Глава 9
Накормить девять миллиардов
Несостоятельность грубой силы
Говорят, что попытки накормить голодающих – одна из самых старых филантропических целей в мире. Но это не означает, что мы многого добились в этой области. Согласно данным ООН, 925 миллионов человек в настоящее время недоедает. Это почти каждый седьмой житель планеты, и самые заметные жертвы голода – дети. Каждый год 10,9 миллионов детей умирает, причем половина – от осложнений, связанных с голодом. В развивающихся странах один из трех детей страдает от задержки роста, связанной с плохим питанием. Дефицит йода – основная причина умственной отсталости и поражений мозга; недостаток витамина А убивает каждый год миллион младенцев. И такая ситуация наблюдается сегодня, прямо сейчас – до того как население Земли вырастет еще на несколько миллиардов, до того как глобальное потепление сократит пригодную для пахоты площадь суши; до того как какая-нибудь нерешенная проблема не превратится в окончательно нерешаемую.
При всем этом ситуация вызывает в памяти историю о двух торговцах обувью, живших в Британии в начале ХХ века. Оба отправились в Африку исследовать новые рынки сбыта. Через неделю каждый из них написал письмо домой. Первый торговец жаловался: «Перспективы ужасные, здесь никто не носит обуви. Я сажусь на следующий же корабль домой». Но второй видел ситуацию совсем иначе: «Это замечательное место, здесь никто пока не носит обуви! Рыночный потенциал практически безграничен! Вероятно, я никогда не уеду отсюда». Другими словами, когда речь заходит о еде, существует множество возможностей для улучшения ситуации.
За последние сто лет наше сельское хозяйство развивалось по большей части за счет перебора технологий, то есть по методу «грубой силы» (brute force). Сначала мы индустриализируем наши фермы, затем – нашу еду. В результате производство продовольствия и система его дистрибуции стали полностью зависеть от нефтепродуктов. Сейчас мы сжигаем 10 калорий нефти, чтобы произвести одну калорию пищи. В мире, который стоит перед лицом энергетического дефицита, одно только это делает процесс неоправданным. Ирригационные системы иссушили наши водоемы. Основные водные горизонты в Китае и Индии практически истощены, и это привело к пыльным бурям гораздо более масштабным, чем те, от которых страдал американский Средний Запад в 1930-х годах. Токсичные гербициды и пестициды отравили наши реки. Сток азотных удобрений превратил наши прибрежные воды в мертвую зону – настолько, что США, стране, окруженной океанами, теперь приходится импортировать 80 % морепродуктов.
Но даже эта нелепая практика не может длиться вечно. Современные рыболовные технологии – еще один пример этого грубого перебора. Придонное траление уничтожает более пятнадцати миллионов квадратных километров океанского дна каждый год – это территория размером с Россию. Так что забудьте об импорте. В докладе международной группы экологов и специалистов по окружающей среде, опубликованном в 2006 году в журнале Science, сообщается, что при текущем уровне лова морская рыба и морепродукты в мире закончатся к 2048 году.
Более того, судя по всему, мы вот-вот исчерпаем потенциал технологий, которые позволили нам добиться самых больших достижений в пищевом производстве за последние пятьдесят лет. По словам Лестера Брауна, основателя двух некоммерческих экологических организаций – Института всемирного мониторинга (Worldwatch Institute) и Института экологической политики (Earth Policy Institute), – «за последнее десятилетие появилось еще одно ограничение для роста производительности в мировом сельском хозяйстве: сокращение списка технологий, которые мы еще не опробовали». Япония, например, использовала практически все доступные технологии, но урожайность рисовых полей на четырнадцать лет застыла на месте. Южная Корея и Китай оказались в похожих ситуациях. Рост урожайности пшеницы во Франции, Германии и Британии – трех странах, которые отвечают за 1/8 всемирного производства пшеницы, – схожим образом остановился. А индустриализация сельского хозяйства сделала положение более бедных стран еще менее надежным. Описывая ситуацию в индийском регионе Пенджаб, который, как утверждают многие, благодаря Зеленой революции превратился «из плошки для подаяния в хлебную корзинку», знаменитый эколог Вандана Шива отмечает:
Вместо того чтобы принести процветание, два десятилетия Зеленой революции погрузили Пенджаб в состояние недовольства и насилия. Вместо изобилия в Пенджабе накопились проблемы: отравленные почвы, пораженные паразитами злаки, заболоченные пустыни, раздраженные и погрязшие в долгах крестьяне.
Однако, несмотря на это истощение, в прошлом веке также произошло удивительное изменение в нашей способности производить продовольствие. Мы смогли накормить больше людей, чем когда-либо раньше, используя при этом меньшие площади. В данный момент под сельское хозяйство занято 38 % всей мировой суши. Если бы темпы производства остались такими же, какими они были в 1961 году, нам сегодня понадобилось бы 82 % суши, чтобы производить то же количество продовольствия. Такой эффективности мы добились благодаря интенсификации сельского хозяйства, основанной на использовании углеводородов. В будущем нам нужно придумать, как сменить этот экологически неустойчивый метод «грубой силы» гораздо более сбалансированным подходом. Если мы научимся работать с нашими экосистемами, вместо того чтобы давить их гусеницами, и будем параллельно оптимизировать наши урожаи и наши пищевые цепочки, то мы с легкостью сможем оказаться там же, где и второй продавец обуви из нашего анекдота: в месте, откуда можно увидеть бескрайний рынок и безграничный потенциал.
