Автор: Брайан Томасик
Первая редакция: 2008-2013 годы; последняя редакция: 5 февраля 2017 года
перевод на русский язык: Марина Ткачёва
перевод статьи на русский язык не завершен

Резюме

Выращивание сельскохозяйственных культур – это деятельность человека, оставляющая один из самых больших экологических следов и, соответственно, значительно влияющая на страдания диких животных. Можно с большой долей уверенности предположить, что выращивание сельхозкультур приводит к сокращению популяций крупных животных; при этом в случае с насекомыми – все не столь однозначно. На выводы данного анализа в целом влияют многие факторы неопределенности.

В конце статьи мной предпринята попытка классифицировать различные сельхозкультуры в соответствии с их воздействием (положительным/ отрицательным) на диких животных. Несмотря на несовершенство и неточность применяемой мной методики анализа, мне удалось прийти к общему заключению: бобы и орехи оказывают более положительное влияние, травы и зерновые – отрицательное. Поэтому постарайтесь употреблять меньше хлеба/макарон/риса/злаковых и больше бобов/орехов и (возможно) картофеля.

The English version of this article is "Crop Cultivation and Wild Animals".

Contents

Введение

Растениеводство оказывает одно из самых масштабных воздействий на планету. Согласно статье Продовольственной и сельскохозяйственной организации (ФАО) «Растениеводство и использование природных ресурсов», одиннадцать процентов мировых сельскохозяйственных земель (13,4 млрд га) используются под выращивание сельхозкультур. В статье «Использование энергии при выращивании сельхозкультур в развивающихся и развитых странах», Таблица 2 (сост. Дэвидом Пиментелем) демонстрирует, что в США на душу населения приходится 0,48 га сельскохозяйственных земель.

Именно поэтому необходимо определить нетто-эффект воздействия растениеводства на диких животных. Учитывая, что смена наших пищевых привычек и экологических стратегий также влияет на площадь сельхозугодий и способы их возделывания, данная задача становится еще актуальнее. В данной статье также будут рассмотрены вопросы, связанные с производством биотоплива, бумаги и т. д., а также продовольственных сельхозкультур.

Воздействие на позвоночных

Снижение плотности популяции

Потенциал сельскохозяйственных угодий с точки зрения обеспечения жизнедеятельности диких животных в целом меньше , чем потенциал целинных земель.

В статье «Human Diets and Animal Welfare: The Illogic of the Larder» Гавэрик Мэтэни и Кай Чан приводят сведения о том, что плотность популяций птиц на сельскохозяйственных землях ниже, чем в лесах. В расчетах учитываются и млекопитающие, и делается следующий вывод: отведение каждого нового гектара под выращивание сельхозкультур равнозначно утрате 30 лет жизни млекопитающих и птиц (стр. 585). Характер воздействия на других позвоночных еще не установлен, однако Мэтэни и Чан (стр. 587–588) объясняют, что при учете всех позвоночных (рептилий, амфибий и т. д.) цифры могут оказаться на порядок больше. Предполагаю, что воздействие на этих животных будет схожим с воздействием на млекопитающих и птиц, поскольку земли, используемые для выращивания культур, в меньшей степени пригодны для обитания крупных животных. Пока в жизни таких диких животных преобладают страдания, сокращение их популяции можно рассматривать как благо.

Кроме того, необходимо установить, существует ли зависимость между растениеводством и повышением частоты r–отбора среди оставшихся животных, что подразумевает большее количество связанных со страданиями смертей в популяции. Я не располагаю соответствующими данными, однако могу предположить интуитивно, что перепрофилирование лесных угодий под сельскохозяйственные нужды вряд ли существенно изменит данный показатель.

Гибель позвоночных при уборке урожая

Сокращение популяции позвоночных можно охарактеризовать как в целом положительное явление, однако выращивание сельхозкультур также сопровождается причинением страданий многим животным и, в конце концов, их гибелью. И действительно, существует целое направление приверженцев мясоедства, которые настаивают на «неэтичности вегетарианства», объясняя это тем, что растениеводство сопровождается гибелью животных на полях. Парадокс заключается в том, что для производства одного грамма животного белка требуется произвести в разы больше злаков, чем требуется для производства одного грамма растительного белка. Тем не менее, даже рацион строгих вегетарианцев не позволяет полностью избежать убийства животных.

