Глава 7

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ (АГРОЭКОСИСТЕМЫ)

7.1. Роль сельского хозяйства в формировании первичной биологической продукции

Биопродуктивностъ агроэкосистем. В

процессе взаимодействия с природой че-

ловечество постоянно решало первей­шую задачу жизнеобеспечения — произ­водство продуктов питания (единствен­ного источника получения человеком энергии). «Производство продуктов пи­тания является самым первым условием

129

жизни непосредственных производите­лей и всякого производства вообще...»*.

Не случайно одна из древнейших от­раслей не только сельскохозяйственно­го производства, но и производствен­ной деятельности человека в целом — земледелие. Нельзя не вспомнить, что в Древней Греции и Риме понятие «куль­тура» касалось умелой и правильной об­работки почвы, возделывания земли. Термин «культура», как известно, про­исходит от возделывания, культивиро­вания растений.

Процесс перехода от собирательства к примитивным, а в последующем и к более совершенным системам земледе­лия, к более совершенному ведению сельского хозяйства в.целом, стимули­руя рост производства продовольствен­ных ресурсов, способствовал увеличе­нию значения аграрного сектора в фор­мировании первичной биологической продукции. Это весьма благоприятство­вало росту численности населения пла­неты (рис. 7.1). Биомасса людей по сравнению с доагрокультурной эпохой значительно выросла благодаря сельс­кохозяйственному производству, ин­тенсивность которого зависит от акку­мулируемой энергии. В современной биосфере в антропогенный канал, обра­зуемый людьми и домашними живот­ными, поступает около 1,6- 10¹³Вт, что соответствует примерно 25 % общей первичной продукции растений (Горш­ков, 1995). Столь весомое увеличение первичной продукции, потребляемой человечеством, происходит уже не толь­ко за счет солнечной энергии, но и под воздействием дополнительных энерге­тических источников. При этом, по мнению академика РАСХН А. А. Жу-ченко, сложившиеся суждения о том, что в сельскохозяйственном производ­стве уменьшается значение солнечной энергии и возрастает роль энергии ант­ропогенного происхождения, являются необоснованными. Примерно 95 % су­хого вещества растений — это аккуму­лированная в процессе фотосинтеза энергия Солнца, а сама продуктивность агроценозов обеспечивается в первую очередь за счет свободно протекающих в растениях и почве биологических про-

'Маркс К., Энгельс Ф. Соч. Т. 25. Ч. II. С.

184-185.

130

цессов. Привносимая вагроэкосистемы «антропогенная энергия» не заменяет (и не может заменить) солнечную энер­гию, а выступает в роли своеобразного катализатора, стимулирующего более активное ее использование (усвоение).

Непреходящее значение имело также существенное расширение спектра рас­тений, выращиваемых для получения пищевых ресурсов.

Человечество ежегодно потребляет 8,76 млрд т продуктов сельскохозяй­ственного производства, которые со­держат около 1,5 - 10²¹¹Дж энергии (Дю-виньо, Танг, 1973). Около 90% заклю­ченной в этих продуктах энергии обес­печивается растениеводческой продук­цией (Андерсон, 1985):

Продукты	Энергетический
	эквивалент
Рис	21
Пшеница	20
Прочие паки	10
Фрукты, орехи, онощи	10
Жиры и масла	9
Сахар	7
Кукуруза	5
Картофель, ямс	5
Маниок	2
Продукты животноводства	11
Всего	100

На земном шаре культивируется не­многим более 80 видов главных сельс­кохозяйственных культур. На зерновые приходится около 60 % мирового про­изводства продуктов питания (из них более 40 % — на рис и пшеницу). Злако­вые культуры дают почти 50 % белка, потребляемого человеком.

Рассматривая теоретический макси­мум выработки органических веществ в результате фотосинтеза в различных экологических областях, Р. А. Эйрес по­казал, что основную долю продуктов питания поставляют обрабатываемые земли, хотя их площадь и невелика по сравнению с водными пространствами и лесами. По возможному количеству годных в пищу органических веществ обрабатываемые земли значительно превосходят любые другие области зем­ного шара. Однако теоретическая про­дуктивность обрабатываемых земель, подсчитанная лишь с учетом климати­ческих условий, незначительна по срав­нению с продуктивностью океанов и ле­сов. По мнению исследователя, если бы человечество сумело увеличить долю съедобных веществ в продуктах, получа-

емых из океанов и лесов, проблема пиши была бы решена.

