Пик ресурсов 6: Выжжено! (еда и вода)

Всего лишь за 50 лет Аральское море — жемчужина Средней Азии превратилось из водоёма, изобильного рыбой и другой живностью, в высохший солончак, который вряд ли уже когда-либо увидит над собой вновь рыбацкие сейнеры и морские волны.

Как и в случае с аборигенами острова Пасхи, которые буквально "вырубили и съели" своё будущее, Аральское Море пало жертвой постоянно увеличивающихся нужд в орошении, связанных с ростом населения Центральной Азии и c тотальной зависимостью местного сельского хозяйства от подаваемой на поля воды.

В реальности это выглядит так:

Сверху — бесплодная пустыня, снизу — плодородные поля с посевами хлопка и табака, риса и овощей, с мандариновыми и лимонными деревьями. Где заканчиается оросительный канал — там и заканчивается жизнь и цивилизация.
Именно в Центральной Азии острее всего понимаешь, что энергия для современной цивилизации — это и еда, и одежда, и благополучие, и безопасность, а отсутствие энергии — это быстрая и гарантированная смерть.

Меня много раз просили написать про сельское хозяйство и про воду. Выполняю эту давнюю просьбу читателей.

Для понимания мировой ситуации с водой и ресурсами сельского хозяйства и в самом деле стоит внимательно посмотреть на мировую статистику и мировую динамику по использованию водных ресурсов и по производству сельхопродукции. А потом можно посмотреть на Среднюю Азию, как на понятный мне и многим моим читателям модельный пример тех проблем, которые стоят сейчас перед современным миром.

Вначале — несколько макропоказателей.
В текущей мировой ситуации каждая калория пищи, которая потреблена человеком в виде его суточного рациона — это от 7 до 12 калорий энергии минеральных топлив, потраченных в процессе выращивания, уборки, переработки, транспортировки и хранения продовольственных товаров.
Мегакалории из угля, нефти, природного газа и даже элементарных дров или древесного угля в странах победнее, чем "золотой миллиард", перекочёвывают из минеральных источников энергии в хорошо знакомые нам "хлеб-соль" и в уже привычные за последние лет сто "мясцо и пиво".

Физиологический рацион питания человека в норме составляет от 2000 до 4200 килокалорий в день. Мужчинам надо больше, женщинам — чуть меньше. Больше надо людям, вовлечённым в физический труд, меньше — людям, занятым трудом умственным.
Все эти нормы давным-давно сведены в красивые таблицы:

В I группу входят работники преимущественно умственного труда; II группа — работники легкого физического труда; III группа — работники среднего по тяжести физического труда; IV группа — работники тяжелого физического труда; V группа — работники особо тяжелого физического труда.

Ситуация, конечно, посчитана для наших, евразийско-северно-холодных условий, но и в случае экваториальной Африки вам надо будет каждый день закинуть в каждый человеческий организм ежедневную дозу пищи — поскольку питаться эфиром и солнечными лучами мы пока не приспособились.

Отсюда следует и простая арифметика для сегодняшнего дня: 7 миллиардов людей по 2000 килокалорий в день 365 дней в году умноженное на 10 — для того, чтобы перебить всю эту массу еды в индустриальные калории.
После этого, помня что 1 баррель нефти составляет 5 861 520 000 джоулей, а одна калория равна 4,1868 джоуля, уже нетрудно посчитать, что 1 баррель нефти — это 1,4 млрд. калорий, а "оценка сверху" для прокорма всей массы людей на планете Земля за год составляет достаточно скромную цифру — всего лишь 36 500 000 баррелей нефти.

Надо сказать, что такое количество нефти Россия сейчас добывает всего за 4 дня, а в целом мир сейчас за год добывает (и тратит) в сто раз больше нефти, чем необходимо, согласно таким банальным расчётам, потратить за год на сельское хозяйство и на обеспечение пищей 7 миллиардов людей. Казалось бы — в чём повод для беспокойства? Голод нам не грозит — вон какой запас по энергии у нас в кармане — и это только по нефти. А ведь есть ещё и природный газ, и уголь, и мирный атом (тот, котороый "в каждый дом") !