Авторы некоторых исследований, посвященных гибели диких животных на сельскохозяйственных полях, склоняются к пропаганде всеядности; тем не менее при правильном подходе из этих исследований можно почерпнуть полезные данные. Этой теме посвящено множество дискуссий, и я не хочу пересказывать их в данной статье. Приведу лишь некоторые ссылки:

Стивен Дэвис в статье «The Least Harm Principle May Require that Humans Consume a Diet Containing Large Herbivores, Not a Vegan Diet» (Для соблюдения принципа причинения наименьшего вреда может потребоваться включение в рацион человека крупных травоядных животных, а не соблюдение строгого вегетарианства), приводит более подробную информацию о гибели животных в процессе выращивания сельхозультур, а также дает очень приблизительные оценки (стр. 389-390), согласно которым на одном гектаре земли, используемой под сельскохозяйственные культуры, погибает около пятнадцати мышей в год. Учитывая, что на одного американца приходится полгектара такой земли в год, количество погибших в результате уборки урожая мышей составляет ~7.5 на человека в год. (Сравним с ~30 наземными животными и ~225 рыбами, которые входят в ежегодный рацион среднестатистического всеядного американца). Дэвис приводит цитату из «Изобильного лета» Барбары Кингсолвер (стр. 322):

«Мне не раз приходилось участвовать в уборке урожая и поэтому я знаю, что жатва пшеницы заканчивается обезглавливанием большого количества кроликов».

Она прервала рассказ, когда в памяти всплыло воспоминание из детства: мертвый енот, по которому только что проехала сенокосилка. Ей вспомнился спутанный серый мех животного, ярко белеющая челюсть и горстка очень походивших на человеческие зубов, лужицу темной крови рядом с животным, как бы повторявшую испуганный силуэт погибшего зверька. Ей никогда не удавалось объяснить Эдди эту трагическую сторону фермерского хозяйства.

Гибель животных в результате выращивания сельхозкультур - это, действительно, трагическое явление, однако необходимо рассмотреть данный вопрос со всех сторон. Снижение плотности популяций млекопитающих и птиц также снижает частоту гибели животных естественным путем в диких условиях. С учетом высокого процента естественной убыли мелких животных можно предположить, что сельскохозяйственная деятельность снижает общее количество смертей в результате уменьшения плотности популяций (хотя данное утверждение требует проверки).

Птицы истребляют насекомых

Следует также учитывать, что некоторые животные, погибающие во время уборки урожая, в особенности птицы, сами являются жестокими убийцами:

В данной статье: приводится информация о кротах:

По итогам изучения содержимого желудков 200 кротов, проводившегося в течение всего года, было обнаружено, что личинки хруща и земляные черви составляют основу их рациона. [...] Жуки и их личинки, а также другие насекомые, перемещающиеся под землей, пауки, сороконожки, коконы и куколки также входят в их рацион. В желудке одного из кротов были обнаружены останки 171 мелкой личинки хруща, в другом – 250 куколок муравьев, еще в одном – 10 гусениц озимой совки и еще в одном – 12 земляных червей.

Иногда объем ежедневного потребления может достигать их собственного веса, что объясняется их образом жизни.

Насекомые играют важную или, возможно, даже важнейшую роль уже в силу своего количества, поэтому перейдем к следующему разделу, посвященному насекомым.

Роль насекомых

Какова роль насекомых в расчетах? Рассмотрим следующие оценки плотности популяций насекомых на сельскохозяйственных землях:

  • «На одном га почвы сельхозугодий может зачастую находиться 25 млн насекомых». (Pest Control (Контроль над вредителями), Хельмут Ф. ван Эмден, стр. 20)
  • «Плотность популяций виноградных цикадок (Erythroneura spp.) на одном гектаре земли в некоторых виноградниках может доходить до 30 миллионов». ("A Class of Distinction (Важный класс)")
  • Исследование, проведенное в Cupola Basin (Национальный парк Нэльсон Лейкс), показало, что масса кузнечиков (представителей местной фауны) выше границы леса достигает 32,5 кг на гектар. ("Insects in New Zealand (Насекомые Новой Зеландии)")
    • Предположим, что среднестатистический кузнечик весит около ~0.3 г. При заданном весе получается, что выше границы леса на один гектар приходится ~105 кузнечиков. И это данные лишь для кузнечиков, общее количество насекомых, скорее всего, во много раз больше, в особенности, если при расчетах учитывать почвенных насекомых.
  • «По оценкам одного моего знакомого специалиста, на один гектар сельскохозяйственных земель может приходиться от 500 000 до 50 000 000 насекомых в зависимости от типа сельскохозяйственной культуры и типа насекомого». (взято из моего эссе о гуманных инсектицидах)
  • По оценкам, количество земляных червей (они не относятся к насекомым, но идея та же) на гектар лесной почвы достигает от 0,5 до 2,5 млн червей.
  • Количество ногохвосток (по старой классификации – насекомые) может достигать 10,000 на м2 то есть 100 млн на гектар.

