Politicum - историко-политический форум


Неакадемично об истории, политике, мировоззрении, регионах и народах планеты. Здесь каждый может сказать свою правду!

Энергия и цивилизация

О истории развития наук и ремесел охватывающей разные временные периоды и разные регионы

Господство зерновых

Новое сообщение ZHAN » 23 окт 2022, 15:00

Хотя все традиционные сельскохозяйственные общества выращивали разнообразные зерновые, масличные, кормовые и текстильные культуры, описанная последовательность общих для всех полевых работ выполнялась именно при культивации зерновых. Помимо вспашки, преобладание хлебных злаков было определенно наиболее общей чертой всех сельскохозяйственных культур Старого Света. Лишенные плугов культуры Мезоамерики в своем хозяйстве делали упор на кукурузу, и даже инки были только частичным исключением: на возвышенностях и крутых горных склонах они выращивали много разновидностей картофеля, но в низинах – кукурузу, а на альтиплано Анд – зерно киноа. Последнее культивировалось с помощью chaki taklla, ножного плуга, состоящего из шеста с острым загнутым наконечником и перекладины, на которую давили ногой, чтобы получилась борозда.
Изображение

Многие злаки имели только локальное или региональное значение, то же киноа, только недавно включенное в диету западных вегетарианцев, но основные виды постепенно распространились по миру из районов происхождения: пшеница с Ближнего Востока, рис из Юго-Восточной Азии, кукуруза из Мезоамерики, просо из Китая. Исключительным значением зерновые обязаны комбинации эволюционных изменений и энергетических императивов. Охотники и собиратели добывали большое количество разных растений и, в зависимости от эксплуатируемой экосистемы, клубни или семена обеспечивали их наибольшим объемом энергии пищи. В оседлых обществах роль клубней как базовой еды оказалась ограничена.

Содержание воды в только что собранных клубнях слишком велико, чтобы они могли долго храниться в отсутствие эффективного контроля температуры и влажности. Даже если эта задача решена, клубни требуют куда больше места для хранения, а это имеет значение особенно в высоких широтах (или на больших высотах), где холодный сезон длится долго и запасы нужны большие. Общества высокогорья Анд решили проблему, сохраняя картофель в виде chuno. Этот обезвоженный продукт, производимый кечуа и аймара путем повторяющихся процессов замораживания, раздавливания и сушки, мог храниться месяцами, даже годами. В клубнях мало белка (обычно одна пятая от того, что есть в злаках: некоторые сорта твердой пшеницы содержат до 13 % протеина, а в белом картофеле его всего лишь 2 %). В бобовых белка в два раза больше, чем в зерновых (горох – около 20 %, бобы и чечевица – от 18 до 26 %), а в соевых бобах – в три раза больше (35–38 %, некоторые сорта – до 40 %). Но средний урожай бобовых намного меньше, чем у основных злаковых культур: средний урожай последних в США – 2,5 т/га в 1960 году и 7,3 т/га в 2013-м, аналогичные цифры для бобовых – 1,4 и 2,5 т/га.

Таким образом, зависимость от зерновых – вопрос простой энергетической выгоды. Их преимущество заключается в комбинации откровенно больших урожаев, хорошей питательной ценности (высокое содержание углеводов, умеренно высокое – белка), сравнительно высокой плотности энергии в момент зрелости (грубо, в пять раз выше, чем у клубней), и низкое содержание влаги, что позволяет их долго хранить (в хорошо вентилируемом хранилище они не портятся, когда зерна содержат менее 14,5 % воды). Преобладание отдельных видов – большей частью вопрос условий окружающей среды (в первую очередь – продолжительности вегетационного периода, наличия подходящих почв и доступности нужного количества воды) и вкусовых предпочтений. С точки зрения общего содержания энергии все злаки выглядят одинаково: различия между зрелыми семенами разных видов составляют менее 10 %.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Re: Энергия и цивилизация

Новое сообщение ZHAN » 24 окт 2022, 18:46

Плотность энергии, содержание углеводов и белка в основных злаках
Изображение

Большую часть пищевой энергии зерновых составляют углеводы в виде хорошо усваиваемых полисахаридов (крахмалы). Растущая доля крахмалов в человеческом питании привела к значительным изменениям в рационе первого одомашненного животного: генетические мутации увеличили способность переваривать крахмал у собак, почти отсутствующую у сидящих на мясной диете волков, и это оказалось важнейшим обстоятельством в приручении данного вида.

Содержание белка в злаковых сильно варьируется, от менее 10 % во многих видах риса до 13 % в твердой летней пшенице и 16 % в киноа. Белки имеют ту же энергетическую плотность, что и углеводы (17 МДж/кг), но их роль в человеческом питании не ограничена поставками энергии, они дают нам девять жизненно важных аминокислот, без которых невозможно построение и восстановление тканей тела (WHO 2002). Мы не в состоянии синтезировать белки в организме без потребления аминокислот из растительной и животной пищи.

Все виды животной пищи и грибы обеспечивают нас идеальными белками (с адекватной пропорцией незаменимых аминокислот), но четыре ведущих зерновых культуры (пшеница, рис, кукуруза, просо) и другие важные злаки (ячмень, овес, рожь) не содержат лизина, а клубни и почти все бобовые содержат мало метионина и цистеина. Полный набор протеинов может быть получен даже при строгой вегетарианской диете, если комбинировать виды пищи по наличию разных аминокислот. Все традиционные сельскохозяйственные общества, живущие в основном на растительной пище, определяемой злаками, независимым образом (и при отсутствии каких-либо биохимических знаний: аминокислоты и их роль в питании были открыты только в XIX веке) нашли простое решение этой фундаментальной проблемы – включением зерновых и бобовых в смешанный рацион.

В Китае соя (одно из немногих важных съедобных растений с полным набором аминокислот), бобы, горох и арахис дополняли просо на севере и пшеницу с рисом на юге. В Индии белки из даля (пюре из бобовых, чечевицы, гороха и нута) всегда обогащали рацион, базирующийся на пшенице и рисе. В Европе самая общая комбинация злаки-бобовые опиралась на горох и фасоль, на пшеницу, ячмень, овес и рожь. В Западной Африке арахис и коровий горох ели вместе с просом, ну а в Новом Свете кукурузу и бобы не только совмещали во множестве блюд, но обычно и сажали вместе, в чередующихся рядах на одном и том же поле.

Это означает, что даже чисто вегетарианская диета может обеспечить адекватное потребление белка. Почти во всех традиционных обществах мясо ценилось очень высоко, и там, где его потребление было запрещено, приходилось обращаться либо к молочным продуктам (Индия), либо к рыбе (Япония), чтобы получить животный протеин высокого качества.

Два вида протеина в пшенице являются уникальными, но не по питательности, а из-за их физических (вязкоэластичных) свойств. Мономерный глютеновый протеин (глиадин) вязок; полимерный глютеновый протеин (глютенин) эластичен. В комбинации с водой они создают глютеновый комплекс, который достаточно эластичен, чтобы кислое тесто поднималось, и достаточно вязок, чтобы удержать пузырьки диоксида углерода, которые формируются при дрожжевой ферментации.

Без этих протеинов пшеницы не было бы квасного хлеба, базового продукта для западной цивилизации. Наличие дрожжей никогда не составляло проблемы: дикие (существующие в естественной среде) Saccharomyces cerevisiae находятся на кожице плодов и ягод, и многие штаммы были одомашнены, результатом чего стали изменения в экспрессии их генов и морфологии колоний. При доминировании зерновых в традиционном рационе баланс энергии производства зерна становится наиболее важным показателем сельскохозяйственной продуктивности.

Данные по энергозатратам для типичных сельскохозяйственных работ доступны в большом количестве как для индивидуальных, так и для коллективных хозяйств.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Обмолот зерновых

Новое сообщение ZHAN » 25 окт 2022, 18:37

Цельнозерновая мука получается из цельных зерен, но белая пшеничная мука – только из эндосперма семян (около 83 % общего веса), при этом высевки (около 14 %) и ростки (около 2,5 %) отделяются, чтобы использовать их по-другому.

Производство белого риса влечет за собой еще более высокие потери. Шелуха составляет до 20 % массы рисового зерна; при ее удалении остается бурый рис. На высевки приходится еще 8-10 %, и различная степень их удаления позволяет получить более или менее полированный (белый) рис, вес которого составляет только 70–72 % от изначального веса зерна. Японские свидетельства о недостатке пищи сообщают, что люди вынуждены были есть бурый рис, а когда дела шли хуже, бурый рис мешали с ячменем, и в конечном итоге ели чистый ячмень.

Обмолот кукурузы включает удаление корневого чехлика, слоя высевок, ростков, после чего остается эндосперм весом примерно в 83 % от веса зерна. Кукурузная мука для изготовления тортильи и тамала, masa harina, производится с помощью никстамализации, или сырого обмолота зерен, размоченных в разведенном соке лайма. Это размягчает шелуху и сами зерна посредством растворения гемицеллюлозы, снижает количество микотоксинов и увеличивает биодоступность ниацина (витамина ВЗ).

Потери при хранении на традиционных фермах – от поражения грибками и насекомыми и от грызунов, способных добраться до зерен, – обычно снижают выход пригодного для употребления зерна от нескольких процентов до 10 %. Как уже отмечалось, зерно с влажностью менее 15 % может храниться долгое время; более высокая влажность, особенно в сочетании с более высокой температурой, создает идеальные условия для прорастания семян, а также для размножения грибков и насекомых. Кроме того, если хранить зерно неправильно, то оно может пострадать от грызунов. Даже в столь недавнее время, как середина XVIII века, комбинация потерь при хранении и потребностей на посев могла снизить валовую полученную энергию от выращенного в Европе зерна до 25 %.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Циклы севооборота

Новое сообщение ZHAN » 26 окт 2022, 22:02

Общие процессы в годовом цикле земледелия и господство зерновых культур отвлекают внимание от удивительного разнообразия локальных и региональных особенностей. Некоторые из них имели чужое культурное происхождение, но большинство возникло на месте в качестве адаптации к условиям окружающей среды. Наиболее значительно среда влияет на выбор ведущих растений, а следовательно – на состав типичного рациона питания. Она также определяет ритм годового рабочего цикла, и соответственно – вложения сельскохозяйственного труда.

Пшеница распространилась со Среднего Востока на все континенты, поскольку она растет хорошо почти в любом климате (в полупустынях точно так же как в сыром умеренном климате, и поэтому остается ведущим пищевым культурным растением в зоне между 30 и 60 градусами северной широты), на любой высоте (от уровня моря до 3000 м над этим уровнем) и на многих почвах, пока они хорошо дренируются.

По контрасту, рис исходно полуводное растение тропических низин и растет на полях, залитых водой почти до самой жатвы. Культивация этого растения тоже широко распространилась за пределы ядра в Южной Азии, но лучшие урожаи всегда получали в дождливых тропических и субтропических регионах. Создание и поддержание покрытых бороздами влажных полей, проращивание семян в питомниках, пересадка ростков, обеспечение достаточной ирригации – все это требует значительного увеличения трудовых затрат по сравнению с выращиванием пшеницы.

Кукуруза дает лучшие урожаи в регионах с теплыми и дождливыми сезонами, но она предпочитает хорошо дренированную почву.

Картофель растет лучше всего там, где лето прохладное, а дожди обильные.

Годовые сельскохозяйственные циклы зависели от доступности воды как в сухих субтропиках, так и в районах с муссонным климатом, а также от продолжительности сезона вегетации в зонах умеренного климата. В Египте разливы Нила определяли годовой цикл земледелия до введения ныне широко распространенной круглогодичной ирригации во второй половине XIX века. Посев начинался, как только вода отступала (обычно в ноябре), и никакую полевую работу нельзя было делать между концом июня, когда вода начинала подниматься, и концом октября, когда она быстро уходила; жатва наступала через 150–185 дней после посева. Этот шаблон практически нетронутым просуществовал до XIX столетия.

В муссонной Азии культивация риса опиралась на летние осадки, обычно обильные, но часто приходящие с задержкой. Например, в интенсивном китайском земледелии ростки риса пересаживались из питомников в открытый грунт в апреле. После первой жатвы в июле немедленно сажали поздний рис, который собирали поздней осенью, а затем следовал зимний цикл.

Выращивание двух урожаев в год в умеренном климате давалось несколько легче. В Западной Европе озимые растения сажали осенью, а урожай снимали через 5–7 месяцев. Другие растения сеяли весной, они достигали зрелости за 4–5 месяцев. Холодные северные регионы могли «похвастаться» тем, что почва в них оттаивала только к апрелю, а посадки приходилось делать в конце мая, когда отступала опасность убийственных заморозков, так что у растений оставалось только три месяца до возвращения холодов.

Определяемый климатом цикл культивации накладывал сильно отличающиеся требования на мобилизацию и распределение труда человека и животных. Для регионов с единственным урожаем в год была характерна долгая зимняя праздность; именно так обстояло дело в Северной Европе и на равнинах Северной Америки. Забота о домашних животных была, само собой, круглогодичной задачей, но она все равно оставляла много свободного времени, которое тратили на домашнее ремесло, на ремонт инвентаря или на строительные работы. Многие дни более короткой зимы Северного Китая посвящались поддержанию и расширению ирригационной системы.

Весенние вспашка и посев требовали нескольких недель тяжелой работы, за которыми следовало несколько месяцев более легких рутинных операций (хотя прополка тех же рисовых полей могла быть трудной). Жатва была самым напряженным временем, а осенняя пахота могла затянуться на долгий период. Там, где менее суровый климат позволял озимые посевы – в Западной Европе, на Северокитайской равнине, большей части востока США, – оставалось от двух до трех месяцев между съемом летнего урожая и началом работы над зимним. По контрасту, в странах с не таким равномерным распределением осадков, особенно в муссонной Азии, оставались только ограниченные отрезки времени для выполнения полевых работ. Точное расписание было особенно важным для посадки растений и сбора урожая. Задержка на неделю от оптимальных сроков посадки могла привести к значительному уменьшению урожая. Ранняя жатва могла потребовать трудоемкой сушки урожая из-за его высокой влажности, жатва с опозданием – привести к большим потерям из-за высыпания зерна из переспелых колосьев.

До введения в оборот жаток и сноповязалок ручная жатва была самой длительной работой, она требовала в три-четыре раза больше времени, чем вспашка, и определяла размер участка земли, который могла обработать одна семья. Когда растения требовалось убрать быстро, чтобы сразу посадить следующие, то трудовые затраты возрастали еще больше. Как говорит старая китайская пословица: «Когда и просо, и пшеница созревают, даже прядильщицы отправляются на поля помогать». В некоторых работах приведена количественная оценка труда в традиционном китайском земледелии: посадка и жатва (между мартом и сентябрем) при получении двух урожаев требовали использования практически всего (в среднем 94–98 %) доступного труда. В некоторых районах Индии два пиковых летних месяца требовали более 110 % или даже 120 % доступного труда, и схожая ситуация сохранялась в других частях муссонной Азии. Подобное энергетическое «бутылочное горлышко» можно было преодолеть, если все работали почти без перерывов целыми днями или опираясь на труд мигрантов.

Труд животных использовался с еще большей неравномерностью и во многих культурах ограничивался только самыми важными полевыми работами. Например, период максимальной работы для буйволов в Южном Китае – два месяца посадки, боронения и прочих земляных работ ранней весной, шесть недель летней жатвы и месяц подготовки полей (снова вспашка и боронение) для озимых культур, все вместе 130–140 дней, или менее 40 % от года. В Северной Европе с ее единственным урожаем тягловые лошади напряженно работали всего лишь 60–80 дней в году во время осенней и весенней вспашки, а также летней жатвы, а большую часть времени использовались исключительно как транспортное средство. Типичный рабочий день варьировался от пяти часов для волов во многих регионах Африки до более десяти часов для буйволов на рисовых полях Азии и для лошадей во время жатвы в Европе или Северной Америке.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Маршруты интенсификации

Новое сообщение ZHAN » 27 окт 2022, 18:47

Попытка добиться более высоких урожаев не имела шансов на успех без трех важных шагов вперед.

Первый сводился к частичной замене человеческого труда на труд животных. При выращивании риса только самые изнурительные работы вроде обработки поля мотыгой заменялись глубокой вспашкой с помощью буйволов. В растениеводстве на сухих землях труд животных заменил человеческий и ускорил выполнение значительно большего количества полевых и не только полевых работ, освободив тем самым людей для иных, более продуктивных видов деятельности или для отдыха. Подобная смена первичных движителей сделала куда больше, чем ускорила и облегчила работу, она улучшила ее качество, во вспашке ли, в посеве или обмолоте зерна.