Наготовить на девять миллиардов
Многие считают, что вопрос, как эффективнее всего улучшить наши урожаи, сводится к бинарному выбору: применять ГМО (генетически модифицированные организмы) или не применять. Честно говоря, этот вопрос перед нами уже не стоит. В 1996 году в мире 1,7 миллиона гектаров было отведено под урожай, выращенный с помощью биотехнологий, к 2010-му это число подскочило до 148 миллионов гектар. Это увеличение площади в 87 раз делает генетически модифицированные семена (genetically engineered seeds, GE) наиболее быстро распространяющейся зерновой технологией в истории современного сельского хозяйства. Иными словами, беспокоиться уже поздно – эта лошадка давно сбежала из стойла.
Однако представление о том, что применение ГМО – это «франкенштейнов грех» против природы, на самом деле просто смехотворно. Противники ГМО исходят из предположения, что в сельском хозяйстве в принципе есть что-то естественное. Но каким бы идиллическим ни казалось нам земледелие, на самом деле оно представляет собой всего лишь затянувшиеся на 12 тысяч лет поиски способа оптимизировать наш обед. Вот как это объясняет Мэтт Ридли:
Уже почти по определению все культурные растения «генетически модифицированы». Это чудовища-мутанты, способные производить неестественно огромные голые (то есть удобные для обмолота) зерна или тяжелые сладкие плоды; выживаемость этих растений зависит от человеческого вмешательства. Морковь имеет оранжевый цвет только благодаря выведению мутантного сорта – что, вероятно, было проделано в Голландии не раньше XVI века. Бананы стерильны и неспособны давать семена. Пшеница имеет три цельных диплоидных (двойных) генома в каждой клетке, которые произошли от трех видов дикой травы, и в качестве дикого растения просто не может выжить (в природе сегодня не встречается дикая пшеница).
История сельского хозяйства – это история человеческого вмешательства в ДНК растений. В течение очень длительного времени предпочтительным методом была гибридизация (межпородное скрещивание), но затем появился Мендель со своими горошинами. Как только мы начали понимать, как работает генетика, ученые стали пробовать самые дикие технологии с целью вызвать искусственные мутации. Мы погружали семена в канцерогены и бомбардировали их радиацией (в том числе и внутри ядерных реакторов). Сейчас существует больше 2250 таких мутантов – почти все они имеют сертификат «органический».
С другой стороны, технологии ГМО позволяют нам более точно настроить наш поиск новых свойств растений. Впервые в истории растениеводства инструменты генной инженерии позволяют нам понимать, что же, собственно, мы делаем. И это серьезное отличие. Именно из-за этого поднялась вся суматоха: из-за радикального изменения качества и количества информации, доступной нам, из-за перехода от эволюции естественного отбора к сознательно направляемой эволюции.
При этом нельзя утверждать, что за пределами биоинженерных технологий сейчас не разрабатываются интересные техники оптимизации производства зерна. Институт земли (Land Institute) в штате Канзас пытается превратить пшеницу и кукурузу из однолетних растений в многолетние. Результаты могут быть фантастическими. Естественные экосистемы гораздо лучше управляемых человеком сельскохозяйственных систем справляются с превращением солнечного света в живую ткань. Многолетние растения – и главным образом поликультурные многолетники (имеется в виду смесь многолетников, растущих рядом) – поддерживают эти экосистемы. У таких растений длинные корни и сложное строение, что делает их устойчивыми к разным погодным условиям, к насекомым-вредителям и к болезням; также они способны произвести больше биомассы на гектар, чем одомашненные виды, не требуя при этом применения ископаемых видов топлива и не истощая ни почву, ни водные горизонты.
Проблема заключается в том, что на это нужно время. Институт Земли предполагает, что эти многолетники станут приносить урожай (и прибыль) лишь через двадцать пять лет. А генно-модифицированные культурные растения у нас уже есть.
Более того, после тридцати лет исследований многие из наших страхов по поводу ГМО оказались несостоятельными. Например, опасения по поводу ущерба здоровью. За это время было создано (и съедено) более триллиона порций генно-модифицированной пищи – но ни одного случая заболевания, вызванного ГМО, зарегистрировано не было. Другим опасением была экологическая катастрофа, но в общем и целом ГМО, как выясняется, оказывают скорее положительное воздействие на окружающую среду. Генно-модифицированные семена не требуют глубокой вспашки, поэтому структура почвы не нарушается. Это замедляет эрозию, стимулирует секвестрацию (удаление) углерода и фильтрацию воды, а также значительно уменьшает количество углеводородов, необходимых для выращивания нашей еды. Использование гербицидов тоже уменьшается, и при этом урожайность увеличивается.
Стюарт Бранд пишет в своей книге «Наука обо всей Земле: манифест экопрагматика» (Whole Earth Discipline: An Ecopragmatist Manifesto):
Когда индийские фермеры в 2002 году начали выращивать [генетически модифицированный] Bt-хлопок, страна из импортера хлопка превратилась в экспортера; 17 миллионов тюков превратилось в 27 миллионов. Что это принесло людям? Основным исходом стало то, что Bt-хлопок увеличил продуктивность на 50 процентов и уменьшил использование пестицидов на 50 процентов, в результате чего индийский валовый доход в сельском хозяйстве увеличился с 540 миллионов до 1,7 миллиардов долларов.
