Энергия и цивилизация

В таких продуктивных регионах, как северо-западная Европа, центральная Япония и прибрежные провинции Китая, урожаи достигли пределов, наложенных максимальным уровнем доступной энергии и потоками питательных веществ, к концу XIX века. При доиндустриальном сельском хозяйстве средний урожай увеличивался очень умеренно. Кроме того, оно могло обеспечить лишь базовый рацион для большинства людей даже в удачные годы, и не могло предотвратить недоедание и повторяющиеся вспышки голода. Повышение продуктивности с помощью различных средств, на первый взгляд эффективных, надежных и легко применимых, было неустойчивым и недостаточным для удовлетворения растущих потребностей.

Достижения

Прогресс в традиционном земледелии был медленным, и принятие новых методов не означало полного отказа от старых практик. Поля под паром, косы и неэффективно запряженные волы по-прежнему применялись в Европе второй половины XIX века, когда севооборот, жатки и хорошие лошади использовались почти всюду. Единственный способ уменьшить количество человеческого труда в системе, полевые работы в которой выполнялись только с помощью одушевленной силы, – это все более широкое использование тягловых животных. А такой сдвиг требовал не только лучшей упряжи, кормов и селекции, но также инноваций для создания оборудования и машин, способных облегчить или целиком заменить человеческий труд.

Прогресс в сельском хозяйстве ускорился только в XVIII столетии. Выращивание пшеницы может наглядно проиллюстрировать этот процесс. В первые десятилетия XVIII века выращивание гектара пшеницы в Европе и Северной Америке требовало почти 200 часов, почти столько же, как в Средневековье. К 1880-му году средний показатель в США снизился до 150 часов, к 1850-му – до 100 часов. К 1900-му он был меньше 40 часов, и наиболее продуктивные варианты (многолемешные плуги и комбайны в Калифорнии) позволяли выполнить эту задачу за 9 часов (рис. 3.15).

Рисунок 3.15. Увеличение эффективности культивации пшеницы в США на протяжении XIX века можно изобразить на основе данных, собранных в Rogin (1931) и USDA (1959)

Постепенная интенсификация традиционного земледелия достигалась заменой человеческого труда трудом животных со все более возрастающей продуктивностью, но несмотря на это средние урожаи почти не менялись. Нам доступна лишь скудная и неточная информация, поэтому сложно сделать долговременные оценки, но очевидно, что стагнация и предельные показатели были нормой и в Европе, и в Азии. Только по первым десятилетиям XX века имеются надежные сведения по странам и регионам. Большая часть цифр по ранним периодам в Европе относится к сравнительному возврату посаженных семян, и обычно в показателях объема, а не массы. Поскольку эти семена были мельче, чем у сегодняшних, подвергшихся селекции сортов, перевод в массу не будет точным. Более того, даже в лучших монастырских или государственных записях много пробелов, и практически все источники показывают значительные колебания год от года. В Средние века из-за экстремальных погодных условий урожая могло не хватать даже для посадок на следующий сезон.

Лучшие оценки показывают, что в раннем Средневековье для пшеницы возврат был всего лишь двукратным. Относительно достоверные долгосрочные реконструкции национальных тенденций для последних семи столетий имеются для Англии (Bennett 1935; Stanhill 1976; Clark 1991; Brunt 1999). В XIII веке посев пшеницы в Англии возвращался в размере от трех до четырех раз, с зафиксированным максимумом до 5,8. Это дает среднюю величину чуть выше 500 кг/га. Тщательный анализ всех имеющихся данных по стране показывает, что надежное удвоение этого очень низкого урожая было достигнуто только пятью столетиями позже. Урожаи пшеницы в Англии оставались на почти средневековом уровне до 1600 года, но потом они постоянно увеличивались.

Среднее значение по стране в 1500 году было удвоено перед 1800-м и утроено к 1900-му, большей частью в результате экстенсивного осушения почв и получивших широкое распространение методов севооборота и интенсивного удобрения навозом (рис. 3.16). К 1900-му британское сельское хозяйство уже извлекало значительную выгоду из улучшенного оборудования и еще большую из быстрого развития национальной экономики, опирающейся на потребление угля. Эффект от поступления энергии ископаемого топлива также хорошо виден в случае с голландскими урожаями; по контрасту, урожаи пшеницы во Франции показывают много более пологий рост даже в XIX веке; в эффективном, но экстенсивном американском сельском хозяйстве и вовсе наблюдался спад (рис. 3.16). Используя наиболее достоверные из доступных средние показатели урожая, мы можем определить, что час труда в Средние века позволял получить не больше чем 3–4 кг зерна. К 1800-му среднее значение было около 10 кг, столетием позже – около 40 кг, а лучшие показатели поднимались выше 100 кг.