Второй шаг – ирригация и использование удобрений, и он если не совсем убрал, то ослабил два серьезных ограничения продуктивности сельского хозяйства – нехватку воды и питательных веществ.

Третий – выращивание большего разнообразия культур, с помощью севооборота или параллельно, – сделал традиционное сельское хозяйство одновременно более надежным и более продуктивным.

Следующие высказывания китайских крестьян говорят о том, насколько важны эти два фактора: «Будет ли урожай – зависит от воды; насколько большим он будет – от удобрений» и «Сажай просо вслед за просом, и в конечном итоге ты будешь плакать».

Использование тягловых животных было фундаментальным энергетическим усовершенствованием, последствия которого вышли далеко за пределы обработки земли и уборки урожая. Тягловые животные стали незаменимым источником удобрений, питательных веществ в навозе и одновременно первичным движителем, позволяющим доставить эти вещества к растениям. Во многих местах они также помогли улучшить ирригацию.

Более мощные первичные движители, лучшее обеспечение водой и питательными веществами также позволили эффективнее использовать севооборот и выращивание нескольких культур одновременно. И в свою очередь все это дало возможность содержать большее количество более сильных животных, что запустило весь цикл из трех шагов заново, и так раз за разом.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Тягловые животные

Новое сообщение ZHAN » 28 окт 2022, 21:41

Одомашнивание дало нам много рабочих животных с разными характеристиками, с весом, отличающимся на порядок, от 100 кг для маленьких ослов до более 1000 кг для крупнейших лошадей. Индийский бык весил менее 400 кг, итальянские животные кианской породы и романьола – в два раза больше. Большинство лошадей в Азии и Европе были не более чем пони, меньше четырнадцати ладоней высотой и весом меньше азиатского вола. Ладонь, традиционная английская единица измерения, равна 4 дюймам (10,16 см), рост животного измерялся от земли до холки, места на позвоночнике между лопатками. Римские лошади не превышали 11–13 ладоней, самые тяжелые европейские животные – бельгийские брабантской породы, французские булонской и першероны, шотландские клейдесдальской, английские саффолской и ширской, немецкие рейнской и русские тяжеловозы – достигали и даже превышали величину в 17 ладоней и весили около тонны, а иногда и больше. Азиатский буйвол весил от 250 до 700 кг.

В традиционном сельском хозяйстве животных использовали для выполнения различных работ, но, безо всяких сомнений, во вспашку они вносили наибольший вклад. В общем тягловая сила работающих животных, грубо говоря, пропорциональна их весу; другие переменные, влияющие на их продуктивность, включают пол, возраст, здоровье, опыт, эффективность упряжи, а также особенности почвы и территории. Поскольку все эти переменные могут значительно варьироваться, предпочтительно определять полезную мощность широко распространенных видов в терминах типичных характеристик.

Типичная тяга составляет 15 % от веса животного, но для лошадей она достигает и 35 % при кратковременных нагрузках (около 2 кВт) и даже больше, если речь идет о нескольких секундах предельного напряжения. Комбинация большой массы и сравнительно высокой скорости определяет лошадей как лучших тягловых животных, но большинство лошадей не в состоянии работать с мощностью в лошадиную силу (745 Вт), обычно они выдают от 500 до 850 Вт.

Типичные массы, тяга, рабочие скорости и мощность одомашненных животных
Изображение
Примечание: значения мощности округлены до ближайших 50 Вт.

Реальные потребности тяги варьируются в зависимости от задачи (пределами тяжелой и легкой работы можно поставить глубокую вспашку и боронение) и от типа почвы (больше в случае тяжелой глины, меньше в случае песка). Неглубокая вспашка (с одним лемехом) и выкашивание травы требуют постоянной тяги в 80-120 кг, глубокая вспашка – 120–170 кг, а тяга в 200 кг требовалась для механической жатки и сноповязалки. Даже средняя пара лошадей могла выполнить все эти задачи, но пара волов не годилась для глубокой вспашки или жатвы с помощью жатки. Механические императивы указывают на то, что маленькие животные лучше: при прочих равных их линия движения меньше расходится с направлением тяги, и результатом становится более высокая эффективность, а при вспашке более низкая линия тяги уменьшает выпирание плуга вверх, для пахаря куда легче вести такой плуг. Более легкие животные часто более проворны, и они могут компенсировать малый вес упорством и выносливостью.

Тягловой потенциал можно перевести в эффективную работоспособность только с помощью хорошей упряжи. Тяга должна быть передана на рабочую точку – на лемех плуга или на край жатки – устройством, которое обеспечивает эффективную передачу и одновременно контроль человека за движением животного. Подобная вещь может выглядеть простой, но потребовалось много времени, чтобы она появилась. Крупный рогатый скот, первую тягловую силу, взнуздывали с помощью ярма, прямого или изогнутого куска дерева, который крепили к рогам или шее животного.

Старейшая месопотамская упряжь (лучше всего подходила для сильных животных с короткой шеей, позже широко использовалась в Испании и Латинской Америке) представляла собой двойное ярмо для головы, закреплявшееся разными способами. Это примитивное устройство состояло всего лишь из длинной балки, привязи на которой могли придушить животное во время более тяжелого труда, а угол тяги был слишком велик. Более того, чтобы избежать удушения вола или коровы, нужно было подобрать животных одинакового роста, и приходилось запрягать пару, даже когда одно животное могло справиться с легкой работой.

Более удобное одиночное головное ярмо использовалось в нескольких регионах Европы (восточный балтийский регион, юго-западная Германия). Одиночное нашейное ярмо, присоединенное к двум жердям или веревкам и вальку, было распространено в Восточной Азии и в Центральной Европе.

Африка, Средний Восток и Южная Азия предпочитали двойное нашейное ярмо.

Лошади – самые мощные тягловые животные. В отличие от крупного рогатого скота, у которого масса тела почти равномерно распределена между передней половиной тела и задней, у лошади перед значительно тяжелее зада (соотношение около 3 к 2), и поэтому она может куда лучше использовать инерцию.

За исключением тяжелых, сырых почв лошади могут работать в поле с постоянной скоростью около 1 м/с, то есть на 30–50 % быстрее, чем волы. Максимальная двухчасовая тяга для пары тяжелых лошадей может быть в два раза больше, чем у пары лучших быков. Самые большие лошади на коротких отрезках могут развивать мощность более 2 кВт, то есть около трех стандартных лошадиных сил. Однако горбатый рогатый скот предпочтительнее в тропиках благодаря более эффективной тепловой регуляции, и он менее восприимчив к заражению клещами. Водяной буйвол процветает в сырых тропиках и перерабатывает грубые корма более эффективно, чем европейские породы, а еще может пастись на водных растениях, целиком погруженных в водоем.

Старейшие существующие изображения работающих лошадей не показывают их на полях, они демонстрируют нам, как животные тянут легкие церемониальные или боевые колесницы. На протяжении большей части античности тягловых лошадей запрягали с помощью наспинного ярма. Подобное ярмо из дерева или металла помещалось на спину животного сразу за холкой и удерживалось на месте грудной привязью, которая крепилась на обеих сторонах ярма с помощью подпруги (ремень, бегущий через спину и под брюхом). Неточная реконструкция римской упряжи привела к ошибочному, но многие десятилетия широко распространенному заключению, что это было очень неэффективное устройство, поскольку оно душило животное, так как нагрудный ремень имел тенденцию задираться.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Сравнение разных видов упряжи и тягловой мощности

Новое сообщение ZHAN » 29 окт 2022, 15:00

Десятилетиями во многих текстах появлялось заявление, что античная упряжь не годилась для выполнения тяжелой полевой работы из-за слишком высокой точки тяги и удушающего эффекта, создаваемого горловым ремнем. Это заключение базировалось на экспериментах с реконструированной упряжью, проведенных в 1910 году французским офицером Ришаром Лефевромде Нётте (1856–1936), которые он описал в своей книге «La Force Motrice a travers les Ages». Полученные им результаты были приняты не только учеными классической эпохи, но и ведущими учеными двадцатого века, занимавшимися техническими инновациями.

Но эти эксперименты базировались на ошибочной реконструкции: новые опыты, проведенные Жаном Спратом в 70-х годах с правильно воссозданным спинным ярмом (помещалось прямо за лопатками и пристегивалось грудными ремнями) не показали никакого удушающего эффекта. Такая упряжь хорошо работала, когда две лошади тащили груз почти в тонну (Spruytte 1977). Так была опровергнута гипотеза, что «классические культуры «блокировались» неудачной системой упряжи для животных».

Но в своих тестах Спрат использовал легкую повозку девятнадцатого века (куда легче, чем римская телега) и поэтому, даже если игнорировать разницу в размерах лошадей, его эксперименты не полностью воспроизводят условия, существовавшие два тысячелетия назад. В любом случае, поскольку Кодекс Феодосия (439 год) накладывал лимит веса (500 кг) на движимые лошадьми телеги, то «выглядит определенным, что римляне осознавали мучение, причиняемое лошадям, когда они тащили тяжелые грузы».

Подгрудная упряжь, появившаяся в Китае не позже чем при ранней династии Хань, определяла точку тяги слишком далеко от самых мощных грудных мышц животного. Тем не менее такая форма распространилась по Евразии, достигла Италии уже в V веке, вероятнее всего, с пришедшими остготами, и Северной Европы на 300 лет позже. Но понадобилось другое китайское изобретение, чтобы превратить лошадей в превосходных рабочих животных. Хомутовая упряжь была впервые использована в Китае в I веке до н. э. в виде мягкой подкладки под твердое ярмо, постепенно она превратилась в единый компонент. К V веку н. э. ее простой вариант появился на фресках в Дуньхуане, а филологические свидетельства дают нам понять, что к IX веку хомут добрался до Европы, где распространился повсюду примерно за три столетия и оставался в основном неизменным еще семьсот лет, до момента, когда животных начали заменять машины. Однако хомут кое-где применяется на работающих лошадях в Китае, но их становится все меньше и меньше.
Изображение
Подгрудная упряжь, воспроизведена по иллюстрации из Encyclopedic (Diderot and D'Alembert 1769–1772). Она использовалась для легких работ вплоть до XX века

Стандартная хомутовая упряжь состоит из единой овальной деревянной (позже также металлической) рамы (то есть собственно хомута), сделанной так, чтобы она удобно ложилась на плечи лошади, часто с подушечкой-подкладкой. Тягловые веревки соединяются с хомутом прямо над лопатками лошади. Движения животного контролируются с помощью узды, металлический мундштук вставляется лошади в рот и крепится к поводьям и оголовью. Хомут обеспечивал желаемый, то есть малый угол тяги и позволял прилагать значительное усилие с помощью мощных грудных и плечевых мускулов животного. Он также позволял эффективно связывать лошадей в один или два ряда для исключительно тяжелых работ.

Эффективная упряжь была не единственным условием превосходной работоспособности лошадей, и поэтому ее введение не стало причиной сельскохозяйственной революции. Занятых на тяжелых работах лошадей кормили зерном, которое обходилось недешево, и они нуждались в сравнительно дорогой упряжи и подковах, в то время как более слабых и медленных волов можно было содержать только на соломе и мякине и запрягать в ярмо.

Подковы представляли собой узкие U-образные пластинки металла, прилегающие к краю копыта и прибиваемые гвоздями, которые входят в лишенную чувствительности роговую стенку копыта. Их использование предотвращает быстрое стирание мягкой ткани копыта, а также улучшает сцепление с почвой и увеличивает прочность копыта. Все это было особенно важно в холодном и сыром климате западной и северной Европы. Греки не знали подков, они обували на копыта своих лошадей кожаные сандалии, набитые соломой. Римляне делали подковы, но их soleae ferreae прикреплялись зажимами и шнуровкой, а подковы с гвоздями широко распространились только к IX веку.

Вальки, прикрепленные к постромкам и связанные друг с другом, а затем пристегнутые к полевым инструментам, уравновешивали натяжение при неравномерной тяге. Они облегчали задачу управления животными и позволяли запрячь четное или нечетное их количество. Лошади также отличались лучшей выносливостью (работая 8-10 часов в день по сравнению с 4–6 для крупного рогатого скота) и жили дольше, и хотя те и другие начинали работать в возрасте 3–4 лет, волы проживали часто только 8-10 лет, а лошади обычно 15–20. И в завершение, анатомия лошадиной ноги дает животному уникальную возможность на самом деле полностью исключать энергетические затраты в стоячем положении. У лошади есть очень мощная поддерживающая связка, идущая позади берцовой кости, и пара сухожилий (поверхностный и глубокий пальцевые сгибатели), которые могут «запирать» ногу без участия мускулов. Это позволяет животному отдыхать, даже дремать стоя, почти не затрачивая энергию, и тратить очень мало энергии на выпасе. Все другие млекопитающие расходуют на 10 % больше энергии в стоячем положении по сравнению с лежачим.

Даже более мелкие и плохо запряженные животные обеспечивают серьезную поддержку. 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.
Изображение
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. 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.

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. 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.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Re: Энергия и цивилизация

Новое сообщение ZHAN » 30 окт 2022, 14:57

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. 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, 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, 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.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Орошение

Новое сообщение ZHAN » 31 окт 2022, 18:49

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. 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.

Орошение с помощью гравитации – каналы, пруды, резервуары, дамбы – не требует подъема воды и поэтому характеризуется самыми низкими энергетическими затратами. Но в речных долинах с минимальным градиентом потока и на широких равнинах всегда было необходимо поднимать большие объемы поверхностной или подземной воды. Обычно приходилось одолевать низкие насыпи, но часто требовалось справиться с крутыми берегами или стенками глубокого колодца. Неизбежная неэффективность, отягченная грубым сочетанием движущихся частей и дефицитом смазочных материалов, усложняла задачу. Ирригация, движимая мускулами человека, была тяжелой ношей даже там, где утомительная работа считалась нормой. Много творческой энергии ушло на то, чтобы придумать механические устройства, использующие труд животных или силу водяного потока, чтобы облегчить эту задачу, и просто для того, чтобы хоть как-то поднять воду на нужную высоту.

Впечатляющее количество разных механических приспособлений было изобретено для поднятия оросительной воды. Простейшие – черпаки, ведра или корзины из плотной ткани или плетеные – применялись для подъема воды менее чем на метр. Одно ведро, подвешенное на веревке к треноге, было немного более эффективным. Оба эти предмета использовались в Восточной Азии и на Ближнем Востоке, но старейшим методом подъема воды, который применяли повсеместно, был «журавль», называемый у арабов shaduf. Его очертания можно видеть на вавилонских цилиндрических печатях от 2000 года до н. э., его широко использовали в древнем Египте, он достиг Китая около 500 года до н. э. и в конечном итоге распространился по всему Старому Свету. «Журавль» в основе своей – длинный шест, опирающийся на перекладину как рычаг, его было легко изготовить и ремонтировать.