Это отчет о прогрессе в настоящем времени. Сельскохозяйственная часть биотехнической промышленности растет со скоростью 10 % в год; сама технология находится на более быстрой кривой роста. В 2000 году, когда был секвенирован первый геном растения, на это было потрачено семь лет, 70 миллионов долларов и силы пятисот человек. Тот же проект сегодня занимает около трех минут и стоит около 100 долларов. Это хорошие новости. Большее количество информации означает более прицельный подход. Прямо сейчас мы собираем первое поколение ГМО-урожаев; вскоре у нас появятся версии, которые могут расти в условиях засухи и на солончаках, обладают повышенной питательностью, могут использоваться как лекарства, повышают урожайность других растений и позволяют снизить использование пестицидов, гербицидов и ископаемых видов топлива. Лучшие версии будут обладать многими из этих свойств одновременно.
Проект BioCassava Plus, существующий в рамках фонда Гейтсов, планирует взять маниок (кассаву) – одну из наиболее распространенных сельскохозяйственных культур в мире, – усилить его белком, витаминами А и Е, железом и цинком, снизить естественное содержание цианида, сделать растение устойчивым к вирусам и увеличить срок хранения плодов с одного дня до двух недель. К 2020 году эта генетически модифицированная культура сможет радикально улучшить здоровье 250 миллионов людей, для которых маниок – повседневная пища.
Конечно, существуют и определенные проблемы, связанные с ГМО. Никому не хочется видеть, как мировыми поставками продовольствия распоряжаются всего несколько компаний, поэтому вопрос собственности на семена – весьма болезненный. Но это тоже не продлится долго. Команда Калифорнийского университета в Дэвисе – фитопатолог Памела Рональд и ее супруг, эксперт по органическому земледелию Рауль Адамчак – пишут в своей книге «Завтра на столе: органическое земледелие, генетика и будущее еды» (Tomorrow’s Table: Organic Farming, Genetics and the Future of Food):
ГМО – относительно простая технология, использование которой ученые в большинстве стран, включая развивающиеся, уже отточили. ГМО-модифицированные семена не нуждаются ни в каком-либо дополнительном уходе, ни в дополнительных фермерских навыках.
Это означает, что технология ГМО уже стала демократичной – при условии, что мы научимся делиться интеллектуальной собственностью. Пока еще этого не произошло (во всяком случае, в серьезном масштабе), но в недавней речи, произнесенной в фонде Long Now Foundation, писатель и активист органического питания Майкл Поллан призвал учредить движение за открытые исходные коды для программного обеспечения ГМО. Стюарт Бранд соглашается с этим призывом и предлагает:
Если в Monsanto придут в бешенство, скажите им, что, если они будут достаточно вежливы, вы, может быть, и предоставите им лицензию на адаптированные к местным условиям изменения, которые вы произвели с их запатентованным массивом генов.
Но даже при наличии открытого кода ГМО накормить весь мир – это задача, которую не решить одной лишь урожайностью. Нужно учесть еще и вопрос дистрибуции. Так что подумайте вот над чем: мы живем на планете, где около одного миллиарда человек постоянно голодны, – и при этом мы уже сейчас производим больше продовольствия, чем необходимо, чтобы накормить весь мир. Согласно данным Института политики в области продовольствия и развития (Institute for Food and Development Policy, известен также как Food First), в мире сегодня производится около 2 кг еды на каждого человека в день: 1,1 кг зерна, бобовых и орехов; около 0,45 кг мяса, молока и яиц; и еще столько же фруктов и овощей. Поэтому многие эксперты думают, будто проблема заключается в том, что при существующей системе распределения продовольствия неизбежны огромные потери. Если это правда и если мы по-настоящему серьезно настроены на то, чтобы накормить весь мир, то решение заключается не в том, чтобы научиться более эффективно перемещать продовольствие по земному шару. Гораздо лучше просто переместить фермы.
Вертикальное земледелие
Нам не впервой этим заниматься. В самом конце Второй мировой войны американская армия начала испытывать сложности со снабжением. Тогда это тоже была проблема дистрибуции. Войска оказались разбросаны по всему миру, и, помимо того что возить на дальние расстояния скоропортящиеся продукты было непозволительно дорого, грузовые суда становились легкой добычей вражеских субмарин. Очевидным ответом было выращивать продовольствие на местах, но на голых островах Тихого океана и засушливых пустынях Ближнего Востока не было достаточных площадей плодородной почвы. Однако зачем нужна почва, если есть вода?
Идея выращивания еды в воде восходит как минимум к Висячим садам Семирамиды в Вавилоне. Но гидропоника – выращивание съедобных растений в питательном растворе – более современное явление. Первая книга на эту тему – «Sylva Sylvarum» («Лес лесов, или Естественная история в десяти центуриях») Фрэнсиса Бэкона – вышла в 1627 году, однако технология гидропоники не была отработана до 1930-х годов, когда ученые усовершенствовали химический состав питательной среды. Впрочем, если не считать единственного случая (авиакомпания Pan American выращивала овощи на тихоокеанском островке Уэйк, чтобы добавлять свежую зелень в обед пассажиров межконтинентальных рейсов), никто не пытался заниматься подобным земледелием в серьезных масштабах. Вторая мировая все изменила. В 1945 году армия США начала серию масштабных гидропонных экспериментов, сначала на острове Вознесения в Южной Атлантике, а затем на острове Иводзима и в самой Японии, в частности на самой большой в тот момент гидропонной ферме в мире, которая находилась в городе Тёфу и занимала площадь в 8,9 га. Одновременно – поскольку США держали на Ближнем Востоке войска, обеспечивавшие безопасность поставок нефти в Америке, – новые гидропонные фермы были созданы в Ираке и в Бахрейне. Все они оказались невероятно успешными. В одном 1952 году гидропонные предприятия армии вырастили более 3,5 миллионов килограммов свежей продукции.
