Глава 16. Растения и человек

Взгляд в прошлое и взгляд в будущее

Первобытный человек был охотником и собирателем, и пропитание его целиком зависело от щедрот природы. Небольшие кочующие популяции человека могли прокормиться, путешествуя по достаточно обширной территории и собирая с нее "урожай" плодов, орехов, злаков и диких животных, уровень которого поддерживался равновесием экосистемы. По имеющимся оценкам, для того чтобы обеспечить пищей в течение года одного кочующего охотника-собирателя, была необходима территория площадью примерно 25 км². При таком положении вещей воздействие человека на его экологическое окружение было, вероятно, ничтожным; он ел то, что хотел, распространяя при этом семена растений, а его отбросы не загрязняли экосистему и не вызывали существенных изменений в видовом составе окружавших его организмов.

Дикие растения давали человеку возможность удовлетворять и многие другие свои потребности. Для разведения огня он собирал древесину, образующуюся в результате роста стенок растительных клеток. Для защиты от непогоды он использовал листья, солому, ветки и стволы деревьев. В результате случайных и беспорядочных наблюдений он обнаружил, что некоторые дикие растения обладают лечебными свойствами, а другие имеют специфический запах или приятный вкус. Он узнал также, что некоторые растения вырабатывают такие любопытные вещества, как каучук, смола и волокна, которые можно выделить и использовать для разных целей. Большая часть возделываемых в настоящее время культурных растений была, вероятно, случайно "открыта" теми, кого мы теперь называем "первобытными людьми"; современный человек сделал очень мало добавлений к основному набору растений, имеющих экономическое значение.

Когда и как люди начали выращивать растения для удовлетворения своих потребностей, точно неизвестно, однако первый человек, догадавшийся, что семена можно собирать, хранить и высевать в больших количествах, чтобы обеспечить себя постоянным источником пищи, произвел переворот не менее важный, чем те, которые были вызваны укрощением огня, промышленной революцией или открытием атомной энергии. Самым важным следствием выращивания и разведения растений и животных, т. е. зарождения сельского хозяйства, был переход от кочевого образа жизни к оседлому. В результате территориальные потребности снизились до менее чем 0,25 км² на одного человека, что на два порядка величины ниже по сравнению с потребностями кочевника. Разведение растений положило начало процессу непрерывного их улучшения. Человек отбирал и выращивал экземпляры растений, обладавшие наибольшей урожайностью, а их семена сохранял для высевания в последующие годы. Такой отбор и разведение организмов, обладающих ценными признаками, вели к получению все более и более высоких урожаев и все более продуктивных животных. Однако реализация генетически обусловленной способности новых сельскохозяйственных растений давать высокие урожаи была возможна лишь при внесении в почву удобрений: навоза, разлагающихся остатков растений и веществ животного происхождения (например, костяной муки или гуано) - использовались любые доступные источники органических веществ. Вначале люди вносили эти вещества в почву, действуя, вероятно, чисто эмпирически, т. е. не ставя перед собой каких-либо определенных задач. Вряд ли восточные племена американских индейцев, которые клали селедку или несколько рыбьих голов на каждый холмик, засеянный несколькими зернами кукурузы, имели хоть какое-то представление об агрохимических последствиях своих действий, однако без этого источника органических и минеральных веществ урожаи на каменистых почвах, которые они возделывали, были бы ничтожно малы. Наша современная технология в значительной мере основана на таких эмпирически выработанных приемах, введенных в практику задолго до того, как им можно было дать теоретическое объяснение, если учитывать состояние науки в то время, когда они впервые стали применяться. Подобное положение вещей сохраняется и до наших дней; так, например, в медицине эффективно используются различные вещества (в том числе и растительного происхождения), хотя способ их действия остается неясным.

Растения, обладающие ценными генетическими качествами, при внесении в почву удобрений могут хорошо расти и давать богатые урожаи, однако, как мы уже видели, они могут также служить привлекательным источником пищи для самых разнообразных потенциальных врагов - от бактерий, грибов и насекомых до птиц, грызунов и более крупных млекопитающих. Поэтому земледельцу, для того чтобы быть уверенным, что плоды его трудов достанутся ему, а не всем этим организмам, в конце концов пришлось создать целый арсенал физических и химических средств, удерживающих, отпугивающих или убивающих организмы, посягающие на его урожай. Обычно для этих целей используют самые разнообразные средства - от колючей проволоки, сеток, пугал и находящихся под напряжением, оград до пестицидов. Наиболее важное из этих средств - пестициды, которые оказались весьма эффективными почти во всех случаях и стали совершенно необходимыми для развития современного интенсивного земледелия. Однако они не лишены недостатков; как уже говорилось, большинство пестицидов не обладает достаточной специфичностью в отношении тех организмов, против которых они применяются; биологический распад некоторых из них происходит недостаточно быстро, а другие содержат ядовитые примеси; кроме того, во многих случаях организмы-мишени мутируют или же в их популяции происходит отбор на устойчивость к данному пестициду, так что пестицид,, который прежде был эффективным, становится бесполезным. Несмотря на создание и разработку ряда других методов защиты растений, таких, как севооборот, использование растений-ловушек, привлекающих к себе вредителей, или биологические методы борьбы с вредителями, в настоящее время нельзя ни отказаться от применения пестицидов, ни даже сколько-нибудь существенным образом сократить его, так как это немедленно повлекло бы за собой серьезные потери урожая и вызвало бы голод.

Даже выращивание сортов с ценными генетическими признаками совместно с применением обильных удобрений и защитой от вредителей не гарантирует от потерь. Богатый урожай пшеницы перед самой уборкой может быть уничтожен ураганом или сильным градом, который прибьет растения к земле. Защитить растения от таких стихийных бедствий могут помочь вещества, изменяющие характер роста, подобно препарату ССС (хлорхолинхлорид, или цикоцель), под действием которых получаются более низкорослые и крепкие растения с более короткими междоузлиями. Таких же результатов можно добиться без применения химических веществ, путем улучшения генетических признаков. Аналогичным образом богатый урожай плодов на дереве может погибнуть в результате преждевременного опадения; этой беды нередко удается избежать путем своевременного опрыскивания ауксиноподобными веществами, например НУК. Химические вещества, оказывающие влияние на прорастание, период покоя, цветение, плодоношение, закладку корней, старение листьев и опадение цветков, плодов и т. п., играют все более важную роль в сельском хозяйстве, причем следует ожидать дальнейшего развития этого направления.

Существует ряд опасностей, грозящих урожаю и после того, как он собран. Многие плоды и овощи, будучи сняты с растения, не могут долго храниться. Приходится не только оберегать их от паразитов и вредителей, но и создавать такие условия хранения, при которых разрушительное влияние их собственных метаболических процессов сводилось бы к минимуму. Так, например, яблоки, принадлежащие к числу плодов, вырабатывающих этилен, часто хранят при относительно низких температурах, замедляющих образование этилена, в помещениях с высоким содержанием двуокиси углерода, которая ослабляет воздействие образовавшегося этилена на плоды. В современных контейнерах для перевозки плодов создают низкое атмосферное давление, при котором вырабатываемый тканями этилен выделяется и рассеивается, прежде чем. он успевает нанести вред плодам. Конечно, в будущем следует ожидать дальнейшего совершенствования условий хранения пищевых продуктов и способов их обработки; многие лаборатории заняты, например, созданием новых методов сушки путем сублимации с последующим восстановлением исходного состояния продуктов, методов oрадиационной стерилизации упакованных в полиэтилен мясных продуктов и овощей и способов предохранения их от порчи путем химической обработки.

Конечный этап длительного процесса производства пищевых продуктов заключается в доведении их до потребителя. Мы все знаем, что в некоторых частях земного шара, например в Северной Америке и Австралии, имеется избыток пищевых продуктов, которые экспортируются, тогда как в другие места, например в Африку, Азию и Южную Америку, приходится импортировать значительные количества продуктов. Почему та или иная страна становится экспортером пищевых продуктов? Причин здесь, конечно, много, но для создания избытка пищевых продуктов необходимы прежде всего хорошая почва и климатические условия; эффективное ведение сельского хозяйства, подкрепленное хорошо развитыми биологическими, химическими и техническими возможностями и методами; развитая экономика и достаточно низкая скорость роста населения. Страны с высоким уровнем развития техники имеют возможность проводить программы исследований, направленных на получение улучшенных генетических линий растений и животных, повышение количества и качества удобрений, пестицидов и регуляторов роста, создание оросительных сооружений, а также средств и условий для хранения и перевозки пищевых продуктов. Менее развитые страны не в состоянии обеспечить все эти условия или хотя бы некоторые из них. К сожалению, наибольшие трудности в потреблении уже произведенных пищевых продуктов всем населением часто возникают при таких экономических и политических системах, которые неэффективны; несправедливы, репрессивны или неустойчивы. Таким образом, хотя политику и экономику обычно не принято считать частью биологии растений, они, несомненно, оказывают влияние на сельское хозяйство, а тем самым и на характер производства и потребления пищи. Даже в такой богатой стране, как Соединенные Штаты Америки, и в городских, и в сельских районах имеются очаги нищеты, где люди страдают от недостаточного питания, причем, особенно это касается детей и стариков. Делаются попытки исправить положение при помощи разного рода социальных мероприятий, таких, как пособия по безработице, продуктовые талоны и горячие завтраки в школах, однако пока еще не удалось добиться того, чтобы "ни один американец не ложился спать голодным". Предстоит сделать еще очень многое, и дальнейшая политика в этой области будет в значительной мере зависеть от мудрости и подготовленности тех, кто составляет нынешнее поколение учащихся и в число которых, я надеюсь, войдут некоторые читатели этой книги.