Ведро на веревке свисало с более длинного плеча «журавля», а к более короткому крепился либо камень, либо кусок сухой земли. Эффективная высота подъема составляла обычно 1–3 метра, но последовательное развертывание нескольких таких устройств (от 2 до 4 уровней) было обычным делом на Ближнем Востоке. Один человек мог поднять около 3 м3/ч на высоту 2–2,5 метра. Вытягивание веревки очень утомительно, но поворачивание архимедова винта (римская cochlea, арабский tanbur), чтобы вращалась деревянная спираль внутри цилиндра, было еще более трудным и обеспечивало только небольшой подъем (25–30 см). Колеса с лопатками обычно использовались в Азии. Китайские водяные лестницы («драконий хребет», long gu che) действовали как ленточные водоподъемники на деревянных квадратных платформах с маленькими дощечками, цеплявшими зубчатые колеса, и формировали бесконечную цепь, поднимая воду по деревянному желобу. В ведущее колесо был вставлен горизонтальный шест, приводимый в движение двумя или более работниками. Некоторые лестницы приводились в движение ручными рычагами или с помощью шагавших по кругу животных.
Изображение
Гравюра XIX века, изображающая египетского крестьянина, который использует shaduf

Все приведенные устройства всегда получали энергию либо от животных, либо от текущей воды. Подъемник из веревки и ведра, широко распространенный в Индии (monte или charsa), работал с помощью одной или двух пар волов, шагавших вниз по уклону, одновременно поднимая кожаный мех, прикрепленный к длинной веревке. Бесконечная цепь из глиняных горшков на двух петлях веревки, движущаяся сверху вниз через деревянный барабан, чтобы зачерпнуть воду снизу и вылить в желоб сверху, использовалась уже древними греками. Это устройство было известно под арабским названием saqiya и широко распространено в Средиземноморье. Когда энергию ему давало единственное животное с завязанными глазами, ходящее по кругу, оно обеспечивало подъем воды из колодцев глубиной менее 10 метров со скоростью ниже 8 м3/ч. Улучшенная египетская версия, zawafa, доставляла воду с большей производительностью (до 12 м3/ч из колодца в 6 метров глубиной).
Изображение
Древняя китайская машина «драконий хребет» действовала благодаря крестьянам, которые держались за шест и переступали по ступицам, прикрепленным к оси. Взято из иллюстрации поздней династии Мин

Noria, другое устройство, широко использовавшееся как в мусульманских странах, так и в Китае (hung che), включало глиняные сосуды, бамбуковые трубки или металлические ведра, прикрепленные к ободу единственного колеса. Через шестерни колесо приводилось в движение ходящими по кругу животными, а колесо с лопаточками – водным потоком. Необходимость поднимать ведра еще на один радиус колеса выше уровня приемного желоба оборачивалась значительным снижением эффективности. Этот недостаток был устранен в египетской tabliya. Улучшенное устройство, приводимое в движение волами, представляло собой двустороннее цельнометаллическое колесо, которое зачерпывало воду на внешнем краю и выливало ее в центре в уходящий вбок желоб. Сравнение типичных потребностей в мощности, параметров подъема и часовой производительности традиционных водоподъемников четко показывает пределы производительности человека.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Re: Энергия и цивилизация

Новое сообщение ZHAN » 01 ноя 2022, 18:55

Потребности в мощности, параметры подъема и часовая производительность традиционных водоподъемников
Изображение
Примечание: энергетические затраты рассчитаны, исходя из средней потребляемой мощности в 60 Вт для человека и 350 Вт для тягловых животных.

Энергетические затраты в случае ирригации с помощью человека были запредельно высокими. Работник мог сжать гектар пшеницы косой за восемь часов, но ему бы потребовалось три месяца (8 ч/сут.), чтобы поднять половину воды, нужной для этого гектара, всего на один метр из прилегающего канала или ручья.

Из-за больших вариаций реакции разных злаков на полив нельзя делать обобщения по поводу энергоотдачи традиционного орошения. Большая разница существует не только между видами растений, она зависит от времени, когда доступна вода (арахис, например, мало чувствителен к временной нехватке воды, а кукуруза сильно уязвима).

Реалистичные примеры показывают, что энергоотдача может быть десятикратной или даже выше.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Энергоотдача при орошении пшеницы

Новое сообщение ZHAN » 02 ноя 2022, 19:01

Единственный конкретный расчет демонстрирует значительную энергоотдачу традиционной ирригации. Полевые исследования показали, что урожай озимой пшеницы падает вдвое, если нехватка годовых осадков в 20 % концентрируется в критическом периоде цветения. Хорошая жатва времен поздней династии Цин в 1,5 т/га могла таким образом снизиться на 150 кг на типичном маленьком поле в 0,2 га. Предположив, что нехватка 10 см дождя требует при орошении 200 т воды, и учитывая, что орошение обычного поля с помощью гребней и борозд имело эффективность в 50 % (из-за испарения и утечки), реальный объем воды из канала должен быть в два раза больше. Подъем 400 тонн воды менее чем на один метр с помощью водяной лестницы, движимой двумя крестьянами, потребовал бы около 80 часов и около 65 МДж дополнительной энергии пищи, в то время как увеличенный урожай пшеницы мог содержать (после вычитания примерно 10 % семян для посева и потерь при хранении) около 2 ГДж пригодной к употреблению энергии. Поэтому водяная лестница могла обеспечить в 30 раз больше энергии пищи, чем ушло на работу с ней.

По контрасту, для некоторых проектов инков возврат энергии мог быть низким. При орошении с помощью ирригации не нужно поднимать воду, но выкапывание длинных и широких каналов (главные русла до 10–20 метров шириной) простыми инструментами в каменистой породе требовало большого объема труда. Главный оросительный канал между Парку и Пикуй тянулся на 700 км, чтобы поливать пастбища и поля, и испанцы-конкистадоры были поражены, увидев тщательно прорытые каналы, ведущие к отдельным полям кукурузы. Все главные ирригационные проекты требовали тщательного планирования и контроля работ, чтобы сохранить нужный уклон, а также большого количества работников. Вознаграждение – то есть дополнительная энергия от политых злаков, превосходящая огромные вложения труда, – было очевидным образом отложено на много лет, даже десятилетий. Только мощная центральная власть имела возможность перемещать ресурсы между разными частями страны, чтобы предпринимать такие программы общественного строительства.

Во многих случаях рациональное водопользование, ведущее к более высоким урожаям, включало орошение полей, но некоторые сельскохозяйственные общества были вынуждены осуществлять и противоположный процесс.

Во многих регионах постоянное земледелие было бы немыслимым без отведения лишней воды. Император Ю (2205–2198 гг. до н. э.), один из семи великих мудрецов доконфуцианской эпохи, занял место в китайской истории в первую очередь благодаря умелому плану и героической деятельности по длительному отводу паводковых вод.

Майя и сменявшие друг друга обитатели Мексиканского нагорья практиковали продвинутые формы земледелия, включавшие водопользование от простого террасирования и весеннего полива до сложных дренажных систем и расположенных на возвышенности полей.

Уникальная разновидность культуры дренирования эволюционировала за много столетий в китайской провинции Гуандун. Интенсивно возделываемые дамбы здесь перемежались прудами, населенными несколькими разновидностями карпа. Использование органических отходов в качестве удобрений – человеческих и свиных экскрементов, травы, водорослей, ила из прудов – обеспечивало высокие урожаи сахарного тростника, риса, многочисленных овощей и фруктов, рост шелковицы для шелкового червя и размножение рыбы в больших количествах.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Внесение удобрений

Новое сообщение ZHAN » 03 ноя 2022, 20:19

Атмосферный CO2, а также содержащиеся в воде углерод и водород формируют основу растительной ткани в виде углеводов. Но и другие элементы абсолютно необходимы для фотосинтеза, и в зависимости от того, в каком количестве они нужны, они делятся на макроэлементы и микроэлементы. Последние более разнообразны, в их число входят в первую очередь железо, медь, сера, кремний и кальций.

Макроэлементов всего три: азот, фосфор и калий (N, Р и К), при этом азот – наиболее важный, он содержится во всех энзимах и белках, и именно его скорее всего будет не хватать в постоянно возделываемой почве. Урожай пшеницы в 1 т/га (типичен для Франции или США около 1800 г) забирает из почвы по 1 кг кальция и магния (Са и Mg), 2,5 кг серы (S), 4 кг калия, 4,8 кг фосфора и 20 кг азота.

Дождь, пыль, выветривание и органические останки в большинстве случаев восполняют потерю фосфора, калия и микроэлементов. Но постоянное выращивание растений без внесения удобрений вызывает дефицит азота, а поскольку именно от азота во многом зависит размер зерна и содержание в нем белка, то эта нехватка приведет к задержке роста, малым и низкокачественным урожаям. В рамках традиционного земледелия проблему можно решить лишь тремя способами: прямо вносить в почву все части растений, которые не нужны, то есть вспахивать, оставив на поле солому и стебли, не пошедшие на фураж; вносить в почву различные органические материалы, чаще всего (обычно подвергшиеся гниению) мочу и фекалии человека и животных; культивируя бобовые, чтобы увеличить содержание азота в почве для дальнейшей посадки других растений.

Солома злаковых являлась главным потенциальным источником азота, но ее прямое использование было ограничено. В отличие от современных растений с короткими стеблями, традиционно выращиваемые разновидности приносили больше соломы, с соотношением солома/зерно как 2 к 1. Вспашка через такую растительную массу вызвала бы сложности у большинства животных, но такая ситуация почти никогда не возникала. Только небольшая часть растительного материала возвращалась прямо в почву, поскольку он требовался в качестве корма для скота, для изготовления подстилок и крыш, а также как топливо. Но в богатых деревом регионах солому и стебли часто просто сжигали на полях, почти полностью теряя содержащийся в них азот.

Переработка урины и экскрементов за столетия была доведено до совершенства в Европе и Восточной Азии. В китайских городах использовалась большая часть (70–80 %) отходов человеческой жизнедеятельности. Схожим образом, почти все выделения в Эдо (современный Токио) в 1650-х шли в дело. Но полезность таких отходов ограничена их доступностью и низким содержанием питательных веществ, а практика их переработки влечет за собой много однообразного, тяжелого труда. Даже до потерь, неизбежных при хранении и разных операциях, биологические отходы человека дают в год всего 3,3 кг азота на душу населения. Сбор, хранение и доставка материала на окружающие город поля сформировали масштабную и довольно пахучую индустрию, которая существовала даже в Европе большую часть XIX века, до того, как появилась канализация. По оценкам исследователей, в 1869 году Париж выдавал каждый год около 4,2 Мт азота, около 40 % из лошадиного навоза и 25 % из человеческих фекалий. В конце XIX века около половины городских отбросов собиралось и промышленным образом перерабатывалось, чтобы получать сульфат аммония.

Использование много более изобильных отходов от животных, для чего требовалась чистка конюшен и стойл, жидкая ферментация или компостирование смешанных отходов перед тем, как отправить их на поля, и сама доставка – все это отнимало еще больше времени. И поскольку в большинстве разновидностей навоза содержалось всего 0,5 % азота, а в процессе переработки некоторое количество еще и терялось, то требовались огромные объемы этого материала, чтобы повысить урожаи. Во Фландрии XVIII века в среднем вносили по 10 т/га, иногда до 40 т/га навоза, человеческих отходов, жмыха и пепла, а типичное значение для предреволюционной Франции составляло 20 т/га. Детальные подсчеты для Китая 1920-х показывают среднюю величину по стране выше 10 т/га, а для маленьких ферм на юго-западе – почти 30 т/га.

В качестве удобрения в традиционном земледелии использовались все подходящие органические материалы. De agri cultura Катона упоминает голубиный, козий, овечий, коровий «и все другие виды помета», а также компосты из соломы, мякины, стеблей бобов, шелухи, диких растений и дубовых листьев. Римляне знали, что ротация злаковых культур с бобовыми (они полагались на люпины, бобы и вику) помогает увеличить урожай. Азиатская практика применения органики была даже более эклектичной, использовались как материалы с высоким содержанием азота (жмых масличных, остатки рыбы), так и почти его лишенные (ил из каналов и прудов). По мере того как росли города, пищевые отходы, в первую очередь растительные, становились новым источником удобрений.

Природным материалом с максимальным содержанием азота (около 15 % в лучших залежах) является гуано, птичий помет, сохранившийся в сухом климате островов у побережья Перу. Испанцы-завоеватели были впечатлены тем, как этот материал использовали инки. Импорт в США начался в 1824 году, в Англию в 1840-м, в 1850-е он быстро вырос, но к 1872 году экспорт из самых богатых месторождений, с островов Чинча, закончился. После этого чилийские нитраты стали самым важным источником азота для всего мира, по мере того как сельское хозяйство проходящих стадию индустриализации стран начало получать топливо, металлические инструменты, машины и неорганические удобрения.

Фактический состав удобрений сильно варьировался в зависимости от доли навоза (очень высокой с животными в загонах, пренебрежимо малой в случае со свободно пасущимися), отношения к использованию человеческих отходов (от запрета до рутинного применения) и интенсивности земледелия. Любые теоретические оценки содержания азота отстоят очень далеко от его конечного вклада в урожай. Причина в высоких потерях (большей частью через испарение аммиака и выщелачивание в грунтовые воды) в процессе выделения, собирания, компостирования, доставки и окончательного потребления азота растениями. Эти потери, обычно в две трети от изначального содержания азота, только увеличивались при необходимости использовать громадное количество органических отходов. Вследствие этого во всех интенсивных традиционных сельскохозяйственных обществах много тяжелого труда неизбежно посвящалось собиранию, ферментированию, транспортировке и внесению органических отходов.

«Зеленый навоз» эффективно применялся в Европе со времен античных греков и римлян, и широко использовался в Восточной Азии. Практика эта в основном опиралась на азотфиксирующие бобовые растения, изначально на вику (Astragalus, Vicia) и клевер (Trifolium, Melilotus), позже на люцерну (Medicago sativa). Бобовые могут фиксировать до 100–300 кг азота на гектар в год, и когда они ротируются с другими культурами (обычно сажаются в качестве зимнего растения в более мягком климате), они добавляют за три-четыре месяца, после которых начинается вспашка, 30–60 кг азота в почву, достаточно, чтобы посаженные следом зерновые или масличные дали хороший урожай.

Более высокая плотность популяции обычно вынуждает сажать съедобные растения даже в зимние месяцы. Эта практика неизбежно уменьшает содержание азота в почве и снижает урожаи. В краткой перспективе она может обеспечить энергетическое преимущество, поскольку дает добавочное количество углеводов и жиров. Но в долгой перспективе внесение достаточного количества азота в почву – настолько важная задача, что интенсивное сельское хозяйство не может существовать без азотфиксирующих бобовых, и приходится сажать их вместо съедобных растений. Эта желаемая практика, повторяемая каждый год или при более долгой последовательности севооборота, представляет, возможно, лучший пример энергетической оптимизации в традиционном земледелии. Ничего удивительного, что она формирует ядро всех традиционных систем сельского хозяйства, опирающихся на сложный севооборот, но только между 1750-м и 1880-м годами стандартный севооборот, включающий бобовые несъедобные растения (например, норфолкская четырехлетняя последовательность пшеницы, репы, ячменя и клевера) широко распространился по Европе и по меньшей мере утроил скорость симбиотической фиксации азота, что обеспечило надежный рост урожая съедобных растений.

Исследователи признают этот поворот по-настоящему эпохальным и называют его сельскохозяйственной революцией:

«Хотя продвижение вперед совершалось на широком фронте и стало результатом многих небольших изменений, был один невероятно значимый прорыв: всеобщее признание важности бобовых и последующее увеличение поставок азота. Ничего фантастического не будет в предположении, что эта обычно не замечаемая инновация по важности была сравнима с паровой машиной в экономическом развитии Европы в период индустриализации».

Другие ученые показывают сравнительные данные в сельском хозяйстве Англии в 1300 и 1800 годах, или документируют то, как изменения, начавшиеся с 1650-х, обеспечивали все более разнообразный и питательный рацион и как эти улучшения в питании работника привели к лучшей продуктивности, постоянной занятости и росту благосостояния людей.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Разнообразие культурных растений

Новое сообщение ZHAN » 04 ноя 2022, 22:02

Современное земледелие характеризуется доминированием монокультур, ежегодной посадкой одних и тех же злаков, и это отражает региональную специализацию включенного в коммерческую систему сельского хозяйства. Но повторяющееся культивирование одного вида имеет высокие энергетические и экологические издержки. Требуются удобрения для возмещения израсходованных питательных веществ, химикалии для истребления паразитов, которые процветают благодаря изобилию одинаковой пищи. Пропашные культуры, такие как кукуруза, оставляют большую часть почвы под дождем, пока не разрастутся, что ведет к значительной эрозии, когда их сажают на склонах. Постоянная культивация риса на затапливаемых почвах, в которых не так много кислорода, постепенно снижает их качество.

Долгий опыт научил многих земледельцев древности, какие угрозы несет выращивание монокультуры. И по контрасту, ротация злаковых и бобовых или возобновляет азот в почве или по меньшей мере облегчает использование ресурсов этой самой почвы. Культивация разнообразных зерновых, клубней, масличных и волокнистых растений снижает риск общего неурожая, уменьшает вероятность появления неистребимых паразитов, предотвращает эрозию и поддерживает лучшее качество почвы. Схему севооборота можно выбрать так, чтобы она соответствовала климату и почве, а также удовлетворяла особым пищевым предпочтениям; севооборот крайне желателен с агрономической точки зрения, но там, где в течение одного года выращивается более одного вида растений, такая практика, очевидно, требует большего труда. В регионах с сухими сезонами необходимо орошение, а при интенсивном возделывании нескольких культур, когда три или даже четыре разных вида выращиваются каждый год на одном и том же поле, не обойтись без значительного объема удобрений. Там, где два или более растения занимают одно и то же поле в одно и то же время (уплотнение культур), трудовые затраты могут быть еще выше. Но главное преимущество такого вида земледелия – возможность кормить большее количество людей с того же участка земли.

