успехом выполнявшие роль футурологов, опередили свое время на добрых полтысячелетия. Потому что многопудовые "сохи" с механическим приводом от парового двигателя появились в поле лишь в начале XIX столетия.
Изобретатели - народ, как правило, страшно упрямый. Пренебрегая известным законом Козьмы Пруткова, утверждающим невозможность объять необъятное, они очень часто ставят перед собой задачи, самые сложные из всех возможных в данных обстоятельствах. Например, первые изобретатели механических экипажей пытались заставить их ездить по обычным грунтовым дорогам, хотя рельсовые (с ручной и конной тягой) были известны уже несколько столетий. В 1763 году французский инженер Ж. Коньо по заказу тогдашнего военного министерства создал первый паровой тягач.
Он должен был тащить за собой артиллерийское орудие. К счастью для человечества, самоходные пушки появились значительно позднее: первая паровая повозка работала всего четверть часа. Коньо потерпел неудачу.
Неудача постигла и англичанина У. Мэрдока. В конце 80-х годов XVIII столетия он построил трехколесную паровую телегу. К сожалению, У. Мэрдок не подумал о том, как управлять ею. В результате при первом же испытании машина убежала от него. Дело происходило близко к полуночи на окраине города. Сцену погони злополучного изобретателя за изрыгающим пар и дым чудовищем наблюдал местный священник. Путем несложных логических рассуждений он пришел к естественному выводу, что светящийся и непонятным образом движущийся предмет - дьявол. Оповещенные об этом прихожане сбежались на крик пастыря и в мгновение ока уничтожили творение У. Мэрдока, который с трудом унес ноги.
К началу XIX века, когда шотландец Р. Треветик изобрел паровоз, стало очевидным наступление так называемого "века пара". А потому появилось твердое убеждение, что паровоз в будущем - единственно возможный тягач и источник энергии для всех сфер деятельности человека, в том числе и для сельскохозяйственного производства. В соответствии с этой мыслью его и попытались, недолго думая, отправить в "чисто поле". И тут же столкнулись с массой серьезных неприятностей.
Прежде всего оказалось, что почтенный вес парового змея Горыныча приводит к тому, что он попросту тонет там, где его четвероногие предшественники едва след оставляют. А между тем необходимость их замены стала вполне очевидной. Ведь одна лошадь может тянуть лишь легкий, мелко пашущий плужок. Для приведения в движение появившихся в середине века цельностальных плугов требовалась упряжка одной-двух пар животных.
К тому времени досужие ученые с помощью специальных силомеров динамометров уже установили, что чем большее количество живых существ принимается за совместное выполнение одного и того же дела, тем меньше их общий коэффициент полезного действия.
Так, если тяговое усилие, которое может развивать одна лошадь, принять за 100 процентов, то четыре равноценных ей в одной упряжке дадут силу тяги на 23 процента меньше, чем ежели бы они работали поодиночке. Если же попробовать запрячь сразу десять лошадей, то потеря в силе тяги составит уже не менее 60 процентов от суммарной. Следует заметить, что для выполнения большинства сельскохозяйственных работ, особенно наиболее трудоемкой - пахоты, такая многоконная упряжь очень громоздка и управлять ею совсем не легко. Именно поэтому многокорпусные плуги никак не могли найти себе применения, пока на полях не появились механические тягачи.
К тому моменту, когда железные дороги прочно вошли в жизнь, стало ясно: мобильный змей Горыныч стать землеробом имеет мало шансов. Сползать с рельсов или с другой какой-либо дороги с твердым покрытием на первых порах он был не намерен.
Первый в мире гусеничный трактор Ф. Блинова за ворота мастерской вышел в 1888 году. В 1896 году на Нижегородской выставке изобретатель устроил для желающих регулярные катания на своем детище. Пассажиров усаживали на платформу, последнюю цепляли к трактору, после чего пускали его по сильно пересеченной местности. Впечатления от поездки были достаточно сильными, что объяснялось, по-видимому, не только новизной ощущений (большинство посетителей ранее о существовании самопередвигающихся машин, кроме паровоза, понятия не имело), но и отсутствием рессор.