Энергоотдача возрастала немного быстрее, поскольку средний час полевых работ во второй половине XIX века требовал меньшего физического напряжения, чем в Средневековье: ручная вспашка деревянным отвальным плугом с помощью пары волов забирала куда больше сил, чем управление стальным плугом, который тащат мощные лошади. Полная последовательность работ римской эпохи или раннего Средневековья в процессе выращивания пшеницы в результате давала в 40 раз больше полезной энергии в сжатом зерне. В начале XIX века хороший урожай в Западной Европе возвращал примерно в 200 раз больше энергии в пшенице, чем было затрачено на ее выращивание. К концу века значение повсеместно достигло 500, а наилучшая энергоотдача достигала 2500.

Рисунок 3.16 .Донные об урожаях пшеницы в Англии показывают долгий период стагнации, за которым последовал взлет после 1600 года. Рост был даже более впечатляющим в Нидерландах, но очень низким во Франции, в то время как в США экспансия сельского хозяйства на запад, на более сухие почвы привела к снижению урожаев. Основано на данных из USDА (1955), USBC (1975), Stanhill (1976), Clark (1991) и Palgrave Macmillan (2013)

Выигрыш полезной энергии (после того, как отложены семена на посев и вычтены потери при хранении) был по определению ниже, не более чем 25 для обычного средневекового урожая, 80-120 в начале XIX века, и обычно 400–500 к его концу. Но этот рост продуктивности труда просходил за счет более широкого использования тягловой силы и требовал значительных энергетических инвестиций в прокорм животных. В Риме на каждую единицу полезной мощности, произведенной людьми, приходилось примерно восемь единиц мощности, произведенной животными. Европа начала XIX века могла похвастаться соотношением 1 к 15, а на самых продуктивных американских фермах значение достигло 1 к 100 в 1890-х. Человеческий труд стал пренебрежимо малым источником механической энергии, и фокус труда крестьянина большей частью передвинулся в сторону управления и контроля, задач, не требующих вложений энергии, но обещающих хорошую выгоду.

Энергетические затраты на тягловую мощность росли с еще большей скоростью. Паре типичных римских волов, живших на грубом корме, не требовалось зерна для того, чтобы работать в поле, и поэтому их содержание обходилось крестьянину дешево с точки зрения урожая. Две лошади среднего размера в Европе XIX века потребляли почти 2 тонны фуражного зерна в год, примерно в девять раз больше пищевого зерна на душу населения. На протяжении 1890-х дюжине мощных американских лошадей требовалось 18 тонн овса и кукурузы в год, в 80 раз больше, чем их хозяин потреблял зерна. Только несколько богатых землей стран могли обеспечить такие объемы фуража. На прокорм 12 лошадей требовалось примерно 15 гектаров обрабатываемой земли. Средняя ферма в США имела около 60 гектаров в 1900-м, но только треть из этого количества распахивалась. Очевидно, что даже в США только крупные производители зерна могли себе позволить дюжину или больше рабочих лошадей; в 1900-м средняя величина составляла только 3 животных на ферму (USBC 1975).

Не каждое традиционное общество могло интенсифицировать сельское хозяйство, опираясь на все более высокую долю труда животных. Интенсификация земледелия, основанная на более тщательной культивации ограниченного количества пахотной земли, стала нормой для рисоводческих регионов Азии. Самые красноречивые примеры такого подхода – Япония, отдельные области Китая и Вьетнам, а также Ява, самый густонаселенный остров Индонезийского архипелага. Такой вариант получил название сельскохозяйственной инволюции (Geertz 1963), при этом использовался высокий урожайный потенциал орошенного риса и обширные энергетические инвестиции, вложенные за десятилетия и столетия труда по строительству и поддержанию в порядке ирригационных систем, заливных полей и террас.