Однако реальность, как мы понмим из предыдущих статей этой серии, всегда бьёт ключом. Причём гаечным — и сразу по голове.
Для начала, упомянём о том, что любое сельское хозяйство — это не только энергия, но и площадЯ. Ведь, по сути дела, наша "инвестиция" в 10 калорий минерального топлива на каждую калорию еды — это лишь "обеспечение" основного "депозита", который отлагается в культурном растении за счёт прямого усвоения им солнечной энергии. Отсюда следует простая арифметика пирамиды, основанная на эффективности природного процесса фотосинтеза: на 1 калорию пищи, полученной из культурного растения надо потратить 10 калорий минерального топлива и получить сверху, божьей милостью, ещё 100 калорий солнечного света.

В общем, с точки зрения пшеницы — всё, как при фараонах, только пирамидка теперь за счёт минеральных топлив стала намного шире.
Вся разница в том, что в Древнем Египте сельское хозяйство всецело зависело от разливов Нила и труда египетских крестьян, а теперь посевы хлопка в Узбекистане зависят от насосных станций Бухарского канала. И для того, чтобы превратить пустыню в цветущий сад, теперь приходится тратить около 400 МВт электрической мощности.
День за днём, 24 часа в сутки, год за годом. Только так можно обеспечить картинку, которую вы увидели сверху. И — погубить целое море. Были бы у Рамзеса II эти мегаватты мощности — и он бы превратил Ливийскую пустыню в цветущий сад.

То есть, минеральное топливо послужило той необходимой "прокладкой", которое смогло, за счёт включения на определённых этапах управляющих воздействий в пирамиду (минеральные удобрения, пестициды, орошение, вспашка, механизированная уборка) обеспечить плодородие земель, являвших во времена фараонов из себя полнейшую пустыню. Человечество, за счёт закачки дополнительных количеств энергии в систему смогло победить энтропию мёртвой материи.

Таким образом, подключив энергию минеральных топлив, человек смог отчасти победить падающую отдачу, которая столь же верна для случая сельского хозяйства, как она верна для месторождений нефти, газа или для добычи промышленных металлов.

Поэтому, посмотрим на слайды на карты. Ведь именно в картах, а не в калориях минерального топлива зарыта первопричина текущего продовольственного кризиса, который начинает разворачиваться в мире на наших глазах.

Вот активы человечества в этом процессе — сельскохозяйственные земли планеты Земля:

Зелёное — земли, используемые для выращивания растений, коричневое — земли, пригодные для выпаса скота.
Все оттенки серого — это нижний уровень "пирамиды падающей отдачи", места, в которых, подобно Антарктиде, Ямалу или Сахаре можно, конечно, надеяться получить какой-то мизерный результат в сельском хозяйстве, но потратить там надо будет гораздо больше 10 калорий минерального топлива на 1 калорию полученной пищи.

Поэтому, надо понимать, что миру будет очень трудно поднять сельскохозяйственное производство в 2 раза и практически невозможно — даже втрое.

Кроме того, надо учитывать, что эффективность пашни и эффективность пастбища — это две очень большие разницы.
Во-первых, сам по себе продукт пастбища — мясо и молоко сельскохозяйственных животных — это уже второй уровень пищевой пирамиды, который не занмается фотосинтезом сам по себе, а лишь получает накопленную энергию первого, растительного яруса. То есть, для получения одной калории "пасущегося бычка" надо потратить, как минимум, 10 калорий травы. Вообще, правило 10:1 присутствует и живой природе. Каждый следующий уровень пирамиды обычно где-то на порядок уже, чем предыдущий.