Трактор Блинова, названный им "самоходом" (слово "трактор" придумали позднее), был похож на... волжский пароход. Блинов когда-то плавал машинистом на первом пароходе по Волге и поэтому соорудил на тракторе настоящую капитанскую рубку, из которой капитан в рупор подавал команды машинисту, сидящему на корме. В зависимости от характера распоряжений впередсмотрящего машинист то включал, то выключал две паровые машины, каждая из которых обслуживала свою гусеницу. Благодаря этому самоход мог достаточно круто поворачиваться на месте или двигаться вперед. В движение машины приводились от одного вертикального парового котла, отапливаемого нефтью.
Блинов умер в последний го.% прошлого века, так и не дожив до осуществления своей мечты: ему не суждено было увидеть армии самоходов, занятых извечным крестьянским трудом - пахотой. Первые русские трактора вышли в поле только в 1911 году. Их создателем был ученик Блинова Я. Мамин, который еще в 1893 году, за 4 года до Р. Дизеля, создал первый нефтяной двигатель и установил его на самоходную тележку. Получился механический тягач, способный заменить "живой двигатель" - лошадь...
В крестьянском хозяйстве лошадь (или вол, буйвол) - универсальное энергетическое средство, основная сфера приложения которого - обработка земли и перевозки. На посеве и уборочных работах живую тяговую силу почти не применяли. Ведь лошадь с плугом - это двигатель с наиболее примитивным исполнительным механизмом. По существу, здесь даже нет механизма: он низведен до простого орудия. Чтобы оно работало, достаточно тянуть его за собой. А вот чтобы работала сеялка или жатка, одной тяги мало: надо еще приводить в движение их "внутренние" механизмы.
Без этого семена не попадут в борозду, а колосья не будут срезаны и связаны в снопы.
Сеялки, жатки и другие сельскохозяйственные машины появились задолго до рождения трактора, но так и не смогли составить серьезной конкуренции рукам сеятеля и жнеца. Во-первых, из-за "немашинности" своего живого привода; во-вторых, из-за дешевизны упомянутых рук. Трактор, казалось бы, должен был с самого начала нацелиться на замену лошади при работе именно с подобными машинами. Однако этого не произошло именно потому, что лошадь, которую ему предстояло заменить, тянула преимущественно плуг да телегу. Значит, и ему та же судьба: быть в упряжке.
Сделать трактор транспортным средством в начале его истории не удалось: слишком уж неманевренным и грузным он был. Лошади, выступавшей в более легком весе", было нетрудно обойти механическое чудовище.
А вот для неспешной и тяжелой работы в поле он оказался более пригодным. Здесь трактор легко перетягивал живых конкурентов.
Первая попытка избавить трактор от "лошадиных черт" была предпринята в 1918 году с помощью так называемого "вала отбора мощности". Несколькими шестеренками этот вал Уединили с механизмом, который вращал ходовые колеса трактора. Теперь его двигатель обеспечивал еще и движение механизмов сельскохозяйственных машин. В начале 20-х годов появились, таким образом, тракторные сеялки, жатки, а потом и комбайны.
Плохо в этой конструкции было одно: механизмы машин, прицепленных к трактору, могли работать, только пока он двигался по полю. Трактор все еще сохранял типичные лошадиные особенности: ведь в конной жатке тоже все механизмы стоят, пока стоит лошадь ("крутить" их, кроме как ногами, она не умеет). Источником движения механизмов было и осталось все то же поступательное перемещение. И какая разница, откуда "забирать вращение" для рабочих органов жатки: от ее собственных колес (как это делали в конструкциях конных машин) или от колес трактора?
Зависимость вала отбора мощности от поступательного движения машинно-тракторного агрегата неудобна по многим причинам. Однако до поры до времени она всех устраивала ввиду простоты устройства двигателя, а главное - неспешности полевых работ. Ведь за первые 50 лет своей истории трактор так и не смог основательно обогнать лошадь: его "рабочие скорости" едваедва перешагнули за порог 5 километров в час!
К середине текущего столетия сельскохозяйственные машины стали более сложными и более производительными. Их простои в поле стали обходиться все дороже...
Вот, например, забился травой режущий аппарат жатки. Чтобы очистить его, надо остановиться и прокрутить вал привода жатки "вхолостую". Но раз остановился трактор, остановился и привод, двигавший механическую косу. Трактор-тягач - та же лошадь: работает, когда двигается, а когда стоит только корм (горючее) переводит.