Разнообразие традиционных культур и вариантов севооборота неисчислимо. Например, исследование китайского сельского хозяйства дало нам изумительную цифру в 547 систем земледелия в 168 локациях. Но очевидны несколько ключевых общих моментов. Ничто не может быть более заметным, чем уже упомянутая почти глобальная практика связывания бобовых со злаковыми. Помимо вклада в плодородие почвы и высокого содержания белка, некоторые бобовые, в первую очередь соя и арахис, также дают пригодное в пищу масло, игравшее важную роль в традиционном питании. Жмых, компактные блоки из семян, остающиеся после того, как масло выжато, становился либо высокопротеиновым кормом для домашних животных, либо отличным органическим удобрением.

Второй общий момент мы уже отмечали: ротация «зеленого навоза» и пищевых культур занимает важное место в любом интенсивном традиционном земледелии. Третий признак – севооборот отражает желание получать и волокна наряду с углеводами (зерна, клубни) и масличными культурами. Вследствие этого традиционное китайское сельское хозяйство включало многочисленные схемы ротации пшеницы, риса и ячменя с соевыми бобами и арахисом и кунжута с хлопком и джутом. Помимо основных злаков (пшеница, рожь, ячмень, овес) и бобовых (горох, чечевица, бобы), европейские крестьяне культивировали лен и коноплю, чтобы получать волокна. В число культурных растений майя входили три основы земледелия Нового Света – кукуруза, бобы и тыква, – но также клубни (сладкий картофель, маниок, мексиканская репа), агава и хлопок для волокон.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Постоянство и инновации

Новое сообщение ZHAN » 05 ноя 2022, 14:11

Инерция традиционного земледелия была во многих отношениях очевидной в течение нескольких тысячелетий: посев на сухих равнинах путем ручного разбрасывания семян и ломающий спину труд по пересадке проростков риса на сырое поле; медленно двигающиеся волы в упряжке, которые тащат простой деревянный плуг; ручная жатва серпами или косами, обмолот с помощью цепов или домашних животных. Но это очевидное постоянство повторяющихся процессов скрывало многочисленные, хотя почти всегда постепенные изменения. Они варьировались от распространения лучших агрономических техник до введения новых растений.

Последнее оказывает серьезное влияние благодаря появлению новых базовых источников углеводов (кукуруза, картофель) и богатых микронутриентами овощей и фруктов. Некоторые культуры распространялись сравнительно медленно и более чем по одному маршруту. Например, огурец (Cucumis sativus) попал в Европу двумя независимыми путями, сначала (до появления ислама) по земле из Персии (в восточную и северную части Европы), а затем морем в Андалусию. Несомненно, что самое масштабное распространение новых культур последовало за появлением европейцев в Америке: всемирное признание картофеля, кукурузы, томатов, разных видов перца, пантропическая культивация ананасов, папайи, ванили и деревьев какао. Возможно, лучший способ оценить сельскохозяйственную эволюцию – взглянуть на четыре наиболее постоянных разновидности земледелия, а затем на быстрый прогресс в сельском хозяйстве Северной Америки доиндустриальной эпохи.

Исторически первым было земледелие Ближнего Востока, например египетское. Существовавшие там природные ограничения (малое количество плодородной земли и почти полное отсутствие осадков) и экстраординарные экологические условия (ежегодные разливы Нила, приносившие гарантированное количество воды и питательных веществ) в комбинации создали высокопродуктивное земледелие уже в раннединастическое время. К началу XX века, после долгого периода стагнации египетские крестьяне все еще производили наибольшее количество съедобной энергии, возможное при использовании только солнца (никакого ископаемого топлива).

Традиционное китайское земледелие является образцом восхитительно продуктивного растениеводства Восточной Азии. Оно поддерживало самое большое в мире население, находящееся в культурном единстве, и дожило практически в нетронутом виде до 1950-х. Такое постоянство дало возможность изучить традиционное земледелие современными научными методами и вынести надежные количественные оценки продуктивности.

Развитые общества Мезоамерики зависели от уникального и высокопродуктивного растениеводства, которое обходилось без плуга и тягловых животных.

Европейское сельское хозяйство эволюционировало от простого начала в Средиземноморье до быстрого прогресса в XVIII и XIX веках. Перенос его практик в Северную Америку и не имеющая прецедентов скорость сельскохозяйственных инноваций в США в XIX веке создали наиболее эффективное традиционное земледелие.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Древний Египет

Новое сообщение ZHAN » 06 ноя 2022, 15:43

Сельское хозяйство Египта додинастической эпохи, следы которого прослеживаются до 5000 лет до н. э., сосуществовало с охотой на зверей (антилоп и свиней, крокодилов и слонов), на птиц (гусей, уток), рыбной ловлей (особенно легкой на затопленном мелководье) и собиранием растений (трав, корней). Двурядные пшеница и ячмень были первыми злаками, а овца (Ovis aries) – первым животным, которое одомашнили. Посадки в октябре и ноябре следовали за отступлением вод Нила, прополка не требовала больших усилий, а время жатвы наступало через пять или шесть месяцев. Расчеты, базирующиеся на археологических данных, показывают, что земледелие додинастического Египта могло кормить до 2,6 человека с гектара обработанной земли, но более вероятно, что долгосрочный средний показатель был в два раза меньше.

Египетское сельское хозяйство всегда процветало благодаря орошению, но как в эпоху Древнего царства (2705–2205 годы до н. э.), так и в эпоху Нового царства (1550–1070 годы до н. э.), ирригация заключалась в сравнительно простых манипуляциях с ежегодным паводком. Они сводились к постройке высоких и прочных насыпей, перегораживанию дренажных каналов и разделению между собой водосборных площадей. В отличие от Месопотамии или долины Инда, здесь не было постоянных оросительных каналов из-за очень низкого градиента Нила (1 к 12 000). И первое ограниченное использование этой технологии отмечено в Фаюмской впадине при Птолемеях (после 330 года до н. э.).

Еще одним ограничивающим ирригацию фактором в династическом Египте было отсутствие эффективных водоподъемников. «Журавли», которые использовали с периода Амарны (XIV век до н. э.), годились только для полива маленьких участков земли. Приводимая в действие животными saqiya, которая требовалась для постоянного подъема больших количеств воды, появилась только при тех же Птолемеях. Поэтому в династические времена не культивировались летние злаки, имело место лишь чуть более экстенсивное выращивание зимних. Пшеница и ячмень являлись базовыми зерновыми культурами, жали их с помощью деревянных серпов с коротким зазубренным лезвием из кремня, солому срезали высоко над землей, иногда прямо под колосом. Эта практика, также широко распространенная в средневековой Европе, делала жатву более легкой, упрощала транспортировку и обмолот. В сухом климате Египта стоящие стебли можно было срезать позже, когда они понадобятся для прядения, изготовления кирпичей или в качестве топлива, ну а жнивье подъедали домашние животные.
Изображение
Земледельческие сцены Древнего Египта времени 18-й династии (Новое царство). Гробница Унсу в Восточных Фивах (Corbis)

Рисунки из египетских гробниц оживляют для нас сцены из того периода. Например, в гробнице Унсу мы видим, как крестьяне мотыжат, разбрасывают семена, жнут серпами и несут зерно в корзинах, чтобы смолоть его с помощью волов. Надписи из гробницы Пахери красноречиво выражают энергетические ограничения и условия того времени. Надзиратель бьет работников палкой, заявляя: «А ну шевелитесь, вода поднимается и вот-вот доберется до тюка». Их ответ: «Солнце жжет! Может быть солнце возьмет цену ячменя в рыбе!» – точно отражает и их утомление и знание о том, что зерно, уничтоженное наводнением, можно компенсировать рыбой.

И мальчик, подгоняющий волов, пытается ободрить их: «Молотите для себя, молотите для себя… Мякина, чтобы съесть вам самим, а ячмень для ваших хозяев. Не позволяйте усталости овладеть вашими сердцами! Усталость остужает». Помимо мякины, волам давали солому от пшеницы и ячменя и позволяли пастись на траве заливных равнин и на посадках вики. По мере того как культивация становилась все более интенсивной, скот сезонами водили пастись в болота дельты. Для пахоты волов запрягали в двойное головное ярмо, комья земли разбивали деревянными мотыгами и колотушками, а разбросанное зерно втаптывали в землю овцы. Записи времен Древнего царства говорят не только о большом количестве волов, но и о значительных стадах коров, ослов, овец и коз.

Реконструкция демографической истории Египта показывает плотность населения в долине Нила от 1,3 чел./га пахотной земли около 2500 лет до н. э. до 1,8 чел./га в 1250 году до н. э., и 2,4 чел./га во время уничтожения римлянами Карфагена (149–146 годы до н. э.). Под управлением Рима объем обрабатываемой земли составлял около 2,7 Мга, и 60 % находилось в дельте Нила. Эта территория могла произвести в 1,5 раза больше продуктов, чем требовалось для ее населения в 5 миллионов. Излишки имели большое значение для процветания расширяющейся Римской империи: Египет был ее крупнейшей житницей. Позже египетское сельское хозяйство пришло в упадок, начался период стагнации.

Даже совсем недавно, во втором десятилетии XIX века, в стране обрабатывали в два раза меньше земли, чем при римлянах. Но из-за более высоких урожаев эта земля поддерживала в два раза больше людей, чем та, что в древности кормила и собственных жителей, и обитателей других земель. Продуктивность резко выросла только с распространением постоянной ирригации после 1843 года, когда первые плотины на Ниле обеспечили достаточный приток воды, чтобы наполнить каналы. Показатель одновременного выращивания разных культур вырос с 1,1 в 1830-х годах до 1,4 в 1900-м, а в 1920-х превысил 1,5. Земледелие все еще существовало благодаря силе животных, но с помощью неорганических удобрений феллахи кормили шесть человек с каждого гектара обработанной земли.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Китай

Новое сообщение ZHAN » 07 ноя 2022, 13:41

Императорский Китай видел долгие периоды хаоса и стагнации, но его традиционное земледелие было значительно более инновационным, чем египетское. Как и везде, на ранних стадиях сельское хозяйство не было полностью интенсивным. До III столетия до н. э. не существовало масштабного орошения, практически не применялись севооборот и совместное выращивание культур. Сухолюбивое просо на севере и влаголюбивый рис в бассейне Янцзы были доминирующими злаками. Свиньи стали первыми одомашненными животными, самые ранние свидетельства о них датируются 8 тыс. лет назад. Причем свиньи всегда были самыми многочисленными домашними животными, но упоминания о навозе появляются только после 400 года до н. э.

К тому времени, когда Египет обеспечивал зерном Римскую империю (династия Хань, 206 год до н. э. – 220 год н. э.), китайцы придумали несколько инструментов и практик, которые в Европе и на Ближнем Востоке появились только столетия, если не тысячелетия спустя. В их число входили в первую очередь железный отвальный плуг, хомут для лошадей, сеялки и вращающиеся веялки для зерна. Все эти вещи стали широко использоваться уже при ранней династии Хань (207 год до н. э. – 9 год н. э.). Возможно, наиболее важным было всеобщее применение отвального плуга из чугуна.

Массово изготавливаемые плуги из нехрупкого металла (литье было отработано к III столетию до н. э.), расширили возможности культивации, облегчив самую тяжелую работу. Пусть такой плуг получался тяжелее, чем деревянный, зато он создавал меньше трения и тащить его могло одно животное даже в сырой глинистой почве. Многотрубочные сеялки снизили потери зерна, неизбежные при ручном посеве, а приводимые в движение ручкой веялки сильно сократили время, необходимое для очищения обмолоченного зерна. Эффективный хомут для лошади не внес больших изменений в полевые работы, поскольку на бедном Севере менее требовательные волы остались самым распространенным тягловым животным (лошадям требовался корм гораздо лучшего качества), и только азиатский буйвол, запряженный в шейное ярмо, мог использоваться на сырых полях юга.

Другие династии не могут сравниться с Хань в отношении фундаментальных изменений в земледелии. Последующий прогресс был медленным, а после XIV века сельское хозяйство вошло в долгий период стагнации. Повышение урожая зерна между династиями Мин (1368–1644) и Цин (1644–1911) наполовину обеспечивалось увеличением обрабатываемой территории, а наполовину возросшими трудозатратами – в первую очередь на орошение и удобрение. Более качественные семена и новые злаки вроде кукурузы принесли небольшой прогресс в отдельные регионы.

Без сомнения, наиболее важное и долговременное влияние на интенсификацию сельского хозяйства в Китае оказало создание и поддержание обширных и эффективных ирригационных систем. Древность этих систем лучше всего показывает тот факт, что почти половина из них, работавшая к 1900 году, была построена до 1500-го. Самая известная, ирригационная система Дуцзянъянь в Сычуане, чьи тихие воды обеспечивают выращивание пищи для десятков миллионов людей, существует с III столетия до н. э. Русло реки Миньцзянь было рассечено в том месте, где она входит на равнину, и впоследствии потоки не раз делились снова с помощью насыпей из камня.

Дальше воду направили в боковые каналы, где ее поток регулировался дамбами и плотинами. Корзины из плетеного бамбука, наполненные камнями, стали главным строительным материалом. Углубление и ремонтные работы на протяжении периодов низкой воды продержали оросительную систему в рабочем состоянии более 2000 лет. Создание и непрестанная поддержка таких масштабных ирригационных систем (точно так же как создание и углубление длины каналов для прохода судов) требовало долгосрочного планирования, масштабной мобилизации труда и громадных инвестиций. Ничто из этого невозможно без эффективной и сильной центральной власти на обширных территориях. Существовала очевидная синергетическая связь между впечатляющими крупномасштабными проектами водопользования в Китае и ростом, совершенствованием и долгим существованием сложной иерархической бюрократии в стране.

Подъем воды с помощью мускульной силы человека был утомителен и занимал много времени, энергозатраты при нем выглядели немалыми, но зато он приносил вознаграждение в виде более высоких урожаев. Когда орошение дает дополнительную воду растениям в жизненно важный период роста, то возврат полезной энергии, сосредоточенной в пище (исключая затраты на создание и поддержание ирригационных каналов), с легкостью достигает величины в 30. Создание дефицита воды во время менее важных отрезков времени может все же вернуть в 20 раз больше энергии в виде дополнительного урожая по сравнению с пищей, нужной крестьянам, приводящим в движение водяные лестницы.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Энергоотдача китайского орошения

Новое сообщение ZHAN » 08 ноя 2022, 19:02

Полевые исследования показали, что урожай озимой пшеницы уменьшится наполовину при нехватке воды в 20 % за год, если эта нехватка придется на ключевой период цветения. Хорошая жатва поздней Цинь в 1,5 т/га таким образом упала бы на 150 кг с типичного поля в 0,2 га. Чтобы ликвидировать дефицит в 10 см дождя с помощью орошения, необходимо 200 тонн воды, но реальное поступление из канала должно вдвое превышать эту массу. Причина в том, что эффективность орошения, доля подведенной воды, на самом деле использованной растениями, составляет обычно 50 % в случае простого полива по бороздам. Вторая половина воды теряется из-за просачивания в почву и испарения. Подъем 400 тонн воды с помощью лестницы с двумя крестьянами потребует, если высота менее 1 метра, около 80 часов. Подобная работа обойдется в около 65 МДж дополнительной энергии пищи, а увеличенный урожай пшеницы будет содержать (после того как мы уберем 10 % на посевные семена и на потери хранения) около 2 ГДж перевариваемой энергии. Следовательно, водяная лестница позволяет вернуть примерно в 30 раз больше энергии, чем было потрачено на нее.

В рисоводческих регионах Китая внесение навоза животных и отходов человека составляло в среднем 10 т/га в конце XIX и начале XX века. Огромные количества органических отбросов собирались в малых и больших городах и перевозились в сельскую местность, создавая развитую транспортную сеть. Высокая интенсивность использования навоза в Китае вызывала восхищение у путешественников из Европы, которые (что очень любопытно) не осознавали, насколько это похоже на то, что происходило у них дома несколько раньше.