После войны большинство из нас забыли об этом успехе. Производство продовольствия вновь обрело твердую почву под ногами. Затем началась «Зеленая революция», и гидропоника была вытеснена еще дальше на периферию, уступив место углеводородным решениям. Лишь крохотная часть исследований продолжалась. В частности, ими упорно занималось агентство NASA, пытавшееся придумать, как накормить астронавтов на Марсе. Другие организации тоже работали в этом направлении. В 1983 году Ричард Стоунер сделал большой прорыв, обнаружив, что растения можно подвешивать в воздухе, подкармливая их через насыщенный питательными веществами туман. Это положило начало новой науке – аэропонике, и именно тут началось самое интересное.
Традиционное сельское хозяйство потребляет 70 % всей пресной воды на планете. Гидропоника на 70 % эффективнее традиционного сельского хозяйства. Аэропоника на 70 % эффективнее гидропоники. Таким образом, если бы мы использовали в сельском хозяйстве аэропонику, мы могли бы сократить использование воды с 70 до 6 процентов – неплохая экономия. Учитывая, что с каждым днем угроза дефицита воды становится все более серьезной, трудно понять, почему эти технологии до сих пор не получили самого широкого распространения.
«Это проблема пиара, – говорит Диксон Деспомьер. – Когда люди слышат слово „гидропоника“, они представляют себе не NASA, а горшок с комнатным растением. Черт побери, десять лет назад я и сам так думал».
Но ситуация начинает меняться, и отчасти это дело рук как раз доктора Деспомьера. Этот высокий седобородый мужчина – микробиолог и эколог по образованию, а также один из ведущих мировых экспертов по внутриклеточному паразитизму. До своего ухода на пенсию в 2009 году он был профессором на факультете здравоохранения Колумбийского университета. В 1999 году Деспомьер читал курс по медицинской экологии, который включал в себя раздел о климатических изменениях и их потенциальном влиянии на производство продовольствия. Он вспоминает:
Это была весьма депрессивная тема для изучения. Продовольственная и сельскохозяйственная организация при ООН (Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO) подсчитала, что сельскохозяйственное производство, чтобы не отстать от роста населения, должно увеличиться вдвое к 2050 году. В то же время 80 % пригодной для возделывания земли уже занято, и наши текущие данные о климатических изменениях демонстрируют, что производство зерновых в течение следующих десяти лет уменьшится на 10–20 %. К тому времени, когда я закончил излагать эти данные моим студентам, они готовы были забросать меня гнилыми помидорами.
Деспомьеру так надоела вся эта тоска и безысходность, что он отклонился от привычного курса и предложил студентам поискать позитивное решение. Обдумав вопрос со всех сторон, они предложили идею плантации на крыше. По словам профессора,
это была идея местного масштаба, и она казалась осуществимой. Студенты хотели знать, сколько людей они смогут накормить, если будут выращивать еду на крышах – не коммерческих зданий, а жилых домов – на Манхэттене. И я дал им остаток семестра на поиск ответа.
Это было еще до появления карт Google, поэтому одни только поиски подходящих крыш заняли у студентов три недели, в течение которых они не вылезали из Нью-Йоркской публичной библиотеки. Затем встал вопрос: «А что выращивать?» Нужно было найти растение, способное давать урожай в очень стесненных условиях, но при этом весьма калорийное. В конце концов остановились на рисе. Пора было делать расчеты – и выяснилось, что выращивание риса на крышах Нью-Йорка смогло бы накормить всего 2 % населения города.
Они очень расстроились, – вспоминает Деспомьер. – Столько работы – и выяснилось, что они смогут накормить всего два процента ньюйоркцев. Я попытался мотивировать их и сказал: «Ну что ж, если вы не можете выращивать урожай на крышах, как насчет всех этих заброшенных жилых домов? Как насчет авиабазы Райт-Паттерсон? Как насчет небоскребов? Представьте себе, сколько еды мы могли бы вырастить, если бы только удалось запихнуть ее в высотки?»
В то время для Деспомьера это были по большей части слова, сказанные мимоходом, чтобы утешить студентов. Но идея застряла в его голове. Его жена тоже хотела понять, сработает ли такой план, и в результате профессор начал искать информацию о гидропонике в интернете:
Я прочитал о том, каких успехов достигла армия во время Второй мировой, и понял две вещи. Первая: что гидропоника – это не только выращивание растений в горшках. И вторая: что безумная идея вертикальной фермы не так уж безумна.
Его студенты тоже были преисполнены энтузиазма и вновь взялись за работу. В течение года были сделаны первые грубые прикидки, из которых получалось, что их вертикальная ферма может накормить гораздо большее количество народа, чем 2 % ньюйоркцев. Деспомьер говорит:
Одно тридцатиэтажное здание, занимающее один нью-йоркский квартал, могло прокормить пятьдесят тысяч человек в год. Сто пятьдесят вертикальных ферм могли бы накормить всех людей в Нью-Йорке.
У вертикальных ферм много изумительных преимуществ. Они не зависят от погоды, поэтому урожай можно выращивать в течение всего года в оптимальных условиях. Один квадратный метр этажа небоскреба производит продовольствия столько же, сколько 10–20 квадратных метров традиционной почвы. Технологии «чистой комнаты» (clean room, позволяют создать в помещении особо чистую атмосферу) дают возможность обойтись без пестицидов и гербицидов – а значит, избавиться от отравленных сточных вод. Ископаемые виды топлива, которые сейчас употребляются для вспашки, внесения удобрений, посева, прополки, сбора урожая и доставки, также не используются. И, помимо всего этого, мы можем восстановить леса на старых сельскохозяйственных землях, замедлив тем самым разрушительный процесс сокращения биологического разнообразия.