Два независимых привода от одного двигателя - для тракторных колес и механизмов связанной с трактором машины - как будто и небольшое изменение конструкции, но оно делает двигатель качественно иным, многоцелевым, более гибким. Теперь трактор может совместить старые функции лошади - тягача и новые - источника движения механизмов. Теперь он сообщает машине и поступательное и вращательное движение.
Лошадь этого сделать никак не могла.
- Я читал, что К. Маркс называл идею запрячь лошадь одной из гениальнейших и редчайших из всех, что приходили на ум человеку. Что же касается идеи запрячь трактор... Что она дала?
- Мотыгой гектар вскапывают за двести, конным плугом - за два дня, а тракторным - за 1 час.
- Значит, лошадь увеличила производительность труда в 100 раз, а трактор - только в 50. Ну а КПД?
.43 - Коэффициент полезного действия тракторного двигателя - 30 процентов, "лошадиного" - больше 90.
С того момента, как человеку пришла на ум идея запрячь лошадь, прошло несколько тысяч лет. За это время он сумел очень тщательно "вылизать идею" и превратить лошадь (вола, буйвола и тому подобные живые двигатели) в великолепнейшее и универсальнейшее транспортное и энергетическое средство. Идея "запрячь трактор" совсем молода, за истекшее время конструкторы не успели разработать ее столь же тщательно.
В 1973 году правительство Индии пришло к выводу, что надежды, возлагавшиеся на "зеленую революцию", преувеличены. Значительный эффект новые сорта принесли только в крупных частных хозяйствах, имеющих возможность использовать лучшую агротехнику и машины. Анализируя причины неудачи, известный американский эколог Г. Одум писал:
"...Многие думают, что большие успехи сельского хозяйства объясняются только умением человека создавать новые генетические варианты... Основанные на опыте высокоразвитых стран рекомендации для развивающихся стран могут иметь успех только в том случае, если они сопровождаются подключением к богатым источникам дополнительной энергии. До трагичного наивны те, кто полагает, что мы можем поднять сельскохозяйственное производство в развивающихся странах, просто послав туда семена и несколько "сельскохозяйственных советников". Культуры, выведенные специально для индустриального сельского хозяйства, требуют дополнительных эффективных затрат, на которые они рассчитаны!"
Репку-рекордистку ни вырастить, ни выдернуть методами сказочного деда никак невозможно!
Успех Борлауга (заслуженно отмеченный в 1970 году Нобелевской премией) явился следствием 20-летнего отбора гибридных сортов пшеницы на лучшее усвоение азота искусственных удобрений. В результате удалось вывести сорт, способный поглощать до 130 килограммов азота на гектаре площади. Обычные сорта поглощают не более 45 килограммов, при этом колосья тяжелеют до такой степени, что стебли не могут их выдержать и ложатся на землю (полегают).
Возросшая устойчивость по отношению к удобрениям в сочетании с меньшим сроком созревания (120 дней против обычных 150-180) делает новые гибриды в 2-3 раза продуктивнее, конечно, при условии, что у них будет вдосталь воды и пищи и не будет неприятностей с вредными насекомыми. Именно эти оговорки и объясняют неполноту победы "зеленой революции".
Все живое существует лишь потому, что в каждом мельчайшем комочке живой материи скрыта жизненная энергия, которой вполне хватило бы для завоевания всего мира. Известен пример с парой мух. За пять дней вес ее потомства превысит вес родительской пары в 200 раз, а за год - сплошным и достаточно толстым одеялом из жужжащих мух покроется вся планета...
Разумеется, если только ничто не помешает.
Создавая искусственно оптимальную среду для жизни культурных растений и животных, человек обеспечивает условия наиболее полной реализации жизненных потенций, заложенных в них природой. Возможности такой реализации практически безграничны, поскольку практически безгранична способность любого биологического вида к размножению. Все дело в цене, которую следует уплатить за создание искусственной среды, и в "отдаче".
Проанализируем этот вопрос на примере размножения неких "культурных организмов", предположив, что, если создать им наибольший комфорт, они будут развиваться с течением времени все быстрее. График размножения в осях "время" - "биомасса" выглядит в таком случае как парабола. Подобное "катастрофическое" размножение прекрасно изображено в известной сказке братьев Гримм "Горшок каши", а также в научно-фантастическом романе А. Беляева "Вечный хлеб".
В реальных условиях с течением времени плотность организмов в питательной среде настолько возрастает, что в одних случаях вступает в силу закон внутривидовой конкуренции, в других - среда оказывается в конце концов слишком засоренной выделениями. Как только будет достигнута соответствующая точка на кривой роста, парабола изогнется и перейдет в прямую, параллельную оси времени. Рост остановится.