Но никакая другая культура не превзошла высочайшие известные показатели применения органических отходов для поддержания интенсивного земледелия в районе дамб и прудов провинции Гуандун в Южном Китае, где использовали от 50 до 270 тонн свиных и человеческих экскрементов на гектар. Внесение навоза и других материалов, от куколок шелкопряда до ила из каналов и прудов, от травы до жмыха, еще больше увеличивало затраты труда на собирание, ферментирование и распределение этих материалов. Ничего удивительного, что по меньшей мере 10 % всего труда в традиционном китайском земледелии уходило на возню с удобрениями и на Северо-Китайской равнине интенсивное внесение удобрения под пшеницу и ячмень было самой затратной по времени работой как для человека (приближаясь к одной пятой), так и для животных (около одной третьей). Но подобное вложение приносило хорошую отдачу: возврат полезной энергии составлял обычно более 50.

Общая отдача энергии пищи в традиционном земледелии Китая не была столь высокой даже во время его пиковой продуктивности в первые десятилетия XX века. Главной причиной являлась минимальная механизация сельского хозяйства, что означало постоянное использование труда человека. Обилие количественной информации практически обо всех аспектах традиционного сельского хозяйства страны в 20-30-х годах позволяет описать систему в деталях и сделать точные энергетические расчеты. Поля большей частью были очень маленькими (около 0,4 га) и находились в пяти или десяти минутах ходьбы от крестьянского дома. Почти половина земли орошалась, четверть занимали террасированные поля.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Полезная энергоотдача от внесения удобрений

Новое сообщение ZHAN » 09 ноя 2022, 22:52

Хороший урожай озимой пшеницы при династии Цинь в 1,5 т/га требовал около 300 часов труда человека и около 250 часов труда животных. Внесение удобрений составляло соответственно 17 % и 40 % от этих величин. Я предполагаю, что 10 тонн удобрений, внесенных на гектар, содержали только 0,5 % азота. Неизбежные потери при вымывании и испарении приводили к тому, что лишь половина добиралась до злаков. Каждый килограмм азота обеспечивал получение дополнительно 10 кг зерна. По сравнению с неудобренным полем, прирост урожая составлял по минимуму 250 кг зерна. Не более чем 3–4% добытого зерна уходило на корм животным. После молотьбы из зерна получали как минимум 200 кг муки, или около 2,8 ГДж энергии пищи, при около 40 МДж вложений в виде энергии пищи при труде человека. Возврат полезной энергии от удобрений таким образом составлял порядка 70, впечатляющее соотношение выгода/издержки.

Более 90 % засаженной территории занимали зерновые, менее 5 % – сладкий картофель, 2 % – волокнистые культуры, 1 % – овощи. Только в одной трети из всех хозяйств севера был вол, и менее трети хозяев на юге могли похвастаться буйволом. Выращивание растений требовало тягловой работы (90 % для риса, 70 % для пшеницы), но за исключением вспашки и боронения, сельское хозяйство Китая полагалось почти исключительно на человеческий труд. И волы, и буйволы получали очень мало зерна, поэтому энергоотдачу можно рассчитывать с учетом затрат только человеческого труда. Неорошенные пшеничные поля на севере давали не более 1 т/га, производство этого зерна требовало более 600 часов труда, и урожай возвращал от 25 до 30 единиц пищевой энергии немолотого зерна на каждую единицу энергии пищи, потраченной на полевые работы.

Локальные и региональные урожаи риса были весьма велики уже при династии Мин, средняя величина по стране определяется около 2,5 т/га в первые десятилетия XX века, что уступает только Японии. Около 2000 часов труда уходило, чтобы произвести такой урожай, что дает нам валовую энергоотдачу в 20–25 раз. Валовая энергоотдача для кукурузы достигала 40, но кукурузная мука никогда не относилась к любимым продуктам империи. Для бобовых (соя, горох, бобы) энергоотдача редко превышала 15, а обычно была в районе 10, и на таком же уровне она сохранялась для растительного масла из рапса, арахиса или кунжута. Зерновые обеспечивали около 90 % всей энергии пищи, потребление мяса было пренебрежимо малым (обычно только в праздники). Но такое однообразное вегетарианское питание в конечном итоге поддерживало высокую плотность населения.

Плотность населения в древнем Китае не могла сильно отличаться от значений для Египта, варьируясь от 1 чел./га в беднейших северных регионах до более чем 2 чел./га в южных рисоводческих областях. Существовали также значительные внутрирегиональные различия, например северо-восток был очень плотно заселен благодаря активной иммиграции двух первых столетий маньчжурской династии Цин, а гористые районы юга отличались малым населением. Постепенная интенсификация земледелия в комбинации со скудным питанием со временем привела к тому, что плотность населения повысилась. Реконструкции для Мин (1368–1644) и Цин (1644–1911) начинаются от 2,8 чел./га обработанной земли в 1400-м и поднимаются до 4,8 чел./га в 1600 году. Небольшое падение во время долгого процветания при императоре Цяньлуне (1736–1796) вызвано тем, что китайцы начали активно осваивать новые территории. Рост плотности населения возобновился в XIX веке, и к его концу значение достигло около 5 чел./га, выше, чем на современной Яве, и минимум на 40 % выше среднего по Индии.

Обзоры для тридцатых годов (Buck 1937) приводят среднее значение для государства 5,5 чел/га обработанной земли. Это близко к показателям Египта того же времени, но в Египте орошали всю землю и уже использовали неорганические удобрения. По контрасту, средние показатели для Китая резко снижались из-за данных для земледелия на севере, где не знали орошения. Южные рисоводческие регионы превзошли 5 чел./га уже к 1800 году, и на большей части этой территории величина превышала 7 чел./га к концу 1920-х. По сравнению с возделыванием пшеницы без орошения, возврат полезной энергии был неизменно ниже при ирригационном выращивании риса, но это компенсировалось куда большими урожаями на гектар: совместное выращивание риса и пшеницы в наиболее плодородных регионах могло кормить 12–15 чел./га.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Культуры Мезоамерики

Новое сообщение ZHAN » 10 ноя 2022, 18:49

Лишенные тягловых животных (а следовательно, и возможности пахать землю) сельскохозяйственные культуры Нового Света значительно отличались от культур Старого. Но они точно так же развили методы более интенсивного земледелия, способные поддержать впечатляюще высокую плотность населения, и одомашнили несколько растений, которые в наше время возделывают по всему миру, в первую очередь кукурузу, перец (Capsicum annuum) и томаты (Solanum lycopersicum). Наиболее важный непищевой злак, произошедший из Мезоамерики – хлопок (Gossypium barbadense). Молекулярный анализ показывает, что местом одомашнивания хлопка был Юкатанский полуостров; генный пул современных его разновидностей берет начало в Южной Мексике и Гватемале.

Тропические равнины майя и намного более сухое Мексиканское нагорье были районами величайших достижений. Хотя обитатели этих двух регионов всегда взаимодействовали между собой и везде кукуруза была основным злаком, их история в значительной степени разная. Причины упадка первой культуры остаются спорными, а вторая была разрушена испанским вторжением. Общество майя развивалось долго и постепенно до начала классического периода около 300 года. Регион, в который входили области современной Мексики (Юкатан), Гватемала и Белиз, поддерживал сложную цивилизацию до 1000 года н. э. Затем произошел один из наиболее таинственных поворотов в мировой истории, классическое общество майя распалось, а население уменьшилось от 3 миллионов в VIII веке до всего лишь 100 тысяч ко времени вторжения европейцев.

Предполагалось, что одной из причин падения цивилизации стали ошибки в обработке земли, приведшие к обширной эрозии и разрушению системы водопользования. На ранних стадиях развития майя были кочевыми земледельцами, но постепенно перешли к интенсивным формам сельского хозяйства. Обитавшие на плоскогорьях майя строили большие террасы из камня, сохранявшие воду и предотвращавшие эрозию на постоянно возделываемых склонах. Майя в низинах создавали впечатляющие сети каналов и поднимали поля над уровнем паводка, чтобы избежать сезонных затоплений. Древние огороженные поля (некоторые датируются 1400 годом до н. э.) все еще различимы на фотографиях с воздуха. Их идентификация и датирование в 1970-х годах опровергло раннюю гипотезу, что майя были ограничены подсечно-огневым земледелием.

Мексиканская котловина видела череду сложных культур, начавшуюся со строителей Теотиуакана (100 лет до н. э. – 850 г. н. э.), за которыми последовали тольтеки (960-1168), и в начале XIV века ацтеки (Теночтитлан был основан в 1325 году). Имел место длительный переход от собирания растений и охоты на оленей к оседлому земледелию. Интенсификация растениеводства посредством активного водопользования началась в эру Теотиуакана и постепенно развилась до такой степени, что ко времени испанского завоевания по меньшей мере треть населения региона полагалась на орошение в выращивании пищи.

Постоянные оросительные каналы вокруг Теотиуакана могли поддерживать около 100 тысяч человек, но наиболее интенсивная культивация в Мезоамерике опиралась на чинампы. Эти прямоугольные поля поднимались на 1,5–1,8 метра над мелкими водами озер Тескоко, Чалко и Сочимилко. При их создании использовались добытый со дна ил, остатки растений, трава и водоросли, а края обычно укрепляли с помощью деревьев. Богатая аллювиальная почва эксплуатировалась почти постоянно, всего с несколькими месяцами отдыха. Чинампы превратили непродуктивные болота в поля и сады с высокими урожаями и решили проблему заболачивания. К ним можно было добраться на лодках, и это облегчало транспортировку урожая на рынки. Обработка чинампы обеспечивала выдающийся возврат вложенного труда; высокое соотношение выгода/затраты объясняет, почему эта практика занимала такое важное место. Начата она была уже около 100 года н. э. и достигла пика в последние десятилетия ацтекского правления.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Поднятые поля Мексиканской котловины

Новое сообщение ZHAN » 11 ноя 2022, 19:20

Чинампы могли дать в четыре раза больший урожай, чем неорошенная земля. Отличный сбор кукурузы в 3 т/га мог обеспечить, после вычитания одной десятой на семена и потери, примерно на 30 ГДж больше пищевой энергии, чем участок сухой земли. Поля поднимались как минимум на 1,5 м над уровнем воды, так что 1 га чинампы требовал около 15 тыс. м3 озерного ила и грунта. Мужчина, работающий 5–6 часов в день, мог переместить не более чем 2,5 кубометра, поэтому на 1 гектар требовалось 6000 человекодней труда. С энергетическими затратами в 900 кДж/ч задача требовала около 30 ГДж пищевой энергии – величина, сравнимая с выигрышем за счет увеличенного урожая всего за год.

Ко времени испанского завоевания озера Тескоко, Чалко и Сочимилко были покрыты примерно 12 тысячами гектаров полей чинампа. Их создание потребовало как минимум 70 миллионов человекодней труда. Средний крестьянин должен был тратить не менее 200 дней в год на то, чтобы вырастить еду для собственной семьи, так что он не мог работать более 100 дней на больших проектах. Значительная часть этого времени по необходимости посвящалась уходу за существующими дамбами и каналами, поэтому для появления 1 гектара новой чинампы требовался сезонный труд от 60 до 120 крестьян. Средства применялись разные, но Мексиканская котловина до испанцев была столь же водяной цивилизацией, как существовавший в тот же период Китай династии Мин. Долговременные, хорошо спланированные, координировавшиеся из центра усилия и громадное количество труда были ключевыми составляющими сельскохозяйственного успеха.

Орошаемая кукуруза дает большие урожаи, чем пшеница, и плотность населения, опирающегося на земледелие Мезоамерики, была очень велика. Гектар высокопродуктивной чинампы мог прокормить 13–16 человек с учетом того, что 80 % энергии пищи они получали от злаков. Понятно, что средние величины для всей котловины были значительно ниже, варьируясь от менее 3 чел./га в окраинных районах до 8 чел./га на хорошо дренированных почвах с постоянным орошением. Население котловины перед появлением Кортеса (1519) насчитывало около миллиона человек и с учетом всей обрабатываемой земли средняя плотность составляла около 4 чел./га. Почти идентичные показатели демонстрирует культивация на поднятых картофельных полях вокруг озера Титикака, центрального района цивилизации инков, расположенного на границе современных Перу и Боливии.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Европа

Новое сообщение ZHAN » 12 ноя 2022, 12:33

В Европе, как и в Китае, периоды сравнительно постоянного развития сменялись временами стагнации, и региональные вспышки голода в мирное время случались до XIX века. Но до XVII столетия европейское земледелие в целом уступало китайскому, оно всегда с опозданием осваивало приходящие с востока инновации. Греческое сельское хозяйство, о котором мы знаем мало, было определенно не столь впечатляющим, как на Ближнем Востоке. Римляне постепенно развили умеренно сложное сельское хозяйство, описание которого дошло до нас в трудах Катона (De agricultura), Варона (Rerum rusticarum libri III), Колумеллы (De re rustica) и Палладия (Opus agriculturae). Эти сочинения часто переиздавались и сохраняли важное значение до XVII века. Возможно, лучшее их собрание в одном томе с комментариями и примечаниями было опубликовано в 1737 году.

В отличие от густонаселенных центральных районов Китая, где нехватка пастбищ и высокая плотность населения препятствовали увеличению численности домашних животных, европейское земледелие всегда в значительной степени опиралось на тягловую силу. Римское сельское хозяйство включало ротацию зерновых и бобовых, внесение компоста, вспашку по бобовым, которые использовались в качестве «зеленого навоза». Периодическое известкование (внесение мела или известняка) полей проводили для снижения кислотности почвы. По меньшей мере треть полей оставляли под паром.

Волы, часто подкованные, были главными тягловыми животными, плуги делали из дерева, сеяли вручную, а жали серпами. Механическая галльская жатка, описанная Плинием и изображенная на нескольких уцелевших барельефах, использовалась ограниченно. Молотили с помощью шагающих животных или цепами, урожаи были низкими и постоянно колебались. Реконструкции римского возделывания пшеницы в первые столетия нашей эры дают цифры между 180 и 250 часов человеческого труда (и около 200 часов животного труда) для получения типичного урожая всего лишь в 0,5 т/га. И даже при этом валовая энергоотдача, которая варьировалась большей частью между 30 и 40, была достаточно высокой.

Продуктивность европейского земледелия изменялась очень медленно, в течение тысячелетия между падением Западной Римской империи и началом большой европейской экспансии. В начале XIII века выращивание пшеницы осуществлялось все теми же неизменными средствами и не могло поддержать плотность населения выше, чем у додинастического Египта. Но Средние века вовсе не были периодом, лишенным важных технических инноваций.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Трудозатраты при выращивании пшеницы в Европе, 200-1800 годы

Новое сообщение ZHAN » 13 ноя 2022, 14:55

Изображение

Одной из важнейших стал хомут для тягловых лошадей. Большей частью именно в результате его появления лошади начали заменять волов в качестве главного рабочего животного в наиболее богатых регионах континента. Но переход был очень медленным, потребовались столетия, чтобы он завершился. В самых продвинутых районах Европы он растянулся от одиннадцатого века, когда подковы и хомут прочно вошли в обиход, до шестнадцатого. Хорошо документированный прогресс в Англии показывает, что лошади составляли только 5 % всех находящихся в собственности тягловых животных во время составления «Книги судного дня» (1086), но 35 % из них были в крестьянском владении. К 1300 году, эти цифры выросли соответственно до 20 % и 45 %, и после периода стагнации лошади составили большинство среди тягловых животных, но только к концу XVI столетия.

Относительное изобилие данных по Англии показывает нам всю сложность этого перехода. Долгое время лошади просто заменяли одного из волов, другой же задавал темп в смешанной упряжке. Принятие лошадей имело четкий региональный паттерн (Восточная Англия была далеко впереди всей остальной страны), и владельцы маленьких участков земли куда охотнее использовали лошадей в хозяйстве. Различия в превалирующем типе почв (для глинистой лучше подходят волы), доступности фуража (обширные пастбища лучше для лошадей) и удаленности рынков, где можно добыть хороших рабочих животных и продать мясо (близость к городам лучше для лошадей) определяли окончательный результат. Оказывали свое воздействие и такие факторы как консерватизм и нежелание перемен, стремление снизить операционные издержки и новаторский дух. Переход был в значительной степени задержан неудачными плугами и слабостью средневековых лошадей.