Так как же все это работает? Питание, естественно, поступает посредством гидро- или аэропоники. Кроме того, растениям нужен солнечный свет, поэтому вертикальные фермы устроены так, чтобы максимально обеспечивать его доступ. Параболические зеркала отражают свет от всех поверхностей внутри здания, в то время как наружные стены покрыты слоями этилентетрафторэтилена (ЭТФЕ) – это революционный полимер, необычайно легкий, прочный, самоочищающийся и прозрачный как вода. Освещение для теплиц тоже используется, как ночью, так и в пасмурные дни, и электричество, необходимое для их работы, будет генерироваться из энергии, которая сейчас впустую утекает в канализацию. «Один только Нью-Йорк, – говорит Деспомьер, – спускает в унитаз эквивалент девятисот миллионов киловатт электричества каждый год».
Возможно, самое важное обстоятельство заключается в том, что пища в сегодняшней Америке в среднем проезжает 2400 км, прежде чем ее съедят. И это только в среднем. Типичная порция еды в США включает пять ингредиентов, выращенных в других странах. Ужин в Лос-Анджелесе запросто может состоять из чилийской говядины (8988 км), риса из Таиланда (13 298 км), итальянских оливок (10 224 км), грибов из Новой Зеландии (10 474) и бокала неплохого австралийского шираза (12 210 км). Поскольку 70 % финальной розничной цены продукта составляют транспортировка, хранение и обработка, все эти километры быстро суммируются.
Вертикальные фермы в корне меняют дело. Дни, которые проходят, прежде чем еда доберется до наших тарелок, превращаются в минуты, которые нужны, чтобы спуститься с салатом-латуком на десять этажей вниз. И, несмотря на футуристический облик этих ферм, никакие принципиально новые технологии в их работе не используются, поэтому такие фермы уже сегодня приносят урожаи. Есть целый ряд пилотных проектов в Соединенных Штатах и еще более масштабных – за океаном. Япония, хоть пока и не переключилась с горизонтального на вертикальное производство, приступила к строительству нескольких сотен «фабрик растений», чтобы обеспечить пищевую безопасность страны. Используя технологии «чистой комнаты» и нанимая пожилых людей для ухода за растениями, японцы теперь могут выращивать двадцать урожаев латука в год вместо одного-двух, которые получаются при использовании традиционных методов.
Тем временем шведская компания Plantagon уже работает над пятью проектами вертикальных ферм: двумя в Швеции, двумя в Китае и одной в Сингапуре. Стандартная модель такой фермы – огромная стеклянная сфера с ящиками для растений, организованными в гигантскую спираль, – позволяет теплице площадью в 10 000 квадратных метров выращивать продукцию, которая при горизонтальном земледелии занимала бы в десять раз бóльшую площадь.
Однако настоящие преимущества вертикальных ферм проявятся, когда технологии завтрашнего дня объединятся с сегодняшними идеями. Представьте себе повсеместно встроенные сенсоры, регулирующие температуру, pH-баланс и поступление питательных веществ. Добавьте искусственный интеллект и робототехнику, которые смогут оптимизировать посев, выращивание и сбор урожая на каждом квадратном метре. Учитывая, что производство продовольствия ограничено возможностью растений преобразовывать солнечный свет в энергию, как насчет того, чтобы использовать ГМО для улучшения и этого процесса? Исследователи Университета штата Иллинойс уже какое-то время работают над этой идеей. Они полагают, что в течение следующих 10–15 лет оптимизация фотосинтеза сможет увеличить урожайность до 50 %. Выращиванием этого оптимизированного урожая на вертикальных фермах – и настройкой светодиодных ламп на оптимальный для растений спектр – мы сможем сэкономить даже больше энергии (удалив диапазон частот, который не используется растениями) и значительно сильнее поднять продуктивность.
Все это означает, что для тех 70 % человечества, которые вскоре будут жить в городах, вертикальные фермы предлагают самый надежный способ покончить с голодом и недоеданием. Эти фермы уже сейчас способны увеличить объем выращиваемой еды на один урожай во много раз и в десять раз увеличить количество урожаев. И они способны делать все это, требуя на 80 % меньше земли, на 90 % меньше воды, на 100 % меньше пестицидов и практически вообще не требуя затрат на перевозку. Включите сюда несколько новых технологий – аквапонику для замкнутой системы производства белка; сбор урожая с помощью роботов для снижения трудовых затрат; системы искусственного интеллекта, присоединенные к биосенсорам для лучшей регуляции окружающей среды; продолжающееся развитие систем, использующих энергию биомассы (части растений, которые не идут в пищу, перерабатываются в топливо); улучшение и продолжающуюся интеграцию систем переработки мусора (чтобы еще надежнее замкнуть кольцо и уменьшить затраты на энергию) – и мы придем к золотому стандарту экологически устойчивого сельского хозяйства: полностью местному производству еды и системе дистрибуции, в которой полностью отсутствуют отходы и где имеется нулевое воздействие на окружающую среду и потенциал накормить весь мир.
