Страница 18 из 36
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.