Совершенно очевидно, что чем дольше мы сможем поддерживать "комфортный уровень" жизни культивируемых нами организмов, тем выше поднимется парабола, тем больший урожай мы вырастим. Прибавка урожая тем больше, чем больше "время срыва". В идеале при очень большом времени Т совсем крохотная добавка бесконечно малого времени dT дает бесконечно большой скачок урожая.
Вместо времени мы могли бы по горизонтальной оси откладывать энергию и машины, капитальные сооружения, удобрения и ядохимикаты... Чем выше затраты на все это, тем выше урожай. В идеале он бесконечен...
Представим себе, однако, что, достигнув в один из сезонов очень высокого урожая за счет очень больших затрат, мы в следующий сезон в чем-то "промазали"
или нас подвел климат. Один из факторов жизни культивируемых организмов оказался лимитирующим. Он-то и "слимитировал" урожай. Очевидно, что потери будут тем бсгльше, чем выше по кривой роста мы успели продвинуться.
Все изложенное позволяет сделать весьма важный вывод: высокоурожайный сорт в случае необеспеченности каким-либо из факторов роста даст значительно большие потери, чем сорт низкоурожайный в равных условиях.
Вышеупомянутую репку коллектив, возглавляемый дедкой, вытянул, как известно, крепко ухватившись за весь пучок торчавших наружу репкиных листьев. Если бы хватались за каждый лист отдельно, не вытянули бы репку.
Вот так же сельское хозяйство нельзя "вытянуть", решая только одну проблему: селекции или механизации, химизации или мелиорации. Все настолько тесно связано друг с другом, что и говорить о проблемах сельского хозяйства и тем более решать их приходится все разом...
В течение почти всей своей истории земледелие Соединенных Штатов ориентировалось на эксплуатацию природного плодородия земли. В результате, несмотря на очень высокую степень механизации, урожайность зерновых непрерывно падала: 1875 год - 25, 1925 - 12,5 и 1930 - 9,5 центнера пшеницы с гектара. Противоэрозионные мероприятия позволили поднять продуктивность земли: в 1960 году в США получили уже 17 центнеров с гектара. Однако только после проведения комплексных мероприятий (селекция, механизация, химизация и мелиорация) средние урожаи в 1970-1975 годах перевалили за 20 центнеров с гектара.
Сходным образом обстояло дело и в нашем сельском хозяйстве, с той только разницей, что, как говорил на XXV съезде КПСС Л. Брежнев, "по ряду причин, в основном объективно-исторического характера, только в последнее время мы начали выделять для этой отрасли большие средства". В связи с этим в течение длительного промежутка времени наше земледелие ориентировалось главным образом на мобилизацию естественного плодородия почв. И поэтому же оно, несмотря на достаточно высокий уровень механизации, не могло решить задачи быстрого подъема урожайности. Значительные капиталовложения в сельское хозяйство были сделаны только в восьмой, девятой и десятой пятилетках. И результаты не замедлили сказаться. Еще недавно урожай в 15-20 центнеров с гектара в основных зерносеющих районах юга казался нормальным. А теперь он равноценен полному провалу: норма подтянулась к 30, а кое-где и к 40-50 центнерам. И, безусловно, указанная норма стала бы правилом, не будь наш климат столь засушливым.
Б. Уорд и Р. Дюбо, обсуждая в своей книге "Земля только одна" проблемы "зеленой революции", пишут:
"Совершенно бесполезно вкладывать капитал в "зеленую революцию" селекцию сортов, применение удобрений и пестицидов, подготовку рабочей силы, конструирование нового оборудования для хранения и транспортирования урожая и т. д. - если... все эти усилия сводятся к нулю отсутствием своевременного увлажнения".
Изобретение и широкое применение трактора и тракторного плуга, сеялки и комбайна не заставили растения давать два урожая в год вместо одного.
Машины не изменили принципиальные отношения человека и земли, земледельца и растения.
Все, чем располагает современное комплексно-механизированное и автоматизированное сельское хозяйство, нисколько не затрагивает самих его основ, завещанных нам тысячи лет назад. Именно поэтому рост энерговооруженности сельского хозяйства и рост капитальных затрат на его ведение все больше и больше обгоняют рост его продуктивности.