Для простоты представим, что на один гектар приходится ~107 насекомых. Теперь предположим, что в результате выращивания сельхозкультур данный показатель изменяется на 5% в ту или иную сторону. (На самом деле, вероятнее всего, процент намного выше, однако с учетом приблизительности оценок, можно приравнять данное значение к меньшему показателю). В год на среднестатистического американца приходится 0,48 га сельскохозяйственных угодий, что означает, что его действия могут повлиять на следующий приблизительный показатель:

107 насекомо-лет/га-год * 5% * 0,48 га-год = приблизительно 3 * 105 насекомо-лет.

В действительности показатели могут оказаться даже выше. Автор статьи «The Arthropod Population of Pasture Soil(Членистоногие в пастбищных почвах)», объясняет
(стр. 147):

«Цель данного исследования заключалась в оценке популяции членистоногих в почве стандартного пастбища, используемого в сельскохозяйственных целях. [...Н]ам удалось собрать 42 753 представителя членистоногих, то есть 263 658 членистоногих на один квадратный метр [...]. Цифра внушительная, но далеко не отражающая реальную и, тем более, максимально возможную плотность популяции почвенных членистоногих».

Реальная цифра - 2,6 * 105 на м2 = 2,6 * 109 на га, то есть на два порядка выше, чем я предполагал в своих расчетах. Более того, по мнению автора статьи, даже эти данные преуменьшают реальные показатели. Таким образом, вполне вероятно, что от одного американца за год потребления продовольствия зависят, по меньшей мере, десятки миллионов лет жизни членистоногих.

Для того, чтобы оценить правдоподобность приведенных данных, можно вспомнить, что общее количество насекомых на планете достигает от 1018 до 1019 насекомых на 13,4 млрд га земли. Таким образом в среднем в мире на один гектар приходится от 75 до 750 млн насекомых. Плотность популяций насекомых в тропических регионах намного выше, в холодных же регионах она практиечски равна нулю. В умеренных регионах, где климат позволяет вести сельское хозяйство, плотность насекомых, вероятнее всего, близка к среднемировому показателю.

Как выращивание сельхозкультур сказывается на плотности популяций беспозвоночных?

Возможные подходы к данному вопросу

В данном разделе описываются некоторые методы, которые могли бы применяться для изучения суммарного воздействия земледелия на насекомых. Мое исследование не завершено, поэтому приглашаю других желающих поучаствовать в нем.

В рамках данного исследования зададимся следующим вопросом: как предотвратить максимальное количество смертей насекомых на единицу времени (как естественных смертей, так и наступивших в результате человеческой деятельности)? При этом мы отталкиваемся от того, что при столь короткой продолжительности жизни (возможно, лишь несколько дней / недель в среднем) страдания, переживаемые насекомыми в момент смерти, являются основным фактором, подталкивающим к исследованию вопроса благополучия насекомых в диких условиях.

Возьмем за плотность популяции насекомых показатель P. В таком случае показатель рождаемости будет соразмерен P. Поскольку 80+% насекомых погибает практически сразу после рождения, P также приблизительно соответствует показателю смертности. (Стабильная популяция характеризуется сбалансированностью рождаемости и смертности, однако стабильность популяций насекомых может подрываться периодическими опрыскиваниями инсектицидами. Когда большинство новорожденных погибает, уровень смертности приближается к уровню рождаемости даже в нестабильной популяции). Предположим, что какая-либо значимая доля таких рано умирающих насекомых переживает мучительную смерть. В таком случае данный фактор становится ключевым (на второй план отходят в том числе уровень смертности взрослых особей в результате опрыскиваний инсектицидами и т. д. Исключением может стать ситуация, когда опрыскивание инсектицидом приводит к увеличению потомства каждого родителя в целях компенсации повышенного уровня смертности).

Вопрос сводится к следующему: как в долгосрочной перспективе сократить популяции насекомых, связанных с сельскохозяйственной деятельностью? Может возникнуть желание сравнить популяции насекомых на сельскохозяйственных землях и на необрабатываемых землях, однако следует учитывать, что продукты, выращенные на сельскохозяйственных землях, транспортируются и в другие места для потребления. В итоге качество некоторых продуктов снижается настолько, что их не употребляют в пищу крупные животные, такие как коровы и люди, а только насекомые (например, тараканы на свалках). В таком случае более точным представляется следующий метод сравнения:
(доля биомассы на сельскохозяйственной земле, поглощаемая насекомыми) * (показатель производства биомассы на сельскохозяйственной земле)
vs.
(доля биомассы на необрабатываемой земле, поглощаемая насекомыми) * (показатель производства биомассы на необрабатываемой земле)

Цель - выбрать вариант, который позволит достичь снижения количества насекомых.

