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).

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 % (примечание 3.1).

Примечание 3.1. Плотность энергии, содержание углеводов и белка в основных злаках

Источники: цифры взяты из USDA (2011) и Nutrition Value (2015)

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 (Axelsson et al. 2013). 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 туже 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 (Veraverbeke and Delcour 2002).

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 (Kultan et al. 2003). 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 (примечание 3.2).

Примечание 3.2. Труд и энергетические потребности в традиционном земледелии

Примечание: легкая работа (Л) требует менее чем 20 кДж энергии пищи в минуту для среднего взрослого мужчины. Работа средней тяжести (С) требует до 30 кДж/мин., а тяжелая (Т) – до 40 кДж/мин. Аналоги для женщин примерно на 30 % ниже.

Источники: диапазоны составлены и рассчитаны по данным из Bailey (1908), Rogin (1931), Buck (1937), Shen (1951), Esmay and Hall (1968). Оценки затрат энергии сделаны, исходя из исследований метаболизма человека в Durnin and Passmore (1967).

Но подобный уровень детализации вовсе не обязателен для расчета приблизительного энергетического баланса. Использования репрезентативного среднего значения для затрат полезной энергии в традиционном сельском хозяйстве обычно достаточно. Типичные энергетические потребности для умеренной активности в 4,5 раза превышают уровень базового метаболизма для мужчин и в 5 раз для женщин и составляют 1 и 1,35 МДж/час (FAO 2004). Вычитая соответствующие базовые значения, получаем трудовые энергозатраты в 670 и 940 кДж/ч. Простое среднее число составит грубо 800 кДж/ч, и я буду использовать эту величину для обозначения полезных затрат энергии пищи на час труда в традиционном сельском хозяйстве. Схожим образом валовой урожай зерна рассчитывается умножением собранной во время жатвы массы на приблизительный энергетический эквивалент (обычно – 15 ГДж/т для зерна с влажностью менее 15 %, которое можно хранить).

Соотношение этих двух величин показывает валовый возврат энергии, и следовательно – продуктивность критически важных земледельческих задач. Возврат полезной энергии после вычитания того объема зерна, что требуется на посев, а также потерь при обработке и хранении окажется значительно ниже. Земледельцам приходилось откладывать часть каждого урожая, чтобы нашлось что посадить через год. Комбинация низких урожаев и высокой потери зерна во время ручной работы могла значить, что одна треть или даже одна вторая часть того, что созревало на средневековых полях, не использовалась в пищу. С увеличением продуктивности сельского хозяйства эта доля постепенно уменьшилась до менее 15 %. Некоторые зерна можно есть в целом виде, но перед тем, как подвергнуть настоящему приготовлению (варке или запеканию), большую часть злаков сначала нужно смолоть, а при этом теряется значительная часть массы зерна (примечание 3.3).

Примечание 3.3. Обмолот зерновых

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 (Wheat Foods Council 2015). 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 (IRRI 2015). 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 (Smil and Kobayashi 2011).

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 (Sierra-Macias et al. 2010; Feast and Phrase 2015). 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 %.

Циклы севооборота

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 (Неупе 1987; Sharma 2012).

По контрасту, рис исходно полуводное растение тропических низин и растет на полях, залитых водой почти до самой жатвы (Smith and Anilkumar 2010). Культивация этого растения тоже широко распространилась за пределы ядра в Южной Азии, но лучшие урожаи всегда получали в дождливых тропических и субтропических регионах (Мак 2010). 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 (Sprague and Dudley 1988). 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 (Hassan 1984; Janick 2002). 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 (Buck 1937) 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 (Clark and Haswell 1970). 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 (Cockrill 1974). 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.

Назад: Общие и разные практики

Дальше: Маршруты интенсификации