Комбинация широких деревянных подошв обуви, тяжелых деревянных колес и больших деревянных же плугов с отвалом создавала колоссальное трение. Для вспашки сырой почвы порой использовали от четырех до шести животных, волов или лошадей, чтобы справиться с сопротивлением. Несмотря на сравнительную неэффективность, сочетание плоского отвального плуга и большого количества животных (с все большей долей лошадей) обеспечило значительное расширение обрабатываемых земель. Разделяя землю на поднятый отвал и находящуюся ниже борозду, отвальной плуг создавал условия для эффективного искусственного дренажа. Хотя он был определенно не таким эффективным, как в случае с чинампами, эта форма контроля излишков воды на поле имела куда более серьезные последствия. Отвальная вспашка открыла заболоченные равнины Северной Европы для культивации пшеницы и ячменя, злаков, родившихся в сравнительной сухом климате Ближнего Востока.

К концу Средних веков граница германских поселений отмечала крайнюю восточную точку распространения этой технологии. Просторные равнины между Северным морем и Уралом таким образом стали обрабатывать только к XIX веку, и к этому же времени относится появление отвального плуга на большей части Балкан. Очевидно, что его освоение стало революционным изменением, обеспечившим агрономический прогресс в северо-западной и центральной Европе и в районе Балтийского моря, и ключевым фактором постоянного сельскохозяйственного процветания холодных и сырых равнин.

Мощные тягловые лошади, обычные для европейских ферм и дорог XIX века, появились в результате многих поколений селекции, но прогресс шел медленно, и средневековые лошади были едва крупнее своих предков римской эпохи. Даже в конце Средневековья большая часть животных была не выше 13–14 ладоней, тягловая сила лошади начала значительно расти только после того, как эта величина достигла 16–17 ладоней, а вес 1 тонны, что в большей части Западной Европы произошло в течение XVII века.
Изображение
Европейские тягловые животные варьировались от маленьких; напоминающих пони коней менее двенадцати ладоней (1,2 м) в холке до высоких (более 16 ладоней), могучих лошадей с весом около 1 тонны. Силуэты животных базируются на данных из Silver (1976), приведены к единому масштабу.

Это объясняет мнение времен английского Средневековья, что лошади бесполезны на тяжелой глинистой почве. По контрасту, мощные тягловые животные XIX века отлично показывали себя на сырых участках, в тяжелой глине и на неровном грунте. На протяжении XIX века пара хороших лошадей без труда выполняла за день на 25–30 % больше работы, чем упряжка из четырех волов. Подобное увеличение скорости имело следующие положительные последствия: более частая обработка существующих полей (особенно вспашка находящейся под паром земли с целью истребления сорняков), распространение растениеводства на новые земли и освобождение времени для других видов деятельности. В большей части регионов Европы ротация злаков могла обеспечить достаточный объем фуража, чтобы содержание двух лошадей обходилось дешевле, чем четырех волов. Учитывая невысокую скорость перехода от волов к лошадям, значительные региональные флюктуации в продуктивности сельского хозяйства и постоянные низкие урожаи основных зерновых, мы не можем достоверно определить, как эта продуктивность все же увеличивалась благодаря растущему числу тягловых лошадей.

Превосходство лошадей стало очевидным, только когда более мощные животные составили большую часть поголовья и их начали использовать при куда более интенсивном земледелии XVII и XVIII веков. В области транспорта преимущества лошадей были признаны намного раньше. А кроме того, рабочие лошади представляли собой значительный энергетический вызов. Тяжелая работа, ставшая возможной с появлением хомута и подков, требовала куда лучшего корма, чем просто трава или солома, которых хватало для скота. Мощные тягловые животные нуждались в концентрированной пище, в зерновых и бобовых. Таким образом, требовалось интенсифицировать земледелие, чтобы обеспечить не только людей, но и животных, и интенсивное сельское хозяйство появилось в регионах, где плотность населения была еще слишком низка, чтобы спровоцировать его возникновение без необходимости в фураже.

Изобилие исторических данных о ценах позволяет реконструировать долговременные тенденции продуктивности для целого ряда стран. Естественно, существовали значительные региональные отличия, но крупномасштабные циклические флюктуации видны четко. Времена сравнительного преуспевания (1150-1300-е годы, XVI век и 1750-1850-е годы) были отмечены превращением значительных территорий лесов и болот в поля. В эти периоды также начиналась колонизация отдаленных регионов, культивация разных пищевых растений, способных разнообразить рацион питания. Периоды значительных экономических кризисов и войн приносили голод и большие потери, поля и деревни забрасывались. Эпидемии и войны стали причиной значительной убыли населения в XIV веке. В первые десятилетия XV века в Европе оставалась едва треть населения по сравнению с 1300 годом, а Германия потеряла две пятых от численности крестьян между 1618 и 1648 годами.

Неуверенность оставалась постоянным атрибутом европейского сельского хозяйства до конца XVIII в., и отчаянное положение крестьян было очевидно даже в богатых регионах Европы в первые десятилетия девятнадцатого. Один из путешественников, ездивший по Франции в 1823 году, сообщает о своем изумлении при виде того, как «женщины разбрасывают навоз собственными руками», и отмечает, что инструменты на французских полях «выглядят как те… которые использовали в Англии много лет, возможно, столетие назад».

Но вскоре интенсивное земледелие стало нормой в большей части атлантической Европы. Его признаком был постепенный отказ от оставления земли под паром и общее принятие одной из стандартных схем севооборота. Культивация картофеля широко распространилась после 1770 года, поголовье домашнего скота выросло, удобрение навозом стало обычным делом. Во Фландрии XVIII века ежегодное внесение навоза, человеческих отходов, жмыха и пепла доходило до 10 т/га. Нидерланды в то время стали лидером по продуктивности сельского хозяйства. Около 1880 года на голландских фермах в качестве основного злака выращивали пшеницу, а кроме нее ячмень, овес, рожь, бобы, горох, картофель, рапс, клевер и зеленый фураж; менее 10 % земли оставалось под паром, и существовала тесная интеграция с разведением скота.

Количество часов труда, необходимого для обработки гектара пшеницы в Голландии, мало изменилось по сравнению со Средними веками или даже римской эпохой, но лучшие параметры растений и интенсивное удобрение обеспечивали урожай почти в четыре раза больший, чем несколько столетий назад. В результате полезная энергоотдача голландского земледелия начала XIX века была 160-кратной по сравнению с менее чем 40-кратной энергоотдачей выращивания пшеницы в средневековой Англии, и с менее чем 25-кратной энергоотдачей в римском зерновом земледелии в Италии около 200 года.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Re: Энергия и цивилизация

Новое сообщение ZHAN » 14 ноя 2022, 20:47

Энергетические издержки и энергоотдача при возделывании пшеницы в Европе, 200-1800 годы

Изображение

Интенсификация сельского хозяйства продолжилась в большей части европейских стран после вызванного перепроизводством спада в начале XIX столетия. Прекрасные примеры прогресса того времени можно обнаружить в Германии. В 1800 году около четверти германских полей лежали под паром, но эта доля снизилась до менее чем 10 % к 1883 году. Среднее потребление мяса на душу населения было менее 20 кг до 1820 года, но составило почти 50 кг к концу века. Ранний трехпольный севооборот сменился несколькими вариантами четырехпольного, в одном из них, популярном норфолкском севообороте, после пшеницы сажали репу, потом ячмень и клевер. За этой схемой следовал уже шестипольный севооборот. Внесение в почву сульфата кальция, известняка или негашеной извести позволяло корректировать кислотность почвы, и эта практика стала общей в зажиточных регионах.

Более удобные инструменты на протяжении XIX века появлялись намного чаще, и этот процесс сопровождался увеличением поголовья домашнего скота: между 1815 и 1913 годами общее количество лошадей, волов и ослов (в лошадином эквиваленте) выросло на 15 % в Великобритании, на 27 % в Нидерландах и на 57 % в Германии. К 1850 году урожаи увеличились в каждом важном сельскохозяйственном регионе, и быстро совершенствующееся сельское хозяйство эффективно поддерживало столь же быстро растущее городское население.

После веков колебаний плотность населения в наиболее интенсивно возделываемых регионах континента – Нидерланды, некоторые области Германии, Франция и Англия – достигла 7-10 чел./га пахотной земли к 1900 году. Этот уровень отражал значительный приток энергии, полученной непрямым способом через механизмы и удобрения, произведенные с помощью угля.

Европейское земледелие конца XIX века стало гибридной энергетической системой: оно все еще в значительной степени зависело от одушевленных первичных движителей, но получало все больше преимуществ от использования энергии ископаемого топлива.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Северная Америка

Новое сообщение ZHAN » 15 ноя 2022, 23:45

История постреволюционного сельского хозяйства Северной Америки примечательна быстро растущей скоростью появления инноваций. Эти изменения привели к возникновению самой эффективной с точки зрения труда системы возделывания растений в конце XIX века. На протяжении последних десятилетий XVIII века земледелие в северо-восточных штатах, и уж тем более в южных, отставало от европейского. Низкокачественные деревянные плуги с лемехами из мягкого железа и деревянными отвалами двигались с сильным трением, оставляли после себя большие комья земли и изнуряли запряженных в ярмо волов. Сеяли по-прежнему вручную, жали серпами, обмолачивали цепами, хотя на Юге использовали шагающих животных.

Все это быстро поменялось в новом веке, и первым делом – техника вспашки. Чарльз Ньюболд ввел плуг из чугуна в 1797 году; Джетро Вуд в 1814 и 1819 годах запатентовал более практичный вариант такого плуга с заменяемыми частями; к началу 1830-х улучшенные чугунные плуги начали заменять стальными. Первый был сделан из ножовочной стали Джоном Лейном в 1833-м, а производство на коммерческой основе начал Джон Дир, в 1843 году его оригинальная реклама отвала из железа обещала, что отшлифованный металл будет «чисто разрезать любую почву и не застрянет в самом отвратительном грунте».
Изображение
Трехколесный стальной плуг (изготовлен Deere&Co в Молине, Иллинойс, в 1880-х) и двойная зерновая жатка (изготовлена в последнее десятилетие XIX века в Обрне, Нью-Йорк). Эти две инновации открыли американские равнины для крупномасштабного зернового земледелия. Воспроизведены по рисункам из Агбеу (1894)

В то время уже производили недорогую сталь в печах Бессемера, и благодаря этому отвальные плуги сделались широко доступными: Лейн предложил свой плуг из многослойной стали в 1868 году. Двух- и трехколесные плуги широко распространились в течение 1860-х годов. Многолемешные плуги (до десяти лемехов), в которые впрягали до дюжины лошадей, использовались до конца столетия при освоении новых земель на севере равнинных штатов и канадских провинций прерий – Манитоба, Саскачеван и Альберта. Тяжелыми отвальными плугами из стали можно было вспахивать плотный дерн прерий, и таким образом для зернового растениеводства открылись громадные равнины Северной Америки.

От прогресса в области вспашки мало отставали и инновации в других областях. Сеялки и приводимые в движения лошадьми молотилки широко распространились к 1850 году. Первые механические жатки были запатентованы в Англии между 1799 и 1822 годами, и два американских изобретателя, Сайрус Маккормик и Обед Хасси, взяли их за основу для создания практичных машин, которые и разработали в 1830-х годах. Массовое производство началось в 1850-х, и 250 тысяч таких устройств использовались в хозяйстве на конец Гражданской войны. Первая жатка была запатентована в 1858 году братьями Марш, для работы с ней требовалось два человека, а первую удачную модель двойного узловязателя представил Джон Аплби в 1878 году.

Это изобретение было последним компонентом, необходимым для полностью механической жатки, которая выбрасывала увязанные снопы, готовые к перевозке. Быстрое распространение таких машин перед концом XIX века наряду с многолемешной вспашкой позволило освоить громадные пространства травянистых равнин не только в Северной Америке, но также в Аргентине и Австралии. Но производительность лучшей жатки вскоре превзошел первый комбайн, приводимый в движение лошадьми, который выпустила на рынок фирма Stockton Works в Калифорнии в 1880-х годах. Стандартная модель этой компании, выпускаемая после 1886 года, помогала убирать две трети пшеницы штата к 1900-му, и в это время на полях Калифорнии работало более 500 таких машин.

Крупнейшие комбайны требовали до 40 лошадей и могли убрать гектар пшеницы за менее чем 40 минут, они уже находились на границе возможностей механизмов, приводимых в движение животными, ведь запрячь и направить сорок лошадей – невероятно сложная задача. Но появление комбайнов – лучшая иллюстрация трудового сдвига, который произошел в традиционном сельском хозяйстве Америки за XIX век. В его начале фермер (80 Вт), работающий в поле, мог положиться на примерно 800 Вт тягловой силы (пара волов); к его концу фермер в Калифорнии при возделывании пшеницы имел в распоряжении комбайн в 18 000 Вт (команду из 30 лошадей), человек стал контролером энергетических потоков и перестал быть незаменимым источником энергии для полевых работ.

В 1800 году фермеру Новой Англии (посев вручную, запряженные в деревянный плуг волы, примитивные бороны, серпы и цепы) требовалось 150–170 часов труда, чтобы собрать урожай пшеницы. В 1900 году фермер в Калифорнии (движимый лошадьми многолемешный плуг, борона с пружинными зубцами, жатва с помощью комбайна) мог добыть то же количество зерна менее чем за 9 часов. В 1800 году фермеры Новой Англии тратили более 7 минут на производство килограмма пшеницы, а их потомкам в калифорнийской Сентрал-Валли требовалось на это менее минуты в 1900-м, что означает, грубо, 20-кратное увеличение производительности труда за век.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Re: Энергия и цивилизация

Новое сообщение ZHAN » 16 ноя 2022, 19:40

Трудовые потребности (человек/животные) в ч/га и энергетические затраты при выращивании пшеницы в Америке, 1800–1900 годы
Изображение

Первый из представленных случаев (1800) – типичная культивация в Новой Англии, когда два вола и от одного до четырех мужчин выполняют все полевые работы. Второй (1850) отражает ситуацию на ферме в Огайо, где лошади являются главной движущей силой. Третий (1875) показывает дальнейший прогресс в Иллинойсе, а последние цифры отражают характеристики самого продуктивного земледелия в США, движимого лошадьми: выращивание пшеницы в Калифорнии. Цифры в таблице – общие часы (люди/животные), потраченные на выращивание гектара пшеницы. Поскольку урожаи этого злака на протяжении XIX века особо не увеличивались, я взял за основу постоянный урожай в 20 бушелей с акра, или 1350 кг/га (18,75 ГДж/га). Расчеты базируются на данных, собранных в Rogin (1935).

В терминах затрат полезной энергии различия были даже значительнее: большая часть рабочих часов в 1800-м уходила на много более тяжелый труд, с ручным плугом, косой, цепом. А кроме того, за рассматриваемый период упали потери зерна при перевозке и хранении. По сравнению с 1800-м каждая единица энергии пищи, необходимая для ее производства, в среднем приносила в 25 раз больше съедобной энергии в 1900-м. Естественно, такой значительный прогресс только частично обязан усовершенствованиям в области инвентаря. Другой важнейшей причиной быстро выросшей энергоотдачи человеческого труда стала замена человеческих мускулов лошадиными. Американские изобретатели предоставили широкий набор инструментов и машин, но они достигли только частичного успеха в замещении тягловых животных как первичных движителей земледелия.

Обмолот был единственной важной операцией, в которой паровые машины постепенно заменили лошадей. Быстро расширяющееся сельское хозяйство Америки вынужденно полагалось на растущее поголовье лошадей и мулов. Обычно это были мощные, крупные и хорошо накормленные животные, и энергетические затраты на их содержание оказывались удивительно высокими. К 1900 году они требовали на 50 % энергии в фураже больше, чем волы Новой Англии в 1800-м, причем в виде кукурузы или овса, а не сена или соломы. Выращивание фуражного зерна снижало производство злаков для людей, и эти затраты можно оценить количественно и точно. В первые два десятилетия XX века число мулов и лошадей в США оценивается в 25 миллионов. На выращивание достаточного количества фуража для этих животных отводилось около четверти всей обрабатываемой земли. Такие огромные запросы удовлетворялись только благодаря тому, что в Америке было достаточно земли. В 1910 году в стране имелось 1,5 гектара на душу населения, почти в два раза больше, чем в 1990-м, и в десять раз больше, чем в Китае того времени.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Прокорм тягловых лошадей Америки

Новое сообщение ZHAN » 17 ноя 2022, 18:53

В 1910 году в США было 24,2 миллиона фермерских лошадей и мулов (и только тысяча маленьких тракторов); в 1918-м году поголовье тягловых животных достигло пика в 16,7 миллиона, а число тракторов увеличилось до 85 тысяч.