На языке буржуазных экономистов - последователей Мальтуса - описываемое отставание называется "законом убывающего плодородия земли". В соответствии с ним каждое новое вложение капитала и труда.
в землю дает все меньший результат, все меньший прирост продукции. "В пределе", в отличие от только что рассмотренной теоретической кривой роста биомассы, бесконечно большие затраты дадут бесконечно малый выход, а это значит, что мы вот-вот вступлм на "порог эффективности" сельскохозяйственного производства.
Страшно ли это?
Человечество уже не раз стояло перед похожими порогами и каждый раз перешагивало их, несмотря на всяческих пра- и прапрамальтусов. По существу, мы все время перед порогом, только он не порог, а очередная ступенька лестницы вверх...
Людям всегда было тесно. Даже когда они еще не были людьми. Именно из-за тесноты они в незапамятные времена покинули от природы назначенную им экологическую нишу - кроны деревьев - и отправились прогуляться в прерию. Здесь, на безлесных пространствах, их никто не принял с невыразимым восторгом: в том гигантском здании, которое построила природа, никогда не было свободных квартир. Чтобы получить новое жилое помещение, прачеловек вынужден был отказаться от привычки бегать на четвереньках, стать всеядным и взять в руки палку. Дальше пошло совсем гладко, и через 1-2 миллиона лет Homo sapiens понавыдумывал массу приспособлений для охоты, рыбной ловли и собирания плодов. Он стал владыкой дикой природы.
А для любого биологического вида понятие "власть"
равноценно понятчю "количество". Поэтому стоявшим накануне неолитической революции сапиенсам было так же тесно, как и их предкам прасапиенсам.
Сколько их было? Подсчитать нетрудно: пусть Q - "урожай" биомассы, который можно собрать с гектара леса, саванны или приморской полосы, a q количество биомассы, которое необходимо одному индивидууму на год. Отсюда количество индивидуумов на гектар (то есть плотность населения) N = Q/q.
Потребность q за время жизни человечества, по-видимому, изменялась не очень существенно: вероятно, в пределах от 300 до 600 килограммов сухого органического вещества в год. А вот урожай...
Максимум, что можно получить с гектара "дикого"
ландшафта, это 2 килограмма абсолютно сухой органики в год. Итого: плотность "дикого" населения Земли при q = 500 будет равна 0,004 человека на гектар.
И это в самых лучших условиях!
Нам неизвестно, воевали ли регулярно друг с другом люди древнекаменного века. Но то, что в неолите война стала достаточно повседневным занятием, установлено точно. Что поделаешь: теснота была ужасная:
более трех-четырех человек на тысячу гектаров!
Наконец кому-то пришла в голову мысль, что тесно стало не потому, что людей слишком много, а потому, что они слишком еще плохо освоили свою новую экологическую нишу, то есть квартиру. Вот тогда-то и было изобретено земледелие.
Приблизительно через 20 тысячелетий вновь раздался крик: нас стало слишком много, а поэтому нужно воевать с размахом куда большим, чем во времена Александра Македонского. Сто с лишним лет назад К. Маркс ответил на это: нам тесно не потому, что нас много, а потому, что производимые нами блага распределяются далеко не одинаково между всеми живущими. И Великий Октябрь блестяще подтвердил справедливость этого тезиса.
Прошло еще полстолетия - и снова тот же крик:
нам тесно, потому что нас слишком много! Подумать только: в среднем (все по той же формуле) более 1 человека на гектар! Что ж, приходится нам отвечать правнукам Мальтуса все тем же: тесно не потому, что нас много, а потому, что мы, став владыками культурной природы, не создали пока новой культурной технологии производства продуктов питания, которые к тому же распределяются все еще далеко не везде равномерно.
Что же в таком случае принесли человечеству 20 с лишним тысяч снятых с полей урожаев?
Прежде всего - новую технику, которая неизмеримо расширила возможности современного человека и небывало повысила эффективность "дедовской" технологии.
Вспомним некоторые исторические факты, мотыга была известна человеку задолго до того, как он научился ковырять ею землю вокруг растений. То лее можно сказать и о заступе. Да и вообще первый хлеб испек не хлебороб, а "хлебособиратель". Новой технологии добывания средств насущных первый земледелец обучался, имея в руках лишь старые, явно для нее не пригодные орудия. Это уже потом придумали легенду об упавшем с неба плуге. Крестьянин много тысяч лет пахал землю, не зная даже, что он именно пашет, а не просто ковыряет ее Он долго-долго пытался пахать без плуга и в конце концов именно поэтому и изобрел плуг.
