Что природа когда-либо делала для нас? Как деньги действительно растут на деревьях

На почвах с низким содержанием органических веществ или их истощением и где в результате не хватает основных питательных веществ для растений, используются различные методы повышения плодородия. В последние десятилетия быстрый рост производства продуктов питания поддерживался добавлением различных вредных химических питательных веществ для растений.

Семнадцать из них необходимы для роста растений, но усилия по повышению уровня азота и фосфора в возделываемых почвах были особенно важны для поддержания роста урожайности, причем темпами, которые не отставали от роста населения. За последние пятьдесят лет или около того глобальное использование удобрений увеличилось примерно на 500 процентов.

Когда дело доходит до азота, может показаться довольно удивительным, что он стал таким ограничивающим фактором. В конце концов, около 78 процентов воздуха, которым мы дышим, состоит из него, но в газообразном виде растения не могут его использовать. Азот в состоянии, доступном растениям, составляет лишь около миллионной части объема атмосферы.

Он становится питательным веществом для растений после трансформации, называемой фиксацией азота, которая, среди прочего, может происходить при росте бактерий. Однако большая часть азотных удобрений производится химически - технология, созданная в 1913 году, сыграла решающую роль в поддержании промышленного сельского хозяйства.

Еще одно важное питательное вещество для растений, содержание которого можно уменьшить при вспашке и возделывании сельскохозяйственных культур, - это фосфор. Это питательное вещество в форме фосфата жизненно важно практически во всех химических процессах, которые растение должно завершить, чтобы расти и воспроизводиться.

Как и азот, фосфор является распространенным элементом, но в отличие от азота он не встречается в атмосфере в виде газа, а в конечном итоге получается из горных пород, и для производства удобрений его необходимо собирать из окружающей среды в тех местах, где он находится концентрированно. Разлагающийся навоз является одним из таких источников, как и мертвые останки животных, такие как их кости. Гуано (птичий помет) - еще один и на протяжении веков был ключевым источником. Однако в наши дни его добывают в основном из богатых фосфором геологических месторождений.

США и Китай являются крупными производителями, но около половины известных запасов сосредоточено в Марокко, в этих породах есть ключи к разгадке того, почему они содержат такую высокую концентрацию фосфора. Эти отложения, богатые костями акул, рыб и рептилий, содержат множество останков давно умерших животных и растений, скопившихся на дне плодородного древнего океана. Как и ископаемое топливо, они являются наследием светопоглощаюшей жизни, обитавшей в далеком прошлом.

По некоторым оценкам, запасы каменного фосфата могут стать ограничивающим фактором в производстве продуктов питания к 2030-м годам. Другие предполагают, что это произойдет намного позже, но никто не возражает, что на каком-то этапе будет достигнут пик производства химического вредного фосфата. Поскольку человеческое население продолжает расти и растет спрос на продукты питания, этот факт должен вызывать более чем преходящий интерес.

Производство азотных и фосфорных удобрений является одним из способов увеличения первичного производства и поддержания его на все более высоких уровнях во многих сельскохозяйственных системах.

Поскольку органическое вещество в почвах истощается в результате возделывания сельскохозяйственных культур, производится все больше и больше азотных удобрений для поддержания высоких урожаев. Без этого невозможно, чтобы человеческое население увеличивалось так быстро, увеличившись в четыре раза в течение двадцатого века и достигнув более 7 миллиардов сейчас.

Оценка экосистем на пороге тысячелетия показала, что с 1960 года потоки химически активного азота в экосистемах на суше увеличились вдвое, а потоки фосфора - втрое. Это огромное изменение, которое произошло менее чем за одну человеческую жизнь. Авторы также подсчитали, что в последнее время эта тенденция ускорилась: более половины всех синтетических азотных удобрений, когда-либо использовавшихся, было произведено с 1985 года. Это была великая атака химией на наше здоровье и поля.

На протяжении всего человеческого существования до этого момента наши потребности удовлетворялись без синтетических удобрений, полученных из ископаемого топлива. До тех пор мы все больше полагались на солнечный свет, чтобы удовлетворить наши растущие потребности.

Конечно, задолго до 1913 года фермеры осознали важность питательных веществ, даже если у них не было для них названия. Внесение удобрений в почву было важным аспектом продовольственной безопасности задолго до появления современных сельскохозяйственных технологий. Навоз и компост использовались для пополнения питательных веществ, а уровень производства поддерживался должным образом, хотя урожайность часто была ниже, чем на современных промышленных фермах.

Азотная оргия

Но, хотя фиксация азота и добыча фосфатов позволили нам более эффективно использовать первичное производство биомассы, другие важные процессы были нарушены. Во-первых, изменения происходят в самой почве. Наши культурные растения жадно поглощают роскошный азот и фосфат, которым мы расточаем, но при кормлении с ложечки им не нужно поддерживать тонкие взаимоотношения с различными почвенными организмами, чтобы процветать. Например, нет необходимости в грибковых микронитях, которые обычно создают, хранят и регулируют поток питательных веществ.

В таких условиях растения могут уподобиться избалованным детям. Они растут с плохими способностями налаживать и поддерживать отношения. Жизнь слишком проста, а изобилие запасов приводит к недооценке основных материалов . А это приводит к расточительству.

Поскольку оно поступает в избытке и в роскошной форме, не все удобрения усваиваются растениями. Некоторые проскальзывают мимо микроскопических корневых волосков и убегают. Растворенные в воде, они проникают через почву и по почве, с полей и в ручьи, реки, озера и океаны. Это может вызвать экологический ущерб, поскольку не только культурные растения так положительно реагируют на изобилие необходимых питательных веществ.

Утечка удобрений может вызвать взрыв в росте растений в водоемах, особенно быстрорастущих водорослей. Их популяционный всплеск может быстро превратить воду в ярко-зеленый, либо когда микроскопические одноклеточные формы подвергаются популяционным взрывам, либо когда нитчатые виды образуют плотные маты из зеленого вещества.

Это вообще нехорошо. По мере того как водоросли размножаются, растут, созревают и затем отмирают, растворенный в воде кислород расходуется на их разложение. Это может иметь катастрофические последствия для жизни животных, поскольку рыбы и другие животные задыхаются в «мертвых зонах», иногда затрагивая большие площади океана. Самая известная из них находится в Мексиканском заливе, где река Миссисипи, истощающая большие площади американских сельскохозяйственных угодий, впадает в море.

Обогащение азотом также может вызвать серьезные изменения в естественной среде обитания на суше. Когда, например, агрессивные быстрорастущие виды растений получают поддержку, те, которые адаптированы к условиям с низким содержанием питательных веществ, не могут справиться с ними, они заболачиваются, а затем исчезают.

Добавляя в окружающую среду такое количество питательных веществ для растений, мы непреднамеренно вызвали глубокое изменение окружающей среды. Есть также последствия для здоровья человека, поскольку загрязнение питьевой воды азотом связано с проблемами уровня кислорода в крови у младенцев и так называемым «синдромом голубого ребенка».