Белок
У нас все еще есть проблема. Стратегии, которые мы обсуждали в этой главе, касаются улучшения растениеводства, но оптимальное здоровое питание должно включать в себя 10–20 % белка (от общего количества потребленных калорий). Мы с вами можем есть тофу, но для большинства людей в мире более предпочтительный выбор – мясо. Пусть мы даже не считаем употребление мяса убийством – это потребление определенно убивает нашу планету. Возьмем для начала крупный рогатый скот – он затрачивает очень много энергии (стандартное соотношение затраченной на производство энергии / полученной говядины составляет 54:1). К тому же коровам нужно очень много земли: их стада занимают 70 % всех сельскохозяйственных угодий на планете. Домашний скот производит больше парниковых газов, чем все автомобили в мире; кроме того, пасущиеся животные – это основная причина эрозии почвы и сокращения лесного покрова. Еще одна проблема – болезни. Тесно скученные стада – резервуары пандемий. Ожидается, что всемирный спрос на мясо к 2050 году увеличится вдвое, поэтому, если что-то не изменится, угроза глобальных эпидемий только возрастет.
Опасность становится все более грозной. По мере повышения уровня жизни растет и потребление мяса. С 1990 по 2002 год уровень потребления мяса в Китае удвоился. В 1961 году средний китаец съедал 3,6 кг мяса в год. К 2002 году это количество подскочило до 52,4 кг. Схожую тенденцию можно наблюдать повсеместно.
Но кое-что меняется – а если точнее, происходят два изменения. Во-первых, в ближайшем будущем мы станем свидетелями прогресса аквакультуры (аквакультивирования) – выращивания водных организмов в естественной (или искусственной) среде. Во-вторых (это дело более отдаленного будущего), мы будем выращивать мясо in vitro, то есть в пробирке.
Аквакультура – не новое явление. Насколько не новое – интересный вопрос. Рукописи V века до нашей эры демонстрируют, что уже в древнем Китае практиковались рыбные фермы. Как египтяне, так и римляне выращивали устриц. Более современная реинкарнация этой технологии появилась после Второй мировой войны и с тех пор неудержимо развивается. С 1950 до 2007 года производительность рыбных садков и плантаций моллюсков и водорослей во всем мире увеличилась с 2 млн тонн до 50 млн. В то время как морское рыболовство находится в упадке (пик его расцвета пришелся на 1980-е годы), потребление рыбы в мире все время увеличивается благодаря рыбным фермам. Аквакультура в данный момент является самой быстрорастущей системой производства еды животного происхождения – и она обеспечивает почти 30 % всех наших морепродуктов.
И это количество должно значительно вырасти. В 2003 году журнал Nature сообщил, что 90 % всех видов крупной морской рыбы исчезло – было выловлено человеком либо для непосредственного употребления в пищу, либо на корм домашним животным, либо ради изготовления удобрений или рыбьего жира. В этот список попали тунец, рыба-меч и марлин, а также большие придонные рыбы, такие как треска, палтус, скат и камбала. Все они подвержены опасности полного вымирания из-за слишком активной рыбной ловли и промышленных технологий рыболовства. Как объясняла на страницах National Geographic знаменитый океанограф Сильвия Эрл (наделенная шутливым титулом «Ваша Бездонность»),
траловое рыболовство уничтожает огромное количество прилова, птиц, млекопитающих – большое разнообразие форм жизни. Бесчисленные создания, многим из которых мы даже не успели дать имя, уже вымерли – они погибли, когда по дну океана волочили сети, чтобы выловить креветок, камбалу и других обитателей дна. А крючковые снасти – с наживленными через каждый метр крючками – могут тянуться на 80 и больше километров через океан, чтобы ловить всех, кто попадется. На крючке нет никакого указателя, предупреждающего рыбу-меч или тунца, чтобы они не попались на крючок, а именно эти два вида рыбы сейчас нельзя ловить. Если мы хотим, чтобы их популяции восстановились, нам нужно дать им передышку.
Аквакультура становится важной частью этой передышки. Это возобновляемое и масштабируемое производство. К тому же эта технология помогает защищать наши океаны. Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (National Oceanic and Atmospheric Administ-ration, NOAA) считает, что рыбные фермы могут снизить потребность Америки в импорте морепродуктов (на 10 млрд долларов в год), создать рабочие места, уменьшить внешнеторговый дефицит и повысить продовольственную безопасность. Другие специалисты высказываются с большей осторожностью. Чтобы в условиях рыбной фермы накормить один килограмм хищных рыб, таких как лосось, требуется два килограмма рыбы, пойманной в дикой природе. Фермы по разведению рыбы страдают от всех проблем индустриализированного сельского хозяйства: при концентрации тысяч рыбин в одном месте возникает проблема отходов и болезней. Еще одна беда – разрушение природных обиталищ. Выращивание креветок, например, уничтожило прибрежные мангровые леса во многих регионах мира.
Но здесь мы тоже учимся на собственных ошибках. Благодаря сильному международному давлению индустрия выращивания креветок начинает реформироваться. Улучшенные растительные белки и переработанные животные отходы с добавлением аминокислот пришли в качестве корма на смену дикой рыбе на большинстве лососевых ферм. А объединение интегративного сельского хозяйства с аквакультурой позволяет добиться еще бóльших преимуществ.