При средней дневной потребности в 4 кг зерна для работающих животных и 2 кг концентрированного корма для остальных годовые потребности в фураже составляли, грубо, 30 МДж овса и кукурузы. При урожаях зерна примерно 1,5 т/га это требовало примерно 20 Мга земли для выращивания фуражного зерна. Кроме того, нужны были грубые корма: для рабочей лошади по меньшей мере 4 кг/сут. сена, для неработающих животных – около 2,5 кг/сут., что в целом составляет около 30 Мт сена в год. При среднем накосе сена около 3 т/га требовалось по меньшей мере 10 Мга сена каждый год. Таким образом, площадь, отведенная на выращивание корма, должна была занимать не меньше чем 30 Мга, при общем количестве ежегодно засеваемой земли в 125 Мга.

Вывод – на выращивание фуража для американских сельскохозяйственных животных (работающих и неработающих) требовалось почти 25 % всех возделываемых в стране территорий. Расчеты других исследователей дают почти идентичную цифру в 29,1 Мга.

В последние десятилетия XIX века не только комбинация лучшего оборудования и изобилия лошадиной силы сделала американское земледелие столь продуктивным. В 1880-х потребление угля в США превзошло потребление древесины и начала приобретать значение сырая нефть. Производство и распространение инструментов, оборудования и машин, а также доставка сельскохозяйственных продуктов стали зависеть от поставок угля и нефти. Американские фермеры перестали быть только мастерами управления потоками солнечной энергии, им в руки попала энергия ископаемого топлива.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Пределы традиционного земледелия

Новое сообщение ZHAN » 18 ноя 2022, 17:59

Громадные социоэкономические контрасты между жизнью в период династии Цин, впервые объединившей страну (221–207 годы до н. э.) и последними десятилетиями империи Цинь (1644–1911 годы), или между римской Галлией и предреволюционной Францией, заставляют нас забыть о неизменности первичных движителей и постоянстве практик базовой обработки земли на протяжении тысячелетий доиндустриальной истории. Население кормилось трудом людей и животных, применяло органические удобрения, сажало бобовые, и его численность росла только благодаря увеличению эффективности использования одушевленной энергии и интенсификации растениеводческих практик.

В таких продуктивных регионах, как северо-западная Европа, центральная Япония и прибрежные провинции Китая, урожаи достигли пределов, наложенных максимальным уровнем доступной энергии и потоками питательных веществ, к концу XIX века. При доиндустриальном сельском хозяйстве средний урожай увеличивался очень умеренно. Кроме того, оно могло обеспечить лишь базовый рацион для большинства людей даже в удачные годы, и не могло предотвратить недоедание и повторяющиеся вспышки голода. Повышение продуктивности с помощью различных средств, на первый взгляд эффективных, надежных и легко применимых, было неустойчивым и недостаточным для удовлетворения растущих потребностей.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Достижения

Новое сообщение ZHAN » 19 ноя 2022, 12:47

Прогресс в традиционном земледелии был медленным, и принятие новых методов не означало полного отказа от старых практик. Поля под паром, косы и неэффективно запряженные волы по-прежнему применялись в Европе второй половины XIX века, когда севооборот, жатки и хорошие лошади использовались почти всюду. Единственный способ уменьшить количество человеческого труда в системе, полевые работы в которой выполнялись только с помощью одушевленной силы, – это все более широкое использование тягловых животных. А такой сдвиг требовал не только лучшей упряжи, кормов и селекции, но также инноваций для создания оборудования и машин, способных облегчить или целиком заменить человеческий труд.

Прогресс в сельском хозяйстве ускорился только в XVIII столетии. Выращивание пшеницы может наглядно проиллюстрировать этот процесс. В первые десятилетия XVIII века выращивание гектара пшеницы в Европе и Северной Америке требовало почти 200 часов, почти столько же, как в Средневековье. К 1880-му году средний показатель в США снизился до 150 часов, к 1850-му – до 100 часов. К 1900-му он был меньше 40 часов, и наиболее продуктивные варианты (многолемешные плуги и комбайны в Калифорнии) позволяли выполнить эту задачу за 9 часов.

Постепенная интенсификация традиционного земледелия достигалась заменой человеческого труда трудом животных со все более возрастающей продуктивностью, но несмотря на это средние урожаи почти не менялись. Нам доступна лишь скудная и неточная информация, поэтому сложно сделать долговременные оценки, но очевидно, что стагнация и предельные показатели были нормой и в Европе, и в Азии.

Только по первым десятилетиям XX века имеются надежные сведения по странам и регионам. Большая часть цифр по ранним периодам в Европе относится к сравнительному возврату посаженных семян, и обычно в показателях объема, а не массы. Поскольку эти семена были мельче, чем у сегодняшних, подвергшихся селекции сортов, перевод в массу не будет точным. Более того, даже в лучших монастырских или государственных записях много пробелов, и практически все источники показывают значительные колебания год от года. В Средние века из-за экстремальных погодных условий урожая могло не хватать даже для посадок на следующий сезон.

Лучшие оценки показывают, что в раннем Средневековье для пшеницы возврат был всего лишь двукратным. Относительно достоверные долгосрочные реконструкции национальных тенденций для последних семи столетий имеются для Англии. В XIII веке посев пшеницы в Англии возвращался в размере от трех до четырех раз, с зафиксированным максимумом до 5,8. Это дает среднюю величину чуть выше 500 кг/га. Тщательный анализ всех имеющихся данных по стране показывает, что надежное удвоение этого очень низкого урожая было достигнуто только пятью столетиями позже. Урожаи пшеницы в Англии оставались на почти средневековом уровне до 1600 года, но потом они постоянно увеличивались.

Среднее значение по стране в 1500 году было удвоено перед 1800-м и утроено к 1900-му, большей частью в результате экстенсивного осушения почв и получивших широкое распространение методов севооборота и интенсивного удобрения навозом. К 1900-му британское сельское хозяйство уже извлекало значительную выгоду из улучшенного оборудования и еще большую из быстрого развития национальной экономики, опирающейся на потребление угля.

Эффект от поступления энергии ископаемого топлива также хорошо виден в случае с голландскими урожаями; по контрасту, урожаи пшеницы во Франции показывают много более пологий рост даже в XIX веке; в эффективном, но экстенсивном американском сельском хозяйстве и вовсе наблюдался спад. Используя наиболее достоверные из доступных средние показатели урожая, мы можем определить, что час труда в Средние века позволял получить не больше чем 3–4 кг зерна. К 1800-му среднее значение было около 10 кг, столетием позже – около 40 кг, а лучшие показатели поднимались выше 100 кг.

Энергоотдача возрастала немного быстрее, поскольку средний час полевых работ во второй половине XIX века требовал меньшего физического напряжения, чем в Средневековье: ручная вспашка деревянным отвальным плугом с помощью пары волов забирала куда больше сил, чем управление стальным плугом, который тащат мощные лошади. Полная последовательность работ римской эпохи или раннего Средневековья в процессе выращивания пшеницы в результате давала в 40 раз больше полезной энергии в сжатом зерне. В начале XIX века хороший урожай в Западной Европе возвращал примерно в 200 раз больше энергии в пшенице, чем было затрачено на ее выращивание. К концу века значение повсеместно достигло 500, а наилучшая энергоотдача достигала 2500.

Выигрыш полезной энергии (после того, как отложены семена на посев и вычтены потери при хранении) был по определению ниже, не более чем 25 для обычного средневекового урожая, 80-120 в начале XIX века, и обычно 400–500 к его концу. Но этот рост продуктивности труда просходил за счет более широкого использования тягловой силы и требовал значительных энергетических инвестиций в прокорм животных. В Риме на каждую единицу полезной мощности, произведенной людьми, приходилось примерно восемь единиц мощности, произведенной животными. Европа начала XIX века могла похвастаться соотношением 1 к 15, а на самых продуктивных американских фермах значение достигло 1 к 100 в 1890-х. Человеческий труд стал пренебрежимо малым источником механической энергии, и фокус труда крестьянина большей частью передвинулся в сторону управления и контроля, задач, не требующих вложений энергии, но обещающих хорошую выгоду.

Энергетические затраты на тягловую мощность росли с еще большей скоростью. Паре типичных римских волов, живших на грубом корме, не требовалось зерна для того, чтобы работать в поле, и поэтому их содержание обходилось крестьянину дешево с точки зрения урожая. Две лошади среднего размера в Европе XIX века потребляли почти 2 тонны фуражного зерна в год, примерно в девять раз больше пищевого зерна на душу населения. На протяжении 1890-х дюжине мощных американских лошадей требовалось 18 тонн овса и кукурузы в год, в 80 раз больше, чем их хозяин потреблял зерна. Только несколько богатых землей стран могли обеспечить такие объемы фуража. На прокорм 12 лошадей требовалось примерно 15 гектаров обрабатываемой земли. Средняя ферма в США имела около 60 гектаров в 1900-м, но только треть из этого количества распахивалась. Очевидно, что даже в США только крупные производители зерна могли себе позволить дюжину или больше рабочих лошадей; в 1900-м средняя величина составляла только 3 животных на ферму.

Не каждое традиционное общество могло интенсифицировать сельское хозяйство, опираясь на все более высокую долю труда животных. Интенсификация земледелия, основанная на более тщательной культивации ограниченного количества пахотной земли, стала нормой для рисоводческих регионов Азии. Самые красноречивые примеры такого подхода – Япония, отдельные области Китая и Вьетнам, а также Ява, самый густонаселенный остров Индонезийского архипелага. Такой вариант получил название сельскохозяйственной инволюции, при этом использовался высокий урожайный потенциал орошенного риса и обширные энергетические инвестиции, вложенные за десятилетия и столетия труда по строительству и поддержанию в порядке ирригационных систем, заливных полей и террас.

Интенсификация земледелия на неорошаемых землях могла с легкостью привести к деградации среды (в первую очередь к эрозии почвы и потере питательных веществ), но рисовые агросистемы были намного более устойчивы. Их усердное возделывание требует огромного количества человеческого труда. Процесс начинается с тщательного выравнивания полей и работы с ростками в питомниках, и включает трудоемкие технологии вроде распределения растений по участку земли, ручной прополки и сбора отдельных растений. Но однажды налаженная, эта замкнутая на себя система становится очень прочной. Процесс поддерживает все более растущую плотность населения, но и ведет к экстремальному обнищанию. Продуктивность труда сначала стагнирует, потом начинает падать по мере того, как все большая популяция полагается на все более ограниченный рацион питания. Многие регионы Китая демонстрировали очевидные признаки культурной инволюции при династиях Мин и Цинь.

После конфликтов первой половины XX века экономика маоистского государства, основанная на массовом труде селян в колхозах, продлила инволюцию до конца 1970-х. К этому времени 800 миллионов крестьян все еще представляли более 80 % населения страны и продолжали существовать на нищенском рационе. Только уничтожение колхозов Дэном Сяопином и фактическая приватизация сельского хозяйства в начале 1980-х радикально изменили ситуацию.

Некоторое количество стран Азии продолжило двигаться по спирали рисовой инволюции и после 1950-го. По контрасту, Япония сломала тренд еще после революции Мейдзи в 1868 году. Население страны между началом 1870-х и 1940 годом выросло в 2,2 раза, и этому росту соответствовал подъем средних урожаев, в то время как доля сельского населения уменьшилась вдвое, до 40 % от общей численности.

Несмотря на фундаментальные различия, два больших паттерна интенсификации земледелия – один базировался на замене человеческого труда трудом животных, второй на максимизации вложений крестьянского труда – повышали производство пищи и медленно увеличивали плотность населения. Этот процесс лежал в основе того, что всё большая доля труда освобождалась для работ, не связанных с сельским хозяйством, и возникала профессиональная специализация, а поселения увеличивались в размерах, пока не появилась и не начала усложняться городская цивилизация.

Все эти изменения можно реконструировать только в приблизительных терминах. Численность населения в прошлом не определяется точно даже в обществах с давней традицией сравнительно полных подсчетов. Но куда сложнее найти какие угодно надежные данные для возделываемой земли, и еще труднее – о долях земельных наделов, которые на самом деле засаживались постоянно или время от времени. Вследствие этого невозможно достоверно описать изменения плотности населения. С уверенностью можно лишь сравнить минимальные показатели ранних сельскохозяйственных обществ с типичными для более позднего сельского хозяйства (извлекаются из письменных источников), а затем с лучшими достижениями наиболее интенсивного земледелия прединдустриальной эпохи (хорошо документированными).

Среднее значение для всех древних цивилизаций начинается примерно с 1 человека на гектар пахотной земли. Только после многих столетий медленного развития эта цифра удвоилась. В Египте на удвоение ушло около 2 тысяч лет, и все выглядит так, что схожее количество времени потребовалось и Европе, и Китаю. К 1900 году лучшие средние национальные показатели составляли около 5 чел./га возделанной земли, а лучшие пиковые по регионам более чем вдвое превышали этот уровень (и на протяжении XX века рост ускорился: к 2000-му в Египте было около 25 чел./га, в Китае – 12 чел./га, в Европе – 3 чел./га). Но при сравнении плотности населения нужно также учитывать адекватность питания и разнообразие рациона.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Питание

Новое сообщение ZHAN » 20 ноя 2022, 22:33

Цифры плотности населения в доиндустриальных обществах мало говорят нам об адекватности и качестве типичных рационов. Расчет средних пищевых потребностей в традиционном обществе невозможно сделать с достаточной точностью: требуется слишком много предположений, чтобы возместить нехватку информации. Оценки продуктивности должны также опираться на кумулятивные предположения и учитывать, что реальное потребление находилось под влиянием высоких и высоко вариативных потерь после жатвы. Возможно, единственное приемлемое обобщение, основанное на документах и антропометрических данных, сводится к тому, что не было очевидной восходящей тенденции в потреблении пищи на душу населения за тысячелетия традиционного земледелия. Некоторые ранние сельскохозяйственные общества были в определенных аспектах куда более преуспевающими или как минимум не уступали своим последователям. Например, реконструкция рациона древней Месопотамии показывает, что дневное потребление энергии между 3000 и 2400 годами до н. э. было примерно на 20 % выше, чем в начале XX века в том же регионе.

Расчеты, основанные на записях времен династии Хань, показывают, что в IV веке до н. э. в царстве Вэй от типичного крестьянина ожидалось, что он обеспечит каждому из пяти членов семьи около полукило зерна в день. Цифра полностью идентична среднему показателю для Северного Китая в 1950-х, до появления там усиленного насосами орошения и синтетических удобрений. Более надежные данные для Европы также показывают значительный упадок потребления основных видов пищи даже в городах, которые обеспечивались провиантом в первую очередь. Например, годовое потребление зерна на одного человека в Риме упало с 290 кг в конце XVI века до 200 кг к 1700 году, а среднее потребление мяса от почти 40 кг до около 30 кг.

Во многих случаях рацион недавнего времени был тоже менее разнообразным. Он содержал меньше животного белка, чем рацион тех времен, когда в пищу шло больше диких животных, птиц и рыбы. Этот качественный упадок вовсе не компенсировался большей доступностью базовых продуктов: базовая неравномерность в распределении, как региональная, так и социально-экономическая, была распространена в конце восемнадцатого века и сохранялась на протяжении девятнадцатого. Как правило, большинство населения всех традиционных земледельческих обществ обходилось питанием, откровенно недостаточным для здоровой и полноценной жизни. Фредерик Мортон Иден, в 1797 году составивший обзор питания английской бедноты, нашел, что даже в более богатой южной части страны базовой пищей были лишь сухой хлеб и сыр, и в домашних хозяйствах Лестершира работник «редко получает масло, обычно немного сыра и иногда мяса в воскресенье»: «Однако хлеб является главной опорой семьи, но в наше время его редко бывает достаточно, и дети обычно раздетые и полуголодные».

Реконструкция рациона батраков в Англии и Уэльсе показала, что между 1787 и 1796 годами они в среднем получали всего 8,3 кг мяса в год; потребление мяса беднейшей половиной населения Англии составляло едва больше 10 кг к 1860-м. А в Восточной Пруссии треть сельского населения не могла позволить себе достаточно хлеба и в 1847 году.