Безусловно, существует множество дополнительных аспектов:

  • Возможно, питание не самый важный фактор, сдерживающий рост популяций насекомых?
  • Некоторые виды насекомых меньше, и, возможно, их популяция может быть намного больше даже при том же объеме доступного продовольствия?
  • Сезонность рождений (например, возможно, важную роль играет лишь весенняя/ летняя популяция, если эти насекомые размножаются ежегодно.

Существует множество аспектов, представляющих интерес для исследования, но не следует излишне усложнять ситуацию, поскольку порой учет дополнительных факторов не привносит ничего нового.

Основные вопросы:

  • Что бы представляли из себя сельскохозяйственные земли, если бы их не использовали по прямому назначению? Леса? Пастбища? Площадь под строительство зданий?
  • Существует ли разница между продуктивностью (производством биомассы) сельскохозяйственных культур и несельскохозяйственных культур? Ответ на данный вопрос позволит понять, производят возделываемые культуры больше или меньше энергии на гектар сельскохозяйственной земли в сравнении с землей, используемой для других целей.
  • Какую долю продуктов, выращенных на сельскохозяйственной земле, съедают насекомые (каков схожий показатель для других типов земель?)

Дополнительные данные свидетельствуют о том, что следующие вопросы также представляют интерес:

  • Какова средняя численность насекомых на сельскохозяйственных землях по сравнению с несельскохозяйственными землями?
  • Какова частота применения инсектицидов, и какой процент насекомых погибает при каждом применении?
  • С какими еще побочными эффектами сопряжена сельскохозяйственная деятельность? Данный анализ осложняется необходимостью учитывать такие факторы как загрязнение воды, эвтрофикация, нарушение плодородия земель и т. д. Следовало бы установить, какие из этих эффектов носят наиболее серьезный характер, но не углубляться в более подробное их изучение.

Плотность популяции почвенных организмов

Согласно данной публикации:

По сравнению с целинными землями обрабатываемые поля, как правило, содержат меньше почвенных организмов, в особенности это относится к почвенной фауне. Исключениями могут быть почвы, которые в первозданном состоянии были изначально очень кислыми, а затем при обработке подверглись известкованию и удобрению. В таких культивируемых почвах плотность популяции микрофлоры может быть выше, чем в некультивируемых почвах.

На этой странице сообщается: «В каждой чайной ложке (сухой грамм) сельскохозяйственных почв обычно проживает менее 100 нематод. Тот же показатель для пастбищ достигает от 50 до 500 нематод, а для лесных почв – несколько сот нематод».

Почему выращивание сельхозкультур может усугубить страдания?

Повышение первичной продуктивности?

В данном исследовании, посвященном глобальной чистой первичной продуктивности (ЧПП), сообщается, что «высокопроизводительное сельское хозяйство в Северной Америке и Европе демонстрирует более высокий ежегодный показатель ЧПП, чем потенциальный ежегодный ЧПП несельскохозяйственных земель с естественной растительностью».

Согласно данному исследованию:

При сельскохозяйственном использовании лесных почв продуктивность, вероятно, снижается (Aselmann and Leith 1983, Houghton et al. 1983), однако показатели ЧПП, выведенные нами для Среднего Запада США, равны показателям умеренных лесов и приблизительно вдвое больше показателей для естественных прерий (Kicklighter et al., 1999).

В этом исследовании изучалось возделывание культур в США в районе Великих равнин, «в самом земледельческом районе Соединенных Штатов» (стр. 1863). В ходе исследования было выяснено (стр. 1869), что a (стр. 1869)

возделывание почв увеличило надземную чистую первичную продуктивность (НЧПП) на 0,066 петаграмм углерода / год, снизило подземную чистую первичную продуктивность (ПЧПП) на 0,020 петаграмм углерода / год и увеличило чистую первичную продуктивность (ЧПП) на 0,046 петаграмм углерода / год. То есть было зафиксировано повышение НЧПП на 26%, снижение ПЧПП на 10% и повышение общей ЧПП на 10%.

Обратите внимание, что поскольку «данные показывают, что 25,1% земель данного региона в настоящий момент возделывается» (стр. 1866), я считаю, что показатель увеличения ЧПП на сельскохозяйственных землях может достигать 10% / 0,251 = 40%. Данный рисунок из статьи (стр. 1867) показывает изменения показателя ЧПП по регионам в результате культивации земель:


В рамках обзора предыдущих исследований авторы также отмечают, что «выращивание культур в прериях обычно повышает надземную продуктивность (Buyanovsky et al. 1987, Kucharik et al. 2001), [и] может снижать подземную продуктивность (Smith 2003)» (стр. 1863).

Удобрение и орошение

Удобрение и орошение может содействовать увеличению урожая. Больше солнечной энергии позволяет получить больший объем продовольствия и, соответственно, приводит к более высокой плотности популяции насекомых (если не на самих сельскохозяйственных землях, то, возможно, в других местах, где скапливаются пищевые отходы (при условии, что эти продукты не разлагаются на свалках менее сознательными бактериями).

