Беседы о сельском хозяйстве

Любая замкнутая экологическая система (в том числе и биосфера Земли) состоит из трех "подсистем".

Первая - восстановительная - обеспечивает усвоение поступающих извне энергии и неживых (минеральных)

компонентов среды и превращает их в живую материю.

Это растения, или в более широком научном смысле - автотрофные организмы, подготавливающие пищу для остальных, объединенных второй окислительной системой. Основной частью ее являются челюсти и желудочно-кишечный тракт. Они обеспечивают переработку запасенных продуктов в тела гетеротрофов.

Жизнь не могла бы замкнуть круг и обеспечить свое существование, не будь смерти. Последняя, отправив гетеротрофов на тот свет, обеспечивает возможность функционирования следующей подсистемы минерализации останков живого. Входящие в нее организмы перерабатывают органику и возвращают ее в исходное минеральное состояние, чем обеспечивают возможность жизни автотрофов и замыкают круг.

Первой простейшей искусственной замкнутой экологической системой, сознательно сконструированной человеком, была система, состоящая из все тех же трех блоков: его самого, водоросли хлореллы и различных автоматических устройств, разлагающих остатки жизнедеятельности первых двух.

Метод конструирования такой системы достаточно прост. Известно, например, что для обеспечения полного поглощения всего углекислого газа, производящегося одним человеком, достаточно 25-40 литров суспензии (механического раствора в воде) хлореллы. Приняв этот объем за 100-процентное удовлетворение этой потребности человека, найдем количество кислорода, выделяемого указанным объемом. Оно несколько выше потребности человека в кислороде, и, значит, система будет постепенно переполняться кислородом. Белков и жиров названное количество хлореллы произведет также больше, чем нужно, а углеводов и серосодержащих аминокислот - меньше нормы... Переберем все жизненные потребности человека и посчитаем, насколько справляется система с их обеспечением. В результате получим ступенчатую диаграмму. Некоторые ее ступеньки доходят до черты "100 процентов", но большинство либо "вылезает" над ней, либо не доходит до нее. Значит, следует подумать, как срезать выступы и чем заполнить впадины. Сделать это можно либо с помощью других организмов, дополняющих хлореллу, либо - частично - с помощью заменяющих искусственных устройств.

Сейчас уже очевидно, что в далекий космос человек отправится не один и не наедине с хлореллой, а в компании с достаточно большим числом разных растений и животных. В этом путешествии, как и на Земле, жизнь человека будет тем лучше застрахована от неприятных неожиданностей, чем более разнообразен биологический состав путешествующих. Очень уж хрупка и неустойчива простейшая система "человек - хлорелла".

Важнейшая черта искусственной замкнутой экологической системы, как и естественной биосферы в целом,- безотходность. Вот что сейчас привлекает к ней внимание инженера, агронома и зоотехника.

Моделировать круговращение природы - "замыкать круг" человек научился довольно давно, с тех пор, как изобрел конвейер - бесконечную цепь или ленту, бесконечное число раз пробегающую через приводной шкив или звездочку. В 40-х годах текущего столетия он предложил конвейерную систему выращивания растений. Поточная система содержания сельскохозяйственных животных была изобретена немного раньше: первый патент на нее выдали в Шотландии в 1937 году.

Идея "животноводство на конвейере" основывается на принципах, сходных с промышленным растениеводством. Начнем с того же медленно вращающегося плоского круга, имеющего сектора: "кормление", "уход", "уборка отходов", "забой", "дезинфекция"... На его поверхности можно разместить, например, свиней или птиц, разделив их перегородками на ряд отсеков. Соединив несколько таких колец и насадив на общий вертикальный вал, получим башню-ферму...

Экономические расчеты и уже достаточно обширная практика конвейерной системы содержания животных показывают, что в большинстве случаев она слишком дорога и потому малоэффективна. Одной из причин является сложность системы приготовления и раздачи кормов, которая вынуждена сочетать полевую подсистему (в ней увязаны все машины - от плуга до кормоуборочных комбайнов) и подсистему стационарную (машины для переработки растений, их измельчения, смешивания и т. п.). Эта в значительной степени деконцентрированная система плохо согласуется с промышленной конвейерной, основывающейся на применении стационарной техники...