Представьте себе, как изумился бы известный греческий философ Фалес, живший в VI веке до нашей эры, если бы ему продемонстрировали работу телевизора!
Но его удивление и недоверие к демонстратору стало бы неизмеримо большим, скажи тот ему, что увиденное им чудо самым непосредственным образом вытекает из его собственных опытов с магнитом и янтарем.
Что же удивительного в том, что мы не можем рассмотреть в тракторе и сеялке, плуге и комбайне ту принципиально новую, внешне ничем не похожую на современную технику, которая обеспечит в будущем получение хлеба и молока, мяса и картофеля независимо от капризов природы и, возможно, без необходимости пахать, сеять и убирать урожай?!
ЭНЕРГИЯ
ДЛЯ
"ЗЕЛЕНОЙ РЕВОЛЮЦИИ"
- Боюсь, что, глядя на плуг, я не смогу разглядеть ничего, кроме плуга, хотя и готов увидеть в нем эту самую "другую технику". Но если вы называете этот паровоз трактором...
- Видите ли, до того, как трактор стал трактором, он был паровозом.
- А до того?
- Лошадью.
Каждая эпоха предлагала использовать для дополнительных энергетических вливаний в сферу сельскохозяйственной деятельности наиболее знакомый ей двигатель...
"В лето 6415 от сотворения мира", то есть в 907 году нашего летосчисления, летописец записал: "Иде Олег на Грекы... и приде к Царюграду... И повеле Олег колеса изделати и вставити корабля на колеса; и бывшю покоену ветру, успяша пре с поля и идяше к городу. Видевше же греке убояшася и выславше Олегу: "Не погубляй город, имемся по дань, якоже хощети".
Иван Култыгин русских летописей не читал. Неизвестно вообще, был ли он грамотен. Все, что от него осталось, - запись в архивах Московского "Тайного приказа", относящихся к XVII столетию. В них значится: "Яузской бумажной мельницы работник Ивашка Култыгин задумал сани с парусами, а у тех саней два крыла, и ездить они без лошади могут. Катался Ивашка на них в пустырях ночью. А Варваринской церкви поп Михайло донес в Приказ тайных дел, что есть у Ивашки умысел. И, схватив, Ивашку пытали, и под пыткой покаялся, что хотел еще выдумать телегу с крыльями, да не успел. Сани те сожгли, а Ивашку батогами нещадно били".
За несколько столетий до Култыгина на Киевской Руси сложили легенду о Никите Кожемяке, который "сделал соху в триста пуд да запряг в нее змея Горыныча, да и стал от Киева до моря Кавстрийского межу пропахивать... а вышиною та борозда двух сажен; а кто не знает, от чего эта борозда, называет ее валом".
Учитывая то немаловажное обстоятельство, что, по свидетельству современников, вышеупомянутый змей Горыныч периодически перхал огнем, а из ноздрей дым пускал, следует признать, что в конструкции его был заложен, по всей вероятности, паровой двигатель. И, таким образом, былинные сказители, ранее с успехом выполнявшие роль футурологов, опередили свое время на добрых полтысячелетия. Потому что многопудовые "сохи" с механическим приводом от парового двигателя появились в поле лишь в начале XIX столетия.
Изобретатели - народ, как правило, страшно упрямый. Пренебрегая известным законом Козьмы Пруткова, утверждающим невозможность объять необъятное, они очень часто ставят перед собой задачи, самые сложные из всех возможных в данных обстоятельствах. Например, первые изобретатели механических экипажей пытались заставить их ездить по обычным грунтовым дорогам, хотя рельсовые (с ручной и конной тягой) были известны уже несколько столетий. В 1763 году французский инженер Ж. Коньо по заказу тогдашнего военного министерства создал первый паровой тягач.
Он должен был тащить за собой артиллерийское орудие. К счастью для человечества, самоходные пушки появились значительно позднее: первая паровая повозка работала всего четверть часа. Коньо потерпел неудачу.