Кроме того, надо понимать, что только молоко попадает к нам в пищевые цепочки в том виде, как его выдаёт корова или коза. Даже яйца уже мы можем усваивать отнюдь не полностью (их всё-таки надо почистить перед тем, как есть), а с мясом вообще ситуация аховая:

Как видите, говядина, в части "поедаемого" даёт отношение пирамиды 30:1, некошерно-нехаляльная свинина имеет "эталонное" отношение 10:1 между энергией на входе и энергией на выходе, а наибольший "выход годного" даёт нам рыба.
Поэтому, не исключено, что в будущем мире рыбный день у нас будет не только четверг, но и вообще вся неделя. А говядина у нас будет только по большим национальным праздникам.

Отсюда следует и самое бережное отношение к основному ресурсу производства сельскохозяйственной продукции — пашням.
А их, на самом деле, гораздо меньше, чем может показаться при первом взгляде на верхнюю карту:

Жёлтым на этой карте обозначены «долгосрочные пашни», а коричневым – территории, испытывавшие засуху в период наблюдений. Карта построена на основании мониторинга земной поверхности со спутников NASA в период 2004-2009 годов.

Я думаю, ожидаемо для всех читателей, засушливым оказался весь "Плодородный Полумесяц", который и дал в своё время "путёвку в жизнь" всему земледелию, как таковому. Понятны проблемы с влагой в Африке или Австралии. Но то, что Аргентина, восток США, север Китая и даже Восточная Европа и Индия имеют проблемы с увлажнением почв, даже для меня было неприятным сюрпризом.

Наибольшая площадь долговременных пашен в мире приходится на США – 179 млн. га. Далее идут Индия (170 млн. га), Китай (135 млн. га) и Россия (130 млн. га). Неудивительно, что лидером по сбору зерновых и зернобобовых при таких объёмах пашни являются именно США, не испытующие, к тому же, никаких проблем с любыми тратами энергии минеральных топлив на своё сельское хозяйство. США в среднем собирает 500-550 млн. тонн зерновых и зернобобовых ежегодно (из них 300-350 млн. приходится на кукурузу, до 70 млн. тонн — на пшеницу, а остальное составляет ячмень, овёс, соя и другие культуры). Этот факт и позволяет США экспортировать до 100 млн. тонн зерна ежегодно.

Но если мы рассмотрим ситуацию в пересчёте на душу населения, которой и необходимо обеспечить в первую очередь за счёт пашен необходимые 2000 ккал в день, то ситуация становится гораздо менее радужной. Ведь более правильным будет учитывать не только площадь пашен, но и сколько обрабатываемой земли приходится на 1 человека в той или иной стране, а также сбор зерновых на душу населения. Наихудшие показатели в мире по обеспеченности пашней – у Китая и Японии: по 0,08 и 0,03 га на
человека (или, в понятных "дачных" терминах пространства бывшего СССР — по 8 и по 3 сотки соответственно).

Отсюда, собственно говоря, и значительная разница в удельном производстве зерновых и зернобобовых в расчёте на душу населения, наблюдаемая по разным странам:

Как видите, те люди, которые говорят, что "бульбаши и москали" без импорта еды подохнут с голоду — немного не владеют мировой статистикой по производству основы продовольственной пирамиды современного мира — зерновых и зернобобовых культур. Может быть, перестанут есть столько говядины, сколько едят сейчас, но с голоду не помрут. А вот японцам без импорта продовольствия будет туго. Особенно, если миру вдруг не понадобятся новые "Тойоты".

Однако в динамике процесса картинка оказывается ещё печальнее.
Китай стремительно теряет и те немногочисленные пахотные земли, что есть у него, те самые "8 китайских соток". В целом, в мире возникли два больших очага эродирующих почв. Первый – на северо-западе Китая, второй – в Центральной Африке. Спутниковые снимки показывают постоянное возникновение пылевых бурь в этих районах. Это уже привело к тому, что в Северном Китае за последнее время было заброшено 24 тысячи деревень, а миллионы гектаров бывших тучных пастбищ превратились в бесплодные пустыни.
Другая тенденция в Китае – преобразование пахотных земель в несельскохозяйственных целях. Так, в Китае за последние 10 лет города захватили около 800 тысяч гектаров бывших пахотных земель и ещё около 100 тысяч гектаров пришлось на промышленные предприятия, складские и распределительные центры.