Второй порок промышленного животноводства - тоже в его оторванности от растениеводства. Громадная концентрация техники, энергетических средств и животных - с одной стороны, и "размазанность" производства по огромной территории - с другой. Ближайшее последствие сосредоточения скота на крупных "комплексах" - трудности с возвратом отходов на поле. Когда почти все 100 процентов жителей Земли могли называть себя крестьянами, проблемы возврата экскрементов и других отходов человека на поля не существовало. Появление городов и канализации знаменовало начало конца органической связи человек - поле. Впрочем, пока коровы помещались в маленьких примитивных коровниках, большой беды в этом не было; сохранялась другая связь: домашнее животное - поле...

Но вот коровы (а также свиньи, куры и все остальные) переселились в капитальные сооружения, которые теперь принято называть животноводческим комплексом. Появились целые города для животных... Урбанизация животноводства - это начало конца цепочки животное - почва. Теперь навоз и другие отходы чаще попадают в реки, чем на поле...

А что, если сочетать промышленное животноводство с промышленным растениеводством, что, если накрыть их одной крышей? В начале 70-х годов такая идея пришла в голову Е. Жуку - одному из научных сотрудников Всесоюзного НИИ сельхозмашиностроения. Сейчас она уже облечена в рамки проекта.

Представьте себе круглое многоэтажное здание, чтото вроде цирка по размерам. Внутренняя часть "цирка"

(его "арена") занята под промышленное растениеводство. Здесь движутся горизонтально или вертикально замкнутые конвейеры - "растильни", производящие корм для животных. В качестве основного корма используется зерно ячменя. Оно хранится в центральной башне-хранилище, откуда выбирается специальными механизмами и строго дозированно высевается в лотки гидропонной установки. Корнеобитаемая среда здесь - ячменная солома. Установки-растильни занимают первый кольцевой участок, охватывающий центральное хранилище. Второе кольцо - конвейер животных, периодически движущихся "на поводке".

Два раза в день один из секторов гидропонной растильни выдает созревшую зеленую массу в кормоприготовительную машину. Последняя измельчает ее вместе со "средой обитания" - соломой и сбрасывает в кормушку. Второй конвейер подводит корову к корму...

Встреча растения и животного, таким образом, не разделена ни пространством, ни временем: круглый год один, стандартный по свойствам и всегда свежий корм.

Ну а отходы? С ними тоже не в пример легче, чем на комплексах. Путем метанового сбраживания они превращаются в горючий метан и обеззараженный, без вкуса и запаха ил - великолепное удобрение, которое примешивается к соломе, прежде чем на нее упадут новые семена.

Нетрудно видеть, что описанная система не совсем замкнута: "со стороны" она получает ячменное зерно и солому, а также энергию (метан из навоза покрывает всего 30 процентов потребности). Но зато эта система тоже кое-что поставляет "на сторону" - молоко. Кстати говоря, стоимость его вовсе не так уж ошеломляюща, как кажется на первый взгляд. Напротив, расчеты показывают, что она может быть существенно ниже обычной. Ведь эта система соединяет растениеводство и животноводство, делает их стационарными, предельно энергонасыщенными и автоматизированными. Она не требует расходов на транспорт, на выполнение полевых работ, на неблагодарную работу с навозом и т. д.

Замкнутая экологическая система Е. Жука - одна из наиболее простых. Она состоит всего из нескольких звеньев: растения, животного и бактерий, связывающих их. Существуют и более сложные проекты, на первый взгляд даже сумасшедшие, включающие в вышеописанную систему например... мух (автор этой идеи Ю. Колтыпин.) А между тем уже сегодня муховодство совершившийся факт, возможно, свидетельствующий о рождении новой отрасли производства.