Воздействие удобрения и орошения представляется одним из наиболее убедительных подтверждений того, что возделывание сельскохозяйственных культур усугубляет страдания диких животных.

Изобретению промышленных азотных удобрений приписывают четырехкратное увеличение численности населения в XX веке. На данной странице приведена следующая информация:

В результате интенсивного выращивания бобовых культур (в частности, сои, люцерны и клевера), все более частого использования процесса Хабера-Боша при создании химических удобрений и загрязнения атмосферы транспортными средствами и промышленными предприятиями люди более чем в два раза повысили ежегодный показатель азотфиксации или ежегодного переноса азота в биологически доступные формы.[10] [...]

Данный процесс может положительно сказаться на экосистемных процессах, однако антропогенное влияние может также привести к перенасыщению азотом, что снижает производительность и может нанести ущерб здоровью растений, животных, рыб и людей.[10]

Подобные последствия можно охарактеризовать как серьезные, и было бы неплохо более тщательно исследовать, увеличивают ли они количество растений в сравнении с ситуацией отсутствия земледельческой деятельности.b

Райт и соавторы дают следующее объяснение в своей исследовательской работе «The Ĝ Infrared Search for Extraterrestrial Civilizations with Large Energy Supplies. I. Background and Justification»:

Разумный вид [...] мог бы применить часть неиспользованной солнечной энергии, чтобы изменить конфигурацию подобных ограничивающих факторов и достичь еще более впечатляющих результатов, чем удалось добиться эволюции за четыре миллиард лет. Применение синтетических удобрений и орошение и являются подобным перераспределением, и мы справедливо считаем, что появление таких методов стало поворотным пунктом в истории человечества и отличительным признаком цивилизации. На данный момент человечество на широкой основе внедрило фотосинтез, например, во многих суровых частях американского Юго-Запада и Ближнего Востока.

Более сочная биомасса?

Часто сельскохозяйственные культуры привлекательны для насекомых из-за содержания сахара или других легко усваиваемых углеводов. На мой взгляд, волокнистые растения представляют меньший питательный интерес для насекомых. Например:

  • Лигнин в деревьях «составляет 24–35% массы абсолютно сухой древесины хвойных пород и 17–25% древесины лиственных пород». Однако: «животные не имеют ферментов для расщепления лигнина», и наоборот – «такие микроорганизмы, как грибы и бактерии способны на это».
  • Как и деревья, травы не столь пригодны в пищу, как продовольственные культуры: «В травах, например, в клевере, обычно содержится больше клетчатки, чем в бобовых. Количество клетчатки в стеблях травы вдвое больше, чем в листьях бобовых, а листья трав сложнее переваривать, чем бобовых». Сниженная перевариваемость приведет к тому, что животные извлекают меньше энергии из биомассы. На другой странице приводится схожее утверждение: «Листья бобовых – прежде всего клевер и люцерна – легче по своей структуре и обычно богаче белком, энергией и кальцием, чем травы». Однако согласно этому же источнику: «Клетчатка в траве, как правило лучше усваивается лошадьми, чем клетчатка в бобовых, которая содержит больше лигнина».

Таким образом, если представить, что страдания насекомых важнее, чем страдания грибов / бактерий (исчисляется на грамм потребленной биомассы), то выбор в пользу более сочных сельскохозяйственных культур становится менее оптимальным.

Безусловно, существуют бактерии / грибы, которые переваривают целлюлозу и лигнин, а затем, возможно, на более высоких трофических уровнях, поглощаются животными. Но в процессе перехода на более высокий уровень, скорее всего, происходит потеря энергии.

Популяции вредных организмов и жуков

На этой странице сообщается, что «массовое распространение вредителей чаще происходит на обрабатываемой (нецелинной) земле». Дальнейшие разъяснения отсутствуют, но я бы предположил, что это связано с тем, что на сельскохозяйственных полях вредители реже сталкиваются с хищниками и другими факторами, приводящими к гибели (помимо инсектицидов)? Обратите внимание, что речь не идет обо всех жуках, а только о жуках-вредителях.

Жуки гибнут в первую очередь в результате воздействия инсектицидов. Допустим, что сдерживание роста популяций жуков хищниками (и, соответственно, высокий уровень смертности жуков) можно в целом оценить как положительное явление (насколько правдиво данное утверждение?); тогда, исходя из этой логики, применение пестицидов также оказывает положительное влияние. Кроме того, за исключением редких случаев массовых нашествий вредителей, которые не поддаются контролю, представляется вероятным, что популяции жуков на возделываемых полях довольно низки.