В 2011 году продажи новых автомобилей в Китае достигли 20 млн. штук – рекорд для любой страны. При этом на каждые 5 миллионов новых машин должен приходиться дополнительный 1 миллион гектаров земли – под автодороги, стоянки, заправки, техцентры, и тому подобные объекты инфраструктуры, которые, как вы понимаете, не всегда получается строить только в горах и в пустынях.
В целом же мир уже исчерпал практически все резервы по наращиванию сельхозпроизводства. Прекратилось даже экстенсивное развитие сельского хозяйства: так, с 1995 по 2005 годы население в мире увеличилось на 14%, в то время, как пахотные земли увеличились в размере только на 0,4 %.
Связано это, к сожалению, не с тем, что это невозможно сделать в принципе, а скорее с тем, что ресурсные затраты на ввод данных объёмов пашни в сельскохозяйственный оборот будут превосходить отдачу от их использования.

Кроме того, надо понимать, что в последнее десятилетие мир столкнулся и ещё с одним ограничителем роста. Это урожайность основных сельскохозяйственных культур.

Вот ещё одна показательная карта:

Страны "золотого миллиарда", которые выстроили давным-давно и "вылизали" до деталей своё сверхэффективное индустриальное сеьское хозяйство уже не могут обеспечивать сколь-либо существенный интенсивный рост.

Так, в Японии урожайность риса, начиная с 2005 года, так и остается на одном уровне – около 52 центнеров с гектара. Похожая ситуация и с урожайностью пшеницы в европейских странах – основных её производителей. Во Франции урожайность этого злака остановилась на уровне 70-72 центнеров с гектара, в Германии она и вовсе немного падает (на 2-3% в год, до 68 центнеров).
В развитых странах в последние 5-7 лет также достигнут «потолок» по надоям, по скорости привеса свиней, по яйценоскости кур. Всё это говорит о том, что Европа, Северная Америка, Япония и Австралия больше не смогут стремительно наращивать сельскохозяйственное производство – в лучшем случае оно стабилизируется на нынешнем уровне.

Если кто-либо из читателей вспомнит здесь "страшный-ужасный-ГМО" и скажет, что "они что-то там придумают с урожайностью", то я отвечу, что основной эффект ГМО пока заключается в управляемой пересатке уже готовых генов от растения к растению, а вот предложить какой-нибудь пшеничке "ускоренный втрое фотосинтез" мы пока не можем.
Урожайности ГМО-культур пока находятся на уровне лучших традиционных сортов.

Потенциал роста урожайности есть в развивающихся странах. Но там он ограничивается либо дефицитом воды, либо ростом стоимости минеральных удобрений и средств защиты растений (в 2 раза за последние 5 лет). В общем "богатые не могут, бедные могут, но им никто это сделать не даст".

В мире остаётся лишь одно государство, способное относительно быстро нарастить сельхозпроизводство – это Россия.
У России в 1990-е годы было заброшено около 41 млн. га посевных площадей. Если эти земли ввести в оборот и собирать с них среднестатистический урожай трудных российских условий (около 2 тонн с гектара - или 20 центнер), то сбор зерновых в стране можно увеличить на 80 млн. тонн.
Также 40 млн. га пашни на протяжении 20 лет не получали ни одного грамма удобрений. То есть при нормальной их подкормке потенциально с этих земель можно увеличить урожай на 0,5-0,7 тонны с гектара (на 5-7 центнер). А это еще 20-28 млн. тонн зерна.

Таким образом, при нормальной сельхозполитике потенциально Россия может нарастить урожай зерновых с нынешних 80-95 млн. тонн до 180, а то и 200 млн. тонн. А это уже 1,4 тонны зерна на человека – практически уровень современных США. В силу этого экспортные возможности России тогда увеличатся с нынешних 18-25 млн. тонн до 50-60 млн. тонн в год . И это при том, что десятки миллионов тонн зерна могут дополнительно пойти в птицеводство или животноводство.

Вот такая у нас первая часть рассказа о еде и о воде...