Если взглянуть в меньшем масштабе, мы увидим, как азиатские рисовые фермеры используют рыбу для борьбы с паразитами риса, такими как золотистая улитка, и это одновременно повышает урожайность злака и увеличивает потребление рыбы (поскольку они заодно и выращивают ее). Мы увидим, как фермеры в Африке заводят рыбные пруды в своих огородах – ведь из ила на дне пруда получается отличное, богатое минералами удобрение. Если же взять более крупный масштаб, то самая впечатляющая инновация, возможно, принадлежит Уиллу Аллену, лауреату стипендии Фонда Макартуров («гранта для гениев»), основателю и руководителю компании Growing Power, которая строит одну из первых вертикальных ферм в США. Аллен, пионер урбанистической аквакультуры, собирается отвести первый этаж своей вертикальной фермы под рыбный садок. В резервуаре объемом примерно 415 000 литров будут выращивать 100 000 штук тилапии, желтого окуня и, возможно, солнечника в год. Отходы жизнедеятельности рыб будут перерабатываться в удобрения для растений на более высоких этажах теплицы.
Но это только начало. Если мы по-настоящему серьезно отнесемся к защите наших океанов и сохранению морепродуктов как источника белка, интегрированное сельское хозяйство должно стать серьезной частью всей нашей пищевой цепочки. Сильвия Эрл продолжает:
Если мы ценим океан и здоровье океана, то мы должны понять, что рыба критически важна для сохранения целостности океанических систем, которые, в свою очередь, поддерживают жизнь на планете. Мы слишком эгоистично относились к рыбе, думая, что она хороша только в приготовленном виде, вместо того чтобы задуматься о том, что она важна для экосистемы, которая имеет для нас огромную ценность.
Культивация мяса
В 1932 году Уинстон Черчилль сказал: «Через пятьдесят лет мы не будем абсурдно выращивать целую курицу с целью съесть ее грудку или ножку и вместо этого будем выращивать эти части отдельно в подходящей среде». Биотехнологам потребовалось на несколько десятилетий больше, чем обещал Черчилль, но уже сейчас очевидно, что результат стоил ожидания.
Культивируемое мясо (или, как некоторые предпочитают его называть, мясо из пробирки) – это мясо, выращенное из стволовых клеток. Процесс был впервые запущен NASA в конце 1990-х: агентство предположило, что выращивание мяса in vitro может стать хорошим способом обеспечить астронавтов пищей во время длительных космических полетов. К 2000 году из клеток золотой рыбки удалось вырастить съедобный мышечный белок, и исследования пошли полным ходом. К 2007 году прогресс набрал такой темп, что группа ученых из разных стран организовала Консорциум мяса из пробирки (In Vitro Meat Consortium), чтобы вывести производство культивируемого мяса на промышленный уровень. В следующем году экономический анализ, представленный на Симпозиуме мяса in vitro в Норвегии, продемонстрировал, что мясо, выращиваемое в гигантских резервуарах-биореакторах, может стоить примерно столько же, сколько стоит говядина в Европе. Организация «Люди за этическое обращение с животными» (PETA) учредила приз в один миллион долларов, чтобы стимулировать развитие проекта. К 2009 году ученые в Нидерландах успешно превратили в чашке Петри свиные клетки в съедобную свинину. С тех пор было проделано еще немало работы, и, хотя мы все еще находимся примерно в десятилетии от вывода этой технологии на рынок, мы определенно движемся в верном направлении.
Обеспечение людей белком – не единственная движущая сила этих изменений. Говорит Джейсон Мэтини, директор «Нового урожая» (New Harvest) – некоммерческой организации, которая спонсирует исследования в области культивируемого мяса:
Разведение крупного рогатого скота всегда будет экологической катастрофой, и говяжий фарш всегда будет вреден. Если даже говорить только о сокращении эмиссии парниковых газов, то переход на культивируемое мясо – это все равно как если бы все в Америке вдруг пересели из автомобилей на велосипеды. А что касается здоровья, то «натуральная» говядина всегда будет содержать жирные кислоты, которые вызывают заболевания сердечно-сосудистой системы. Невозможно превратить корову в лосося, но культивируемое мясо позволяет сделать именно это. Из мяса in vitro мы сможем изготовить гамбургер, который будет предотвращать инфаркты, вместо того чтобы вызывать их.
Выращивая мясо в биореакторах, мы также уменьшаем риск новых быстро распространяющихся инфекционных заболеваний (источник 70 % таких заболеваний – домашний скот) и биологического заражения (что может произойти, например, если рабочий на бойне случайно вспорет внутренности у туши). У культивированного мяса нет внутренностей, поэтому нет и риска, что в нашу пищу попадут вредные бактерии. Существует, конечно, опасность, что культивированное мясо будет встречено с такой же враждебностью, что и ГМО-урожаи, но вспомним, что медики сейчас активно работают над регенерацией органов. Если мы готовы жить с выращенной в лаборатории почкой, которая постоянно будет находиться в нашем теле, какие у нас могут быть возражения против культивированной говядины, которая проведет несколько часов в наших желудках?
Но дело не только в пользе для нашего здоровья: 30 % тех площадей, которые сейчас используются под содержание домашнего скота, могут быть вновь засажены лесами. Участки амазонской сельвы размером с Бельгию, которые ежегодно вырубают под пастбища крупного рогатого скота, будут сохранены, 40 % мирового зерна, которое сейчас идет на корм скоту, останется в распоряжении людей, а сорок миллиардов животных, которых убивают каждый год в одних только США, перестанут страдать ради нашего удобства. Как сказала президент PETA Ингрид Ньюкирк в интервью журналу The New Yorker,
если люди не желают прекратить пожирать миллиарды животных, то какой радостью будет дать им животную плоть, полученную без ужасов бойни, транспортной фуры, без увечий, боли и страданий промышленного сельского хозяйства.