Меньше крупных травоядных

На обрабатываемых полях, вероятно, обитает меньше травоядных млекопитающих, чем на пастбищах или в лесах. С одной стороны, нерожденные млекопитающие смогут избежать страданий. С другой стороны, без крупных травоядных животных беспозвоночные, вероятно, смогут потреблять в пищу больше растительности. Разумеется, следует более тщательно изучить вопрос о том, действительно ли сокращение популяций травоядных уменьшает популяции беспозвоночных.

Приведет ли применение инсектицидов к преобладанию r-отбора?

В целом, массовое уничтожение побуждает животных оставлять более многочисленное потомство вместо того, чтобы вкладывать все свои ресурсы в нескольких детенышей. Если в долгосрочной перспективе применение инсектицидов содействует увеличению потомства насекомых (на одну родительскую особь), это может увеличить масштаб страданий без изменений размера популяции. У меня пока нет конкретных данных, подтверждающих это утверждение.

Эвтрофикация

Основная причина эвтрофикации – попадание удобрений с сельскохозяйственных полей. Пока не установлено, каков характер общего воздействия эвтрофикации на страдания диких животных, но априори, по моему мнению, общее воздействие эвтрофикации негативно, потому что она увеличивает скорость производства пищевой энергии, и, следовательно, вполне вероятно, что она также увеличивает совокупную популяцию водных микроорганизмов.

Почему выращивание сельскохозяйственных культур может сократить масштабы страданий?

Нарушение развитых экосистем

Природа стремится к максимально возможной численности живых организмов. Нарушение экосистемы может привести к временному снижению количества организмов, способных выжить в такой экосистеме.

Для наглядности сравним экосистему с банкой, наполненной водой, галькой и песком. При размешивании воды галька и песок начинают двигаться, и плотность гальки на единицу объема уменьшается. Постепенно крупные камешки оседают, а затем уже более мелкие заполняют пустоты (ниши) между более крупными камешками. То есть экосистема вновь становится стабильной и способной поддерживать большее количество организмов.

Как отмечалось выше, нарушения экосистем благоприятствуют мелким организмам, имеющим большое потомство, что может привести к увеличению общих масштабов страданий, прежде чем на смену таким мелким организмам придут более крупные, долгоживущие животные.

Снижение первичной продуктивности?

Согласно данному источнику: «В большинстве случаев землепользование сокращает ЧПП, по крайней мере, на больших площадях, поскольку на сельскохозяйственных землях редко возможно достичь коэффициент ЧПП, свойственный лесам или пастбищам, существовавшим прежде на их месте [...]. В регионах, где осадки или доступность питательных веществ ограничивают ЧПП, орошение и удобрение почвы может также повысить ЧПП (например, промышленные агроэкосистемы в Нидерландах или орошаемые засушливые земли в Египте или Пакистане)».

В данном исследовании сообщается: : «Большинство пахотных земель имеют более низкую ЧПП из-за укороченного периода выращивания сельскохозяйственных культур и неспособности одной или нескольких выращиваемых культур (в отличие от изначальной растительности) в полной мере использовать солнечное излучение и другие производственные ресурсы (17). Однако, увеличив урожайность за последние 50 лет, фермеры смогли приблизить показатели пахотных земель к показателям местной растительности».

Согласно оценке, приведенной в данном исследовании (таблица 2), в 2000 году потенциальная ЧПП пахотных земель во всем мире составляла в среднем 611 г С на м2 в год, но фактическая ЧПП составляла всего лишь 397 г С на м2 в год, что на 35% меньше. Тем не менее, уровень ЧПП сельскохозяйственных культур во многих западных странах ненамного уступает ЧПП местной растительности. Напротив, такие регионы, как «Восточная и Юго-Восточная Европа», «Средняя Азия и Российская Федерация» и «страны Африки к югу от Сахары», демонстрируют значительное снижение ЧПП в результате сельскохозяйственной деятельности.c

В данной статье приводятся значения ЧПП для разных типов земель. Таблица (сост. Jackson and Jackson (2000)) демонстрирует, что обрабатываемые земли имеют примерно ту же ЧПП (650 тонн на км2 в год), что и степи, но значительно более низкую ЧПП, чем леса. Таким образом, в среднем, сельское хозяйство может не иметь никакого воздействия или ограниченное воздействие с точки зрения снижения производительности на гектар земли. Также нужно учитывать вариант, когда незначительная доля сельскохозяйственных земель передается под строительство дорог, зданий и т. д. В таком случае сельскохозяйственные земли демонстрируют более высокую производительность, чем земли, используемые для строительства инфраструктуры. Большая доля земель сельскохозяйственного назначения в США получена путем перепрофилирования пастбищ.

