Энергия и цивилизация
Шрифт:
Обзоры традиционных сельскохозяйственных инструментов, упряжи и механизмов доступны в книгах, посвященных истории сельского хозяйства отдельных регионов и стран. Эти книги я буду цитировать в данной главе, а за подробностями можно обратиться к следующим работам: White (1967) для Римского мира, Fussell (1952) и Morgan (1984) для Британии, Lerche (1994) для Дании, Ardey (1894) для США и Bray (1984) для Китая. Я использовал все эти источники, описывая важные приспособления и ключевые практики культивации, а также их прогресс; упряжь для животных будет представлена в разделе, посвященном традиционной тягловой мощности.
Во всех высоких культурах Старого Света цикл работ начинался со вспашки. Словами классического китайского трактата: «Ни царь, ни правитель государства не может освободить от этого». Необходимость вспашки отражена в древней письменности. В шумерской клинописи и в числе египетских иероглифов имелись особые знаки для плугов (Jensen 1969). Вспашка готовит землю к посадке намного более тщательным образом, чем обработка мотыгой: плуг вспарывает слежавшиеся слои земли, разрывает корни сорняков, так что после него остается рыхлая, хорошо аэрированная почва, в которой могут расти и развиваться семена. Первые примитивные плуги были широко распространены в Месопотамии после 4000 года до н. э., и они представляли собой остроконечные куски дерева с рукояткой.
Позже наконечники стали оковывать металлом, но столетиями они оставались симметричными (отбрасывали землю на обе стороны) и очень легкими. Такие простые плуги, которые проделывали неглубокую борозду для семян, а срезанные сорняки оставляли на поверхности, были основой как греческого, так и римского земледелия (aratrum по латыни). Они использовались на обширных пространствах Ближнего Востока, Африки и Азии вплоть до двадцатого века в беднейших регионах, и тянули их люди. Только в самой легкой песчаной почве такая работа была быстрее, чем обработка земли мотыгой (Bray 1984). Присоединение к плугу отвала до нашего времени остается наиболее важным его усовершенствованием. Отвал направляет вспаханную почву в одну сторону, переворачивает ее (частично или целиком), погребая под ней срезанные сорняки, и освобождает дно борозды. Благодаря отвалу появилась возможность обработать поле за один проход, а не идти второй раз поперек, как требовали плуги без отвала. Вначале отвалы были простыми кусками дерева, но уже до первого века до н. э. в Китае придумали изогнутые металлические пластины, присоединяемые к лемеху (рис. 3.1).
Рисунок 3.1. Эволюция изогнутых плугов с отвалом. Традиционный китайский плуг (сверху) имел небольшой, но плавно изогнутый отвал из нехрупкого чугуна. Тяжелый европейский плуг Средневековья, прикрепленный к тележке (снизу слева), имел остроконечный нож перед сошником, чтобы резать корни. Эффективный американский лук-балка (снизу справа) мог похвастаться тем, что сошник и отвал у него соединялись в слегка изогнутый треугольник из стали. Источники: Hopfen (1969), Diderot and D'Alembert (1769–1772) uArdey (1894)
Тяжелые плуги средневековой Европы имели деревянный отвал и нож, который, собственно, и резал почву, прикрепленный спереди к лемеху из кованого железа. Во второй половине XVIII века западные плуги все еще сохраняли тяжелые деревянные колеса, но зато у них появился изогнутый отвал из железа (рис. 3.1). Такие плуги с отвалом стали общими для Европы и Северной Америки только с появлением недорогой стали, которую начали получать с изобретением бессемеровского процесса в 1860-х, а вскоре и в куда больших количествах с помощью мартеновских печей (Smil 2016) (рис. 3.1). В большинстве почв вспашка оставляет после себя сравнительно большие комья, которые необходимо разбить перед началом посева. Все это можно сделать мотыгой, но очень медленно и очень трудозатратно. Именно по этой причине бороны использовались в тех культурах, где издавна применялся плуг. Их эволюция началась с примитивных щеточных борон и привела к появлению деревянных или металлических рам, к которым крепились деревянные колышки или металлические зубцы или диски. Перевернутые бороны или катки часто использовали для того, чтобы разровнять поверхность еще лучше.
После вспашки, боронения и выравнивания земля была готова для посева. Хотя сеялки использовались в Месопотамии как минимум за 1300 лет до н. э., а сеющие плуги применялись при династии Хань в Китае, ручной посев – очень затратный и неравномерный – оставался широко распространенным в Европе до XIX века. Простые сеялки, которые из емкости, прикрепленной к плугу, направляли зерно по трубке, начали распространяться в конце XVI века, поначалу в Северной Италии. Довольно скоро с помощью многочисленных дальнейших усовершенствований они превратились в сложные сеющие машины. Междурядная обработка растущих злаков производилась обычно с помощью мотыги. Навоз и другие органические отходы доставляли на поля в тележках, в деревянных цистернах или в ведрах, висящих на коромысле – общая практика для Восточной Азии. Затем отходы вкапывали или разливали по грунту.
Серп был первым инструментом для жатвы, который заменил короткие каменные резаки, какие использовали во многих обществах охотников и собирателей. Большие косы с режущей поверхностью длиной до полутора метров были известны в Римской Галлии (Tresemer 1996; Fairlie 2011). Серпы делали зазубренными (более старый вариант) или гладкими, полукруглыми, прямыми или слегка изогнутыми. Работа с их помощью двигалась медленно, поэтому для больших участков земли предпочитались косы, оснащенные рамой для сбора семян (рис. 3.2). Но при жатве с помощью серпа теряется меньше зерна, чем при использовании косы, и этот инструмент всегда применяли в Азии для легко рассыпающегося риса. Механические жатки пришли на американские и европейские поля только в начале XIX века (Aldrich 2002). Снопы доставляли домой на собственной голове и плечах, в корзинах, повешенных на коромысло – опять же на себе или на животных, в тачках и телегах, которые толкали или тащили люди или тягловые животные.
Рисунок 3.2. Серп и косы из французской «Энциклопедии» (Diderot and D'Alembert (1769–1772). Простая коса справа использовалась для борьбы с травой, коса с рамой слева – при жатве злаковых. На рисунке представлены инструменты для выправления и заточки кос, а также грабли и вилы. Нижние иллюстрации показывают жатву в Америке XIX века – с помощью серпа и косы с рамой
Значительное количество энергии уходило на обработку зерна. Его рассыпали на поверхности для обмолота, а затем работали палками или цепами, снопы бросали на специальные решетки или протаскивали через особые гребни. Животные использовались, чтобы ходить по рассыпанному зерну или протаскивать по нему тяжелые салазки или катки. До того как появились коленчатые вентиляторы, веяние, то есть отделение мякины и грязи от зерна, производилось вручную с помощью корзин и решета. Тяжелый ручной труд также требовался, чтобы смолоть зерно – до того, как начали использовать животных, воду и ветер, чтобы механизировать эту задачу. Масло извлекали из семян ручными прессами (иногда к ним «подключали» животных), и так же поступали с тростником, чтобы получить сироп.
Господство зерновых
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 (Machiavello 1991). Последнее культивировалось с помощью chaki taklla, ножного плуга, состоящего из шеста с острым загнутым наконечником и перекладины, на которую давили ногой, чтобы получилась борозда.
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 (Vavilov 1951; Harlan 1975; Nesbitt and Prance 2005; Murphy 2007). 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 (Woolfe 1987). 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 (FAO 2015а).