Неудача постигла и англичанина У. Мэрдока. В конце 80-х годов XVIII столетия он построил трехколесную паровую телегу. К сожалению, У. Мэрдок не подумал о том, как управлять ею. В результате при первом же испытании машина убежала от него. Дело происходило близко к полуночи на окраине города. Сцену погони злополучного изобретателя за изрыгающим пар и дым чудовищем наблюдал местный священник. Путем несложных логических рассуждений он пришел к естественному выводу, что светящийся и непонятным образом движущийся предмет - дьявол. Оповещенные об этом прихожане сбежались на крик пастыря и в мгновение ока уничтожили творение У. Мэрдока, который с трудом унес ноги.
К началу XIX века, когда шотландец Р. Треветик изобрел паровоз, стало очевидным наступление так называемого "века пара". А потому появилось твердое убеждение, что паровоз в будущем - единственно возможный тягач и источник энергии для всех сфер деятельности человека, в том числе и для сельскохозяйственного производства. В соответствии с этой мыслью его и попытались, недолго думая, отправить в "чисто поле". И тут же столкнулись с массой серьезных неприятностей.
Прежде всего оказалось, что почтенный вес парового змея Горыныча приводит к тому, что он попросту тонет там, где его четвероногие предшественники едва след оставляют. А между тем необходимость их замены стала вполне очевидной. Ведь одна лошадь может тянуть лишь легкий, мелко пашущий плужок. Для приведения в движение появившихся в середине века цельностальных плугов требовалась упряжка одной-двух пар животных.
К тому времени досужие ученые с помощью специальных силомеров динамометров уже установили, что чем большее количество живых существ принимается за совместное выполнение одного и того же дела, тем меньше их общий коэффициент полезного действия.
Так, если тяговое усилие, которое может развивать одна лошадь, принять за 100 процентов, то четыре равноценных ей в одной упряжке дадут силу тяги на 23 процента меньше, чем ежели бы они работали поодиночке. Если же попробовать запрячь сразу десять лошадей, то потеря в силе тяги составит уже не менее 60 процентов от суммарной. Следует заметить, что для выполнения большинства сельскохозяйственных работ, особенно наиболее трудоемкой - пахоты, такая многоконная упряжь очень громоздка и управлять ею совсем не легко. Именно поэтому многокорпусные плуги никак не могли найти себе применения, пока на полях не появились механические тягачи.
К тому моменту, когда железные дороги прочно вошли в жизнь, стало ясно: мобильный змей Горыныч стать землеробом имеет мало шансов. Сползать с рельсов или с другой какой-либо дороги с твердым покрытием на первых порах он был не намерен.
Первый в мире гусеничный трактор Ф. Блинова за ворота мастерской вышел в 1888 году. В 1896 году на Нижегородской выставке изобретатель устроил для желающих регулярные катания на своем детище. Пассажиров усаживали на платформу, последнюю цепляли к трактору, после чего пускали его по сильно пересеченной местности. Впечатления от поездки были достаточно сильными, что объяснялось, по-видимому, не только новизной ощущений (большинство посетителей ранее о существовании самопередвигающихся машин, кроме паровоза, понятия не имело), но и отсутствием рессор.
Трактор Блинова, названный им "самоходом" (слово "трактор" придумали позднее), был похож на... волжский пароход. Блинов когда-то плавал машинистом на первом пароходе по Волге и поэтому соорудил на тракторе настоящую капитанскую рубку, из которой капитан в рупор подавал команды машинисту, сидящему на корме. В зависимости от характера распоряжений впередсмотрящего машинист то включал, то выключал две паровые машины, каждая из которых обслуживала свою гусеницу. Благодаря этому самоход мог достаточно круто поворачиваться на месте или двигаться вперед. В движение машины приводились от одного вертикального парового котла, отапливаемого нефтью.
Блинов умер в последний го.% прошлого века, так и не дожив до осуществления своей мечты: ему не суждено было увидеть армии самоходов, занятых извечным крестьянским трудом - пахотой. Первые русские трактора вышли в поле только в 1911 году. Их создателем был ученик Блинова Я. Мамин, который еще в 1893 году, за 4 года до Р. Дизеля, создал первый нефтяной двигатель и установил его на самоходную тележку. Получился механический тягач, способный заменить "живой двигатель" - лошадь...
В крестьянском хозяйстве лошадь (или вол, буйвол) - универсальное энергетическое средство, основная сфера приложения которого - обработка земли и перевозки. На посеве и уборочных работах живую тяговую силу почти не применяли. Ведь лошадь с плугом - это двигатель с наиболее примитивным исполнительным механизмом. По существу, здесь даже нет механизма: он низведен до простого орудия. Чтобы оно работало, достаточно тянуть его за собой. А вот чтобы работала сеялка или жатка, одной тяги мало: надо еще приводить в движение их "внутренние" механизмы.