В некоторых исследованиях сообщается, что ЧПП пахотных угодий превышает 650 метрических тонн на км2 в год = 6,5 Mg на га в год. Согласно Prince et al. (2001):

Cуммарная величина чистой первичной продукции (ЧПП), подсчитанная в этом исследовании, равна 4-20 Mg * га-1 * год-1, и соответствует величине ЧПП сельскохозяйственных земель, подсчитанной Уиттекером и Ликенсом (1975). Значения, использованные в ходе подсчета этой суммарной величины, значительно превышают ЧПП сельскохозяйственных земель, подсчитанную Sharp et al. (1975) для округов Северной Каролины, даже принимая во внимание тот факт, что в их исследовании рассматривалось только производство надземной биомассы.

Тем не менее, я думаю, что подсчеты ЧПП в исследовании Prince et al. (2001) выражались количественно в общей сухой массе, а не только в углеродной массе. Авторы пишут (стр. 1194), что для получения углеродной массы нужно умножить полученные ими величины на 0,5. Выражаются ли показатели Джексона и Джексона (2000) в виде общей сухой массы или просто углеродной массы? У меня нет источника на данный момент и поэтому я не могу дать ответа....

ЧПП сельхозугодий: соотношение корреляции и причинности

Еще один вопрос, которым стоит задаться: возможно, пахотная земля в среднем более плодородна, чем невозделываемые пастбища? Таким образом, даже если обрабатываемая земля производит больше продукции на гектар, чем пастбища, возможно, это отчасти объясняется тем, что такая земля отличается повышенной плодородностью и в любом случае демонстрировала бы более высокую продуктивность.

Например, высокотравные прерии центральной части Северной Америки были очень продуктивными:

именно там был зафиксирован рекордный поверхностный слой почвы. Через мочу и фекалии таких животных, как буйвол, лось, олень и кролики, в почву попадал азот. Луговые собачки, земляные, походящие на белок грызуны, которые считаются ключевым видом для данной экосистемы, прорывали туннели, через которые происходила «вентиляция почвы и доставка воды на несколько футов ниже поверхности.[1]

Сейчас 96-99% этих прерий утрачено, большая часть была перепрофилирована в сельхозугодья. Утрата естественной среды обитания привела к снижению численности млекопитающих и птиц. При этом эти угодья являются «одними из самых плодородных сельскохозяйственных земель в мире», и это подтверждает справедливость идеи о том, что продуктивные сельскохозяйственные земли были бы продуктивными пастбищами.

В данном исследовании отмечается:

Ежегодная ЧПП в Северной Каролине, США, может превышать 16 мг * га-1 * год-1 (Sharp et al. 1975), ); эта величина находится в пределах общепринятых показателей для лесов умеренного пояса и уступает лишь показателю ЧПП влажных тропических лесов (Kicklighter et al., 1999). Столь высокие значения ЧПП, без сомнения, отчасти объясняются тем, что во всем мире именно наиболее благоприятные почвы и климат используются для производства сельскохозяйственных культур.

Согласно данному исследовнию:

В среднем по миру наиболее продуктивны лесные площади, за ними следуют пахотные земли и земли, отведенные под инфраструктуру. Потенциальная продуктивность пастбищных угодий ниже, чем пахотных земель, что отражает тот факт, что плодородные районы используются для возделывания сельскохозяйственных культур, а не для выпаса, однако текущая продуктивность пахотных земель несколько выше. Это связано с существенным снижением продуктивности [...] пахотных земель, что объясняется, с одной стороны, распространением малоурожайного сельского хозяйства в развивающихся странах, а с другой стороны, низкой подземной продуктивностью сельскохозяйственных культур (25).

Потеря водно-болотных угодий

Этот раздел перемещен в следующую статью.

Деградация верхнего слоя почвы

Большинство методов ведения сельского хозяйства сильно разрушают верхний слой почвы и быстро лишают его питательных веществ. Профессор Джон Кроуфорд считает, что «почва деградирует в 10-40 раз более быстрым темпом, чем темп ее естественного восстановления», и «приблизительный расчет текущих темпов деградации почвы говорит о том, что остающегося верхнего слоя почвы хватит еще приблизительно на 60 лет». Такая тенденция должна привести к очень долгосрочному снижению продуктивности земли. С другой стороны, сколько питательных веществ таким образом перемещается в другие места, повышая продуктивность сооветствующих почв?

Опустынивание

По данным WWF, «из-за неустойчивой сельскохозяйственной практики 12 миллионов гектаров земли каждый год становятся непригодными в результате опустынивания».

Монокультура

В этой статье предполагается, что выращивание монокультур – одна из причин снижения численности насекомых: «во многих частях Европы, США и Южной Америки монокультуры покрывают обширные территории, создавая «биологические пустыни», лишенные живых изгородей или прудов, где насекомые могли бы размножаться». Тем не менее, сокращение числа наземных беспозвоночных может означать увеличение подземных беспозвоночных, поскольку надземные беспозвоночные будут употреблять меньше растительности, оставляя больше для подземных беспозвоночных.