Между сейчас и потом
Все три технологии, которые мы обсудили в этой главе, потенциально способны накормить весь мир, но не все связанные с ними проблемы еще решены. В то время как аквакультура уже активно развивается, ГМО-индустрия в основном работает только с тремя культурами (хлопком, кукурузой и соей) и пока еще не распространилась на весь рынок растениеводства. Правда, золотистый рис (с повышенным содержанием витамина А) вот-вот преодолеет административные препоны и войдет в пищевую цепочку. Многие надеются, что золотистый рис спасет миллионы жизней, поэтому его появление, возможно, ускорит столь необходимый переворот в общественном мнении и облегчит принятие обществом других биокультур. Однако, учитывая административные преграды и прогнозы развития ГМО, до существенных изменений осталось еще 5-10 лет.
Появления культивированного мяса, вероятно, также придется подождать 10–15 лет, и такая же перспектива, скорее всего, ожидает вертикальные фермы. Более того, вертикальные фермы разработаны для размещения в городах или на прилегающих территориях, в то время как большая часть голодающих и недоедающих людей на Земле живет в нищете сельской глуши. Поэтому понятна необходимость промежуточных мер. Всеобъемлющей технологии пока не существует, но прямо в данный момент появляется целый комплекс сельскохозяйственных практик, которые объединяют в себе лучшее в агрономии, лесном хозяйстве, экологии, гидрологии и целом ряде других прикладных наук. Этот комплекс практик называется агроэкологией, и его основная идея – разработать пищевые сети, которые будут подражать дикой природе. Вместо стремления к нулевому воздействию на окружающую среду агроэкологи хотят создать системы, которые будут производить больше продовольствия на меньшей площади земли и одновременно укреплять экосистемы и способствовать биологическому разнообразию.
И у них получается. Недавнее исследование ООН обнаружило, что агроэкологические проекты в пятидесяти семи странах увеличили урожайность в среднем на 80 %, а в некоторых случаях – на 116 %. Одной из самых успешных оказалась двухтактная система, разработанная, чтобы помочь кенийским фермерам, выращивающим кукурузу, справиться с эпидемиями, вездесущими паразитическими сорняками и плохими почвами. Если не углубляться в технические детали, то двухтактная система – это взаимодействие совмещенных культур, для чего фермеры сажают между рядами кукурузы определенные растения. Некоторые растения испускают неприятные для насекомых запахи (и таким образом отгоняют их). Другие, такие как липкая паточная трава, «притягивают» насекомых, действуя как природная липучка для мух. Используя этот простой способ, фермеры увеличили урожайность на 100–400 %.
Что еще более важно: эти агроэкологические технологии сегодня широко доступны (триста тысяч африканских фермеров уже используют двухтактную систему), но мы только начинаем осознавать их истинный потенциал. Хотя сами эти практики определенно выглядят не слишком технологичными, данные для них приходят из информационных наук – то есть тех, которые сегодня развиваются по экспоненте. Более того, на агроэкологию не распространяется предубеждение против ГМО, и по мере появления все более совершенных биотехнологий новые семена могут быстро интегрироваться в эти экологически устойчивые системы. Как объяснила в своей статье для журнала Economist фитопатолог Калифорнийского университета в Дэвисе Памела Рональд, это может оказаться лучшим способом продвижения вперед:
Основная предпосылка почти любой сельскохозяйственной системы (конвенциональной, органической, любой промежуточной) заключается в том, что семена – это еще не всё. Фермерские практики, которые используются для культивации семян, не менее важны. Одни только генно-модифицированные растения не могут предоставить все изменения, необходимые в сельском хозяйстве. Также, безусловно, необходимы экологические системы земледелия и другие технологические изменения, вкупе с переменами в государственной политике. В то же время… сейчас ученые достигли явного согласия по вопросу о том, что генно-модифицированные растения и экологические фермерские практики могут сосуществовать, и, если мы серьезно относимся к построению экологически устойчивого сельского хозяйства в будущем, так оно и должно быть.
Сложная задача
Итак, что мы имеем сейчас: долговременную схему устойчивого повышения производительности, базирующегося на агроэкологических принципах, ГМО, синтетической биологии, многолетних поликультурах, вертикальных фермах, робототехнике и AI, интегрированном сельском хозяйстве, продвинутой аквакультуре и начинающемся буме культивированного мяса. Все это понадобится, чтобы накормить мир, который будут населять девять миллиардов людей. Это окажется непростой задачей. Все эти технологии нужно будет масштабировать одновременно, и чем быстрее, тем лучше. Последнее здесь главное. У нас есть мера количества растений, которые массово производятся каждый год. Она называется первичной продуктивностью. Так как каждое животное на Земле ест растения или других животных, которые едят растения, это хорошая мера для исследования того, как влияет потребление еды человечеством на всю планету. Прямо сейчас мы потребляем 40 % первичной продуктивности Земли. Это опасно высокая цифра. Насколько близко точка невозврата? Возможно, 45 % будет достаточно, чтобы запустить катастрофическую потерю биологического разнообразия, от которой наши экосистемы не смогут оправиться. Возможно, этой цифрой окажется 60 %. Пока никто этого не знает точно. Известно одно: если мы не выясним, как уменьшить наше воздействие на планету, то у нашей постоянно растущей популяции останется очень мало надежд на экологически устойчивое будущее. Но если мы будем следовать схеме, кратко очерченной в этой главе, мы сможем радикально повысить первичную продуктивность планеты, защитить ее биологическое разнообразие и одновременно исполнить старейший гуманистический зарок человечества: накормить голодных. Причем сможем сделать это в духе истинного изобилия.