Без этого семена не попадут в борозду, а колосья не будут срезаны и связаны в снопы.
Сеялки, жатки и другие сельскохозяйственные машины появились задолго до рождения трактора, но так и не смогли составить серьезной конкуренции рукам сеятеля и жнеца. Во-первых, из-за "немашинности" своего живого привода; во-вторых, из-за дешевизны упомянутых рук. Трактор, казалось бы, должен был с самого начала нацелиться на замену лошади при работе именно с подобными машинами. Однако этого не произошло именно потому, что лошадь, которую ему предстояло заменить, тянула преимущественно плуг да телегу. Значит, и ему та же судьба: быть в упряжке.
Сделать трактор транспортным средством в начале его истории не удалось: слишком уж неманевренным и грузным он был. Лошади, выступавшей в более легком весе", было нетрудно обойти механическое чудовище.
А вот для неспешной и тяжелой работы в поле он оказался более пригодным. Здесь трактор легко перетягивал живых конкурентов.
Первая попытка избавить трактор от "лошадиных черт" была предпринята в 1918 году с помощью так называемого "вала отбора мощности". Несколькими шестеренками этот вал Уединили с механизмом, который вращал ходовые колеса трактора. Теперь его двигатель обеспечивал еще и движение механизмов сельскохозяйственных машин. В начале 20-х годов появились, таким образом, тракторные сеялки, жатки, а потом и комбайны.
Плохо в этой конструкции было одно: механизмы машин, прицепленных к трактору, могли работать, только пока он двигался по полю. Трактор все еще сохранял типичные лошадиные особенности: ведь в конной жатке тоже все механизмы стоят, пока стоит лошадь ("крутить" их, кроме как ногами, она не умеет). Источником движения механизмов было и осталось все то же поступательное перемещение. И какая разница, откуда "забирать вращение" для рабочих органов жатки: от ее собственных колес (как это делали в конструкциях конных машин) или от колес трактора?
Зависимость вала отбора мощности от поступательного движения машинно-тракторного агрегата неудобна по многим причинам. Однако до поры до времени она всех устраивала ввиду простоты устройства двигателя, а главное - неспешности полевых работ. Ведь за первые 50 лет своей истории трактор так и не смог основательно обогнать лошадь: его "рабочие скорости" едваедва перешагнули за порог 5 километров в час!
К середине текущего столетия сельскохозяйственные машины стали более сложными и более производительными. Их простои в поле стали обходиться все дороже...
Вот, например, забился травой режущий аппарат жатки. Чтобы очистить его, надо остановиться и прокрутить вал привода жатки "вхолостую". Но раз остановился трактор, остановился и привод, двигавший механическую косу. Трактор-тягач - та же лошадь: работает, когда двигается, а когда стоит только корм (горючее) переводит.
Два независимых привода от одного двигателя - для тракторных колес и механизмов связанной с трактором машины - как будто и небольшое изменение конструкции, но оно делает двигатель качественно иным, многоцелевым, более гибким. Теперь трактор может совместить старые функции лошади - тягача и новые - источника движения механизмов. Теперь он сообщает машине и поступательное и вращательное движение.
Лошадь этого сделать никак не могла.
- Я читал, что К. Маркс называл идею запрячь лошадь одной из гениальнейших и редчайших из всех, что приходили на ум человеку. Что же касается идеи запрячь трактор... Что она дала?
- Мотыгой гектар вскапывают за двести, конным плугом - за два дня, а тракторным - за 1 час.
- Значит, лошадь увеличила производительность труда в 100 раз, а трактор - только в 50. Ну а КПД?
.43 - Коэффициент полезного действия тракторного двигателя - 30 процентов, "лошадиного" - больше 90.
С того момента, как человеку пришла на ум идея запрячь лошадь, прошло несколько тысяч лет. За это время он сумел очень тщательно "вылизать идею" и превратить лошадь (вола, буйвола и тому подобные живые двигатели) в великолепнейшее и универсальнейшее транспортное и энергетическое средство. Идея "запрячь трактор" совсем молода, за истекшее время конструкторы не успели разработать ее столь же тщательно.