Гербициды

Гербициды способствуют уменьшению биомассы, создаваемой несельскохозяйственными растениями, и поэтому насекомые на обрабатываемых полях в основном поедают сельскохозяйственные растения.

Гербициды также могут подавлять водные автотрофы. «Новости Матери Земли» (1984 год): «Установлено, что гербициды паракват, атразин и монометил-натрий арсенат (MSMA) подавляют рост и продуктивность водорослей в потоках, что может сказываться на общей биопродуктивности воды.

В том же источнике приводится следующая информация: «Многие обеспокоены тем, что гербициды могут уничтожать такие микроорганизмы в почве, как бактерии и грибы, которые разлагают органическое вещество и делают землю плодородной. Фактически, многие гербициды могут замедлять рост микроорганизмов, и воздействие некоторых из них крайне разрушительно. Применение других гербицидов, таких как 2,4-D, похоже, не оказывает никакого воздействия». Возможно, уничтожаемые микроорганизмы переживают мучительную смерть, но, с другой стороны, замедление циркуляции питательных веществ может снизить рост растений.

Инсектициды

Обработка инсектицидами приводит к исчезновению насекомых на короткий период времени и, соответственно, к приостановлению цикла рождения и смерти насекомых. Возможно, эта пауза способна компенсировать страдания, вызванные применением инсектицидов. На сельхозугодьях практически нет насекомых, как на продуктах питания, так и в почве. Неубранные части растений разлагаются бактериями, потому что крупные насекомые представлены в малых количествах. (Источник: друг, который работает в сельском хозяйстве.)

  1. Не будучи экспертом, я хотел бы прокомментировать методологию данного исследования.

    Авторы, по-видимому, взяли оценки ЧПП местной растительности из географической почвенной базы данных Департамента сельского хозяйства США (стр. 1864), в то время как оценки ЧПП сельхозкультур основаны на оценках экономической доходности Национальной службы сельскохозяйственной статистики Департамента сельского хозяйства США в сочетании с несколькими показателями из исследований (стр. 1865). Поскольку два использованных источника настолько различны, а расчет ЧПП на основе экономической доходности, вероятно, допускает значительную погрешность, не совсем очевидно, что результаты этого исследования верны. Возможно, это просто результаты, основанные на различных источниках? Возможно, существует причина, по которой авторы и обозреватели исследования считают, что приведенные цифры соответствуют реальности? В любом случае, наличие оценок, пускай даже неточных, лучше, чем их полное отсутствие.

    Во-вторых, я не уверен в том, что в исследовании учтено соотношение между корреляцией и причинностью. Может быть сельскохозяйственная земля изначально более плодородна, чем необрабатыаемая земля, что отчасти объясняет более высокую ЧПП некоторых сельхозкльтур, чем ЧПП местной растительности. Однако я предполагаю, что это не окажет масштабного влияния, поскольку, на мой взляд, продуктивность почвы не сильно меняется в пределах одного штата.  (back)

  2. На данной странице содержится следующее предупреждение:

    Переизбыток питательных веществ может негативно сказаться на сообществе. Последние исследования показали, что избыток азота, вызванный человеческой деятельностью, такой как сельское хозяйство, производство энергии и использование транспорта, начал подавлять естественный цикл азота. [...] В наземных экосистемах насыщение азотом может нарушать химические процессы в почвах, приводя к потере других питательных веществ в почве, таких как кальций, магний и калий. Поэтому, хотя наличие азота само по себе не является ограничивающим фактором, его переизбыток приводит к тому, что дисбаланс других питательных веществ в почве становится ограничивающим фактором.

      (back)

  3. В исследовании используется специальная терминология, (с ней можно ознакомиться непосредственно в исследовании):

    в Западной Европе высокий общий показатель ВЧЧПП (влияние человека на ЧПП) равный 40% сочетается лишь с небольшим показателем ΔЧППLC из-за высокоурожайности и интенсивности сельскохозяйствнных систем. И наоборот, в Восточной и Юго-Восточной Европе (те же экологические условия, что и в Западной Европе) землепользование привело к высокому показателю ΔNPPLC, и наблюдается сниженная урожайность. В Центральной Азии и Российской Федерации ВЧЧПП в основном оказывается из-за снижения продуктивности; такая же ситуация сложилась и в странах Африки к югу от Сахары. И наоборот, ситуация в Восточной Азии (в том числе в Китае, Японии и Корее) характеризуется незначительным показателем ΔЧППLC и значительным общим показателем ВЧЧПП.

      (back)