Некоторое представление о мировом производстве продовольственных ре­сурсов дают материалы таблицы 7.1.

7.1. Мировое производство некоторых видов

сельскохозяйственной пполукшш в 1998 г.

Рис. 7.1. Изменение соотношения между человеком и биосферой в результате появления и развития

сельскохозяйственного произв одства:

а — период охоты и собирательства; и — агрокультурная эпоха (Браун, 1972)

131

Управление сельскохозяйственными экосистемами для увеличения первич­ной биологической продуктивности, расширения видового разнообразия возделываемых культур, обеспечения необходимого качественного состава производимых продуктов, наличия в них требующихся человеку белков, ви­таминов, минеральных веществ и дру­гих необходимых ингредиентов, а также отсутствия или минимизации нежела­тельных компонентов — первостепен­ные функциональные задачи. Их реше­ние связано с использованием как нево­зобновимых, так и возобновимых при­родных ресурсов, что в определенной степени служит первопричиной обо­стрения экологических проблем.

XIX в. и первая половина XX в. от­мечены активным заселением и освое­нием плодородных участков планеты. Относительно свободными от антропо­генного влияния остаются пока что об­ласти, достаточно сложные для освое­ния, требуюшие больших затрат, а так­же выполняющие чрезвычайно важную экологическую функцию поддержания стабильности биосферы, к примеру тропические леса. Таким образом, уве­личение производства продуктов пита­ния в первую очередь должны обеспе­чивать уже возделываемые земли, т.е. процесс получения первичной биоло­гической продукции заведомо носит интенсивный характер.

Во второй половине XX в. было представлено особенно много предпо­ложительных сведений о первичной биологической продуктивности как ес­тественных природных систем, так и сформированных человеком агроцено-зов. Рассматривались также и потенциа­лы отдельных составляющих природ­ных систем (табл. 7.2). В целом для пла­неты теоретический максимум проду­цирования органических веществ за счет климатического потенциала фото­синтеза можно принять в пределах 330 млрд т в год.

Как отмечает, например, Н. С. Архан­гельский (1971), если принять коэффи­циент использования посевами солнеч­ной энергии на фотосинтез за 5 % и оце­нить среднюю энергетическую ценность биомассы в (0,157...0,167)- 10^вДж/кг, то возможная в будущем урожайность на

132

хорошем агрофоне оказывается весьма высокой:

Географическая	Возможная урожай-
широта, градусы	ность биомассы, т/га
0...10	ИЗ.. .75
10.. .20	100. ..62
20.. .30	88.. .60
30.. .40	60.. .40
40... 50	40.. .25
50.. .60	27.. .25
60... 70	25. ..15

Между тем доля указанной массы (330 млрд т), пригодная для питания, оказывается на выходе существенно ниже. Практически даже с возделывае­мых земель менее 50 % получаемой био­логической продукции трансформиру­ется в пищевой ресурс. Производство продуктов земледелия, пригодных в пищу, в среднем в год равно 14млрдт (максимальная теоретическая величи­на). В формировании первичной биоло­гической продуктивности не менее су­щественную роль, чем климатический фактор, играют значительные различия в зональном распределении почвенных разностей. При учете этого фактора вы­ясняется, что биологическая продуктив­ность суши планеты еще ниже.

Р. Эйрес пришел к выводу, что миро­вое сельскохозяйственное производство пока что достигло примерно 15 % мак­симально возможного объема, т. е. име­ются значительные резервы наращива­ния первичной биологической продук­ции, формируемой в сфере сельского хозяйства. При этом требуется привне­сение дополнительной «антропогенной энергии» (средства химизации, техно­логии механизации, приемы мелиора­ции и др.). Здесь-то, как свидетельству­ет многолетняя практика, возникают и развиваются противоречивые отноше­ния. С одной стороны, использование достижений науки и техники, масштабы производства —необходимое условие удовлетворения потребностей человека. С другой стороны, все это отрицательно влияет на природу, что проявляется в истощении и уничтожении естествен­ных ресурсов, нарушении механизмов саморегуляции и стабильности экосис­тем, загрязнении среды.

Пределы вмешательства в природу. По мере развития сельскохозяйственных