Даже в откровенно сытые времена типичный рацион – дающий более чем адекватное питание в терминах общей энергии и базовых питательных веществ – был очень однообразным, а сама еда – не особенно вкусной. В большей части Европы хлеб (обычно темный, в северных регионах с малым добавлением пшеничной муки или вовсе без нее), грубое зерно (овес, ячмень, гречка), репа, капуста и позже картошка составляли основу повседневного рациона. Их часто комбинировали в жидких супах и рагу, и ужин мало чем отличался от обеда или завтрака. Типичный сельский рацион в Азии даже в большей степени определялся несколькими злаками. В Китае просо, пшеница, рис и кукуруза давали более четырех пятых всей пищевой энергии. В Индии ситуация была почти такой же.

Сезонное изобилие овощей и фруктов регулярно оживляло эту монотонность. Обитатели Азии могли полагаться на капусту, редис, лук, чеснок, имбирь, груши и персики, а также апельсины. Капуста и лук входили в число важных европейских продуктов наряду с репой и морковью; яблоки, груши, сливы и виноград вносили наибольший вклад со стороны фруктов. Наиболее важными видами для Мезоамерики были томаты, чайот, перец чили, папайя и авокадо. Типичная азиатская сельская диета всегда была преимущественно вегетарианской, и так же дело обстояло в Америке, где, помимо собак, не держали крупных домашних животных. Некоторые регионы Европы могли наслаждаться изобилием мяса в периоды процветания, но при этом в типичный рацион входили только небольшие его порции. Животный белок большей частью получали из молочных продуктов. Жаркое, тушеное мясо, пиво, пироги и вино употребляли в основном только в религиозные праздники, на свадьбах или гильдейских банкетах.

Даже при питании, дававшем достаточно энергии и белка, часто возникал дефицит витаминов и минералов. В рационе Месопотамии, который опирался на высокие урожаи ячменя, не хватало витаминов А и С: древние надписи сообщают нам о слепоте и цингоподобных заболеваниях. В последующие тысячелетия нехватка этих двух микронутриентов была распространена за пределами тропиков. Крайне низкое потребление мяса приводило к хронической недостаче железа там, где редко ели зеленые лиственные овощи. Рацион с преобладанием риса приводит к дефициту кальция, особенно у детей: в южном Китае потребление этого минерала составляло менее половины от рекомендованной дневной нормы. Однообразное и не соответствующее потребностям организма питание, а также недоедание остаются нормой и сегодня во многих бедных странах, где плотность населения превысила лимиты, которые может обеспечить даже самое интенсивное традиционное земледелие.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Ограничения

Новое сообщение ZHAN » 21 ноя 2022, 20:47

Несмотря на медленный прогресс в уровне продуктивности и урожаях, традиционное земледелие стало колоссальным эволюционным скачком. Сложная культура не могла бы возникнуть без высокой плотности населения, поддержанной постоянным растениеводством. Даже обычный урожай базового злака мог прокормить в среднем в десять раз больше людей, чем если бы тот же участок земли использовали для подсечно-огневого земледелия. Но существовали очевидные ограничения плотности населения, достижимой с помощью традиционного сельского хозяйства. Более того, среднее обеспечение продовольствием редко превосходило экзистенциальный минимум, и сезонная нехватка пищи и повторяющийся голод ослабляли даже общества со сравнительно низкой плотностью населения, плодородными почвами и развитыми агрономическими навыками.

Объем нужной энергии был самым распространенным ограничением в процессе замещения человеческого труда трудом животных. Необходимость производства концентрированного корма для работающих животных мешала повышать урожаи пищевого зерна. Даже в богатых землей сельскохозяйственных обществах с экстраординарным уровнем производства пищи тренд замены не мог уйти сильно дальше американских достижений в конце XIX века. Тяжелые многолемешные плуги и комбайны обозначили практический лимит приводимого в движение животными растениеводства. Помимо необходимости кормить большое количество животных, используемых только в краткие периоды полевых работ, много труда уходило на их чистку, содержание в конюшнях, замену подков. Ну и серьезные логистические сложности возникали при попытке запрячь и направить большие группы животных. Существовала очевидная потребность во много более мощном первичном движителе – и тот вскоре появился в виде двигателя внутреннего сгорания.

Пределы плотности населения в обществах, попавших в петлю сельскохозяйственной инволюции, были достигнуты благодаря возможности существовать на постепенно уменьшающейся трудовой отдаче на душу населения. Выигрыш от этой стратегии оказался ограничен максимальной возможностью введения азота в повторный оборот. Наиболее интенсивное использование традиционных источников азота – органические отходы и «зеленый навоз» в виде посадок бобовых – обеспечивало достаточное количество питательных веществ, чтобы поддерживать 12–15 чел./га обработанной земли. Производство навоза нельзя было расширить за пределы, установленные доступностью фуража для животных. В интенсивно возделываемых регионах на корм годились только остатки от перерабатываемых растений. Кроме того, процесс удобрения с помощью навоза и человеческих отходов требует напряженного, повторяющегося труда, чтобы собрать, перевезти и внести в почву органический материал.

Единственной универсальной, доступной всем и эффективной альтернативой был севооборот, в котором требующие удобрения культуры чередовались с бобовыми растениями. Однако это тоже ограниченное решение, поскольку частая посадка «зеленого навоза» может поддерживать высокое плодородие почвы, но их собственный урожай будет неизбежно ниже, чем у базовых злаков. Бобовые можно культивировать большей частью без внесения азота, но два класса продуктов питания взаимозаменяемы только до тех пор, пока сравнимо валовое содержание энергии в них. В бобовых много белка, но их сложно переваривать, а часто еще и трудно употреблять в пищу. Более того, их нельзя использовать при выпечке хлеба или, за несколькими исключениями, для изготовления макарон. Поэтому обычно, едва общество становилось богаче, в структуре питания заметно уменьшалось использование бобовых.

Вне зависимости от исторического периода, условий окружающей среды или превалирующего способа земледелия никакое традиционное сельское хозяйство не могло постоянно производить достаточно пищи, чтобы устранить недоедание. Все варианты оказались уязвимы перед лицом голода, и даже общества, практикующие самое интенсивное сельское хозяйство, не были застрахованы от повторяющихся катастроф, естественными причинами которых чаще всего являлись засухи или потопы. Крестьяне 20-х годов в Китае вспоминали три неурожая, пришедшихся на их жизнь, которые оказались достаточно серьезными, чтобы вызвать голод.

Подобный голод длился в среднем десять месяцев, и до четверти пострадавшего населения приходилось есть траву и кору. Почти одна седьмая населения покидала деревни в поисках пропитания. Схожий паттерн можно было найти в большинстве обществ Азии и Африки. Некоторые случаи голода оказывались настолько опустошительными, что оставались в коллективной памяти на поколения и приводили к значимым социальным, экономическим и агрономическим изменениям. Примеры таких событий – вызванные морозом и засухой неурожаи кукурузы в Мексиканской котловине между 1450 и 1454 годами, гибель зараженного фитофторой картофеля в Ирландии между 1845 и 1852 годами, и великий голод в Индии, вызванной засухой в 1876–1879 годах.

Почему доиндустриальные общества не могли защитить себя от повторяющейся нехватки пищи, имевшей столь драматические последствия? Либо увеличивая площадь обрабатываемых земель, либо интенсифицируя растениеводство, либо совмещая то и другое, они постоянно пытались это сделать. Но в подавляющем большинстве случаев такие шаги предпринимались неохотно и обычно откладывались так надолго, что природные катастрофы предсказуемым образом вызывали массовый голод. Существует очевидная энергетическая причина для подобной медлительности: и освоение новых земель, и интенсификация требуют более высокого вложения энергии. Даже в обществах, которые могли себе позволить много тягловых животных, дополнительные энергетические затраты приходилось обеспечивать более долгими часами работы и большим напряжением человеческих сил.

Более того, интенсифицированное производство еды часто имело худшее соотношение выгода/затраты, чем его менее интенсивный вариант, который использовался ранее. Ничего удивительного, что традиционные земледельцы старались отложить это грандиозное вложение труда, сопровождающееся снижением энергоотдачи. Обычно они расширяли свои поля или интенсифицировали их обработку только когда были вынуждены обеспечивать базовые потребности постепенно растущего количества людей. В долгосрочной перспективе неохотное расширение и интенсификация могли поддержать значительно большее население, но потребление пищи на человека и качество среднего рациона почти не менялись в течение столетий и даже тысячелетий.

Это нежелание расширения или интенсификации постоянно проявляло себя во всеобщей приверженности к менее энергозатратным сельскохозяйственным практикам. Обычно требовалось очень много времени, чтобы перейти от кочевого земледелия к оседлому, и крестьяне неохотно осваивали новые земли или начинали обрабатывать поля другим способом. Когда локальное или региональное производство пищи уже не могло поддерживать постепенный рост популяции, люди в первую очередь пытались расширить участки обрабатываемой земли и только потом думали об интенсификации использования уже имеющейся. Таким образом ушли столетия, даже тысячелетия на то, чтобы перейти к севообороту от намного менее эффективного способа оставлять землю под паром.

Можно привести достаточно исторических примеров, которые иллюстрируют такие неохотные шаги. Подсечно-огневое земледелие в лесистых регионах обеспечивало базовое существование и скудную материальную собственность, но во многих обществах оно оставалось предпочитаемым образом жизни даже несколько поколений спустя после контактов с оседлыми земледельцами. Резкий контраст между крестьянами и обитателями гор можно было видеть в XX веке в провинциях Южного Китая, во всей Юго-Восточной Азии и во многих областях Латинской Америки и Африки к югу от Сахары, но практика оказалась на удивление живучей и в Европе.

В Иль-де-Франс, плодородном регионе вокруг Парижа, подсечно-огневое земледелие (поля оставляли после двух урожаев) существовало еще в начале XII века. И на окраинах континента, в северной России и Финляндии, его практиковали еще в XIX веке, а в некоторых местах и в двадцатом.

Нежелание расширять культивацию лучше всего видно по тому, что крестьяне, обитающие в низинах, не стремились занять ближайшие горы или болота. Деревни в Европе эпохи Каролингов были перенаселены, и зерна постоянно не хватало, но за исключением отдельных регионов Германии и Фландрии никто не пытался создать новые поля за пределами самых легких для обработки земель. Более поздняя история Европы полна волнами германских миграций из плотно населенных западных регионов. Вооруженные более современными отвальными плугами, мигранты осваивали территории, которые аборигены – крестьяне Богемии, Польши, Румынии и России – считали непригодными для земледелия и создавали источники для национальных конфликтов в будущем.

Расширение обрабатываемых земель требовало больших вложений дополнительного труда, но как правило одноразовые энергетические инвестиции были всего лишь малой частью того, что понадобилось бы потратить на выращивание нескольких сортов растений, удобрение, террасирование, ирригацию или поднятие полей при интенсификации сельского хозяйства. И поэтому даже в сравнительно густо заселенных регионах Азии и Европы требовались тысячелетия, чтобы перейти от экстенсивного оставления земли под паром к севообороту и интенсивному растениеводству. В Китае каждая династия в первые годы провозглашала политику расширения обрабатываемых земель в качестве первоочередной меры, необходимой, чтобы прокормить растущее население. В Европе оставление под паром 35–50 % земли было все еще распространено в начале XVII столетия. Более интенсивный трехгодичный севооборот сосуществовал в Англии с двухгодичным с XII века и одержал победу только в восемнадцатом.
Изображение
Подсечно-огневое земледелие в Европе конца XIX века. На этой фотографии, сделанной И. К. Инха в 1892 году в Эно, Финляндия, женщины выжигают склон перед тем, как он будет вспахан и засажен зерновыми или корнеплодами

Ничего удивительного, что переход от кочевого к оседлому земледелию и его дальнейшая интенсификация происходили обычно в первую очередь в районах с худшими почвами, с меньшим количеством пахотных земель, скудными или неравномерными осадками. Давление окружающей среды и высокая плотность населения определенно не могут объяснить каждый случай и тем более время появления того или иного усовершенствования в сельском хозяйстве, но прямая связь очевидна. Отличный ранний пример пришел к нам из археологических находок в северо-западной Европе. Существуют очевидные свидетельства того, что переход от неолита к бронзовому веку начался в регионах, где было мало пахотной земли, на территории современных Швейцарии и Британии.

Изобилие земельных ресурсов в центральных областях культуры Сена-Уаза-Марна привело к дальнейшему расширению экстенсивного растениеводства, а вовсе не к его интенсификации и последующей централизации. Археологические находки также показывают, что интенсификация у майя Юкатана началась там, где почва была либо очень плохой (сухой), либо очень плодородной (и увеличивалась плотность населения), а не там, где все шло в среднем хорошо. Исторические записи говорят о том же: интенсификация обычно происходила в первую очередь либо в суровой окружающей среде (пустынный или полупустынный климат, плохие почвы), либо в регионах с большой плотностью популяции.

Например, провинция Хунань с хорошими аллювиальными почвами и обильными в норме осадками в наши дни является одним из крупнейших производителей риса в Китае. В начале XV века – более чем через тысячелетие после того, как в сухой и склонной к эрозии долине реки Вэйхэ (где расположен Сиань, старейшая династическая столица страны) перешли к интенсивному земледелию, – она была все еще малонаселенным фронтиром. И крестьяне в густонаселенной Фландрии на столетие или два опережали современников из Германии и Франции в том, что касалось осушения болот и использования удобрений. Все эти факты можно обобщить как фундаментальное предпочтение крестьянских сообществ минимизировать количество труда, необходимого для того, чтобы получить базовый рацион и минимум собственности для выживания. За исключением культурных различий, все крестьяне традиционной эпохи вели себя как азартные игроки. Они пытались удержаться на скользком краю излишка пищи слишком долго, ставя на то, что погода даст возможность получить хороший урожай и через год. Но учитывая низкую продуктивность полей и сравнительно высокое соотношение семена/ жатва, они время от времени проигрывали, и часто катастрофически.

Подобный шаблон поведения – достижение минимального уровня продовольственной безопасности и материального благополучия с наименьшими затратами физического труда – назвали «компромиссом существования».

Вторым ключевым компонентом такой стратегии, нацеленной на снижение труда на душу населения, является высокий уровень рождаемости. Энергозатраты на беременность и выращивание еще одного ребенка пренебрежимо малы по сравнению с его трудовым вкладом, а тот можно получать с очень раннего возраста. Как замечает исследователь (Seavoy 1986):
«Иметь много детей и передавать им трудовые обязанности как можно раньше является высокорациональным поведением в крестьянских обществах, где хорошая жизнь равняется минимальным трудовым затратам, а вовсе не обладанию большим количеством имущества».
Но упорное подчеркивание того факта, что крестьяне всегда и всюду рассматривали праздность как первичную социальную ценность, неприемлемо. Схожим образом, другой исследователь (Clark 1987), очевидно, не имея представления о гипотезах коллеги, попытался объяснить значительную разницу между продуктивностью сельского хозяйства в начале XIX века в США и Британии с одной стороны и в Восточной Европе с другой почти исключительно тем, что в англоязычных странах люди быстрее работали.

При таких необоснованных обобщениях не берется во внимание влияние многих других важных факторов. Условия окружающей среды – качество почвы, количество осадков и их распределение по сезону, доступность земли на душу населения, удобрения, пища, возможность использовать тягловых животных – всегда вносили значительные коррективы. И точно так же влияли социоэкономические особенности (форма землевладения, налоги, барщина, собственность на животных и доступ к капиталу) и технические инновации (лучшие агрономические методы, селекция животных, плуги, устройства для культивации и жатвы).

Некоторые из этих факторов были учтены при убедительном пересмотре более ранних обобщений. Без сомнений, многие культуры придавали малую социальную ценность физическому труду по обработке земли, и существовали важные различия в скорости работы между традиционными формами земледелия. Но эти выводы вырастают из сложной комбинации социальных и экологических факторов, а не только из упрощенного различия между склонными к праздности пейзанами, лишенными мотивации к накоплению материальной собственности, и трудолюбивыми фермерами, которыми движет желание накопить как можно больше.
Да правит миром любовь!
Аватара пользователя
ZHAN
майор
 
Сообщения: 67432
Зарегистрирован: 13 июн 2011, 11:48
Откуда: Центр Европы
Пол: Мужчина

Пред.След.

Вернуться в История наук и ремесел

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron