Энергия и цивилизация

Рисунок 6.6. Экспоненциальный рост глобального производства азотистых удобрений (слева) сопровождался впечатляющим падением энергетических затрат при синтезе аммиака

(справа). Основано на данных из Smil (2001,2015b) и FAO (2015а)

Добыча поташа (10 ГДж/т К) и фосфатов и разработка фосфатных удобрений (вместе 20 ГДж/т Р) добавляют 10 % к общей сумме. Общие энергетические расходы на другие сельскохозяйственные химикалии много ниже. Послевоенный рост применения удобрений сопровождался введением в использование и расширением спектра гербицидов и пестицидов, химикалий, которые уменьшают заражение посадок сорняками, насекомыми и грибками. Первый коммерческий гербицид поступил на рынок в 1945 году (2,4-D), и он убивает многие широколиственные растения, не нанося вреда злакам. Первым инсектицидом был ДДТ, выпущенный в 1944-м (Friedman 1992). В списке гербицидов и пестицидов сейчас тысячи соединений, большей частью получаемых из нефтехимического сырья: их синтез куда более энергоемок, чем производство аммиака (обычно более 100 ГДЖ/т, а для некоторых – более 200 ГДж/т), но количества, используемые на гектар, на порядки ниже.

Территория орошаемых земель за XX век увеличилась в пять раз, с менее 50 Мга до более 250 Мга, а к 2015 году достигла 275 Мга (FAO 2015а). В относительных терминах это значит, что около 18 % сельскохозяйственных земель сейчас орошаются, около половины из них – водой, качаемой из колодцев, 70 % всей орошаемой земли находится в Азии. Там, где вода добывается из водоносных слоев, энергетические затраты на ее подкачку (используются обычно дизельные или электрические насосы) неизменно составляют самую большую часть от общих (прямых и косвенных) энергетических затрат на выращивание злаков. Оросительная система все еще подает большую часть выкачанной воды в бороздки, но гораздо более эффективные и дорогие разбрызгиватели (особенно вращающиеся) тоже используются во многих странах (Phocaides 2007).

Только приблизительные расчеты можно сделать, чтобы отследить подъем прямого и косвенного использования ископаемого топлива и электричества в современном сельском хозяйстве. На протяжении XX века, когда население мира выросло в 3,7 раза, а обрабатываемая площадь расширилась на 40 %, антропогенный энергетический вклад поднялся с 0,01 ЭДж до почти 13 ЭДж. В результате в 2000 году средний гектар земли получал в 90 раз больше энергии, чем в 1900-м (рис. 6.7). Или, отстранясь от цифр, мы можем просто сказать вместе с Говардом Одумом (Odum, 1971, 115–116):

«Целое поколение граждан думало, что текущий объем нашей планеты пропорционален площади обрабатываемой земли и что мы с большей эффективностью используем солнечную энергию. Но это печальное заблуждение, поскольку человек индустриальной эпохи не ест картофель, сделанный из солнечной энергии, сейчас он ест картофель, частично изготовленный из нефти».

Но эта трансформация изменила общую доступность пищи несколькими способами. В 1900 году валовое производство злаков (не считая потерь при хранении и перевозке) давало только крохотный выигрыш над человеческими потребностями в пище, что означает – большая часть человечества питалась скудно, и доля урожая, которую можно было использовать для прокорма животных, оставалась минимальной. Значительно выросшие вложения энергии позволили новым сортам растений (гибридная кукуруза, появившаяся в 1930-х годах, пшеница с коротким стеблем, новые разновидности риса в 1960-х) реализовать их потенциал полностью, результатом чего стали рост урожаев всех культур и увеличение энергии пищи в шесть раз (Smil 2000b, 2008; рис. 6.7).

В начале XXI века глобальные урожаи обеспечивают дневную норму в среднем (для популяции в 4 раза больше, чем в 1900 году) около 2800 ккал на человека, более чем достаточно, если бы она была доступна для всех (Smil 2008а). Примерно 12 % мирового населения до сих пор недоедают по той причине, что доступ к пище у них ограничен, но не потому что ее вообще нет, а потому что она распределяется неравномерно.

Рисунок 6.7. Общие (прямые и косвенные) вложения энергии в современное сельское хозяйство

(слева), общие размеры жатвы и рост урожая пшеницы (справа). Основано на данных из Smil (2008b), Palgrave Macmillan (2013) и FAO (2015a)