Новости
01.12.2016


29.11.2016


29.11.2016


29.11.2016


28.11.2016


18.12.2015

Хотя использование ограниченного числа сортов и культур в агроэкосистемах и имеет определенные преимущества, на этапах ухода за посевами и сбора урожая снижение их генотипического разнообразия резко уменьшает возможности человека утилизировать неисчерпаемые и возобновляемые ресурсы природной среды. Последние, как известно, неравномерно распределены во времени и пространстве, и их эффективная утилизация может быть достигнута лишь на основе эволюционно-аналогового подхода к конструированию агроэкосистем и агроландшафтов. При этом особенно важную роль играют виды, способные обеспечить высокий уровень фотосинтетической ассимиляции солнечной энергии и других природных ресурсов в неблагоприятных и тем более экстремальных почвенно-климатических и погодных условиях. По мере роста численности населения Земли и необходимости увеличения площади сельскохозяйственных угодий все большее значение, наряду с продукционными, будут иметь и средоулучшающие функции используемых видов растений.
Уменьшение видового разнообразия в современных агроэкосистемах и агроландшафтах значительно усиливает их зависимость от погодных и климатических флуктуаций, существенно снижает полноценность растениеводческих продуктов питания. В результате ослабевает устойчивость агроэкосистем к «капризам» погоды и возможным изменениям климата, а также их способность с большей эффективностью утилизировать солнечную энергию и другие неисчерпаемые ресурсы природной среды (углерод, кислород, водород, азот и др.), которые составляют 90-95% сухих веществ фитомассы. Тот факт, что принципы конструирования интенсивных агроэкосистем и агроландшафтов не совпадают с эволюционной стратегией естественных фитоценозов, базирующейся на увеличении числа видов (экотипов) и их экологической специализации, приводит к целому ряду негативных последствий.
Для преимущественно химико-техногенной интенсификации растениеводства характерны в целом обеднение видового состава агроэкосистем, генетическая однородность и экологическая уязвимость сортов и гибридов, дизайно-эстетическое единообразие агроландшафтов. О резком снижении генотипического разнообразия культивируемых видов растений к началу XXI столетия наглядно свидетельствует тот факт, что из 250 тыс. видов цветковых растений, около 80 тыс. из которых потенциально пригодно для использования в качестве пищи человека, а около 5-7 тыс. было окультурено, широкое (в коммерческом смысле) распространение получили лишь 150-300 видов. Из них 30 видов растений (14 из которых относятся к зерновым и бобовым культурам) составляют основу современного рациона питания всего населения Земли. Даже в полузасушливых регионах мира около 90% от общего производства зерна приходится на долю лишь четырех культур: пшеницы, ячменя, сорго и проса. Кстати, аналогичное положение сложилось и в животноводстве, где из 300 пород крупного рогатого скота в промышленном производстве участвуют лишь единицы. В целом же к настоящему времени около 60% продуктов питания производится за счет возделывания нескольких зерновых культур, а свыше 80% - всего лишь 11 видов сельскохозяйственных растений. Такое ограничение числа культивируемых видов растений и пород животных существенно снижает возможность эффективного использования неравномерно распределенных во времени и пространстве природных ресурсов, а также надежность производства продуктов питания.
Преимущественно химико-техногенная интенсификация растениеводства сопровождалась обеднением таксономического состава и упрощением агроэкосистем на всех уровнях, что уменьшило вероятность их оптимального функционирования и стабильности. Известны масштабы бедствий, вызванных эпифитотиями фитофторы на картофеле, катастрофические потери пшеницы из-за поражения ржавчиной, а кукурузы - гельминтоспориозом. По этой же причине в рационе человека значительно снизилось разнообразие органических соединений. Так, из 1940 млн т производства зерновых почти 98% приходится только на 4 вида растений: пшеницу (589 млн т), рис (563 млн т), кукурузу (604 млн т) и ячмень (138 млн т). Из 22 видов риса (род Oryza) широко возделывают лишь два - Oryza glaberrima и О. sativa. Такая же ситуация и с бобовыми культурами, в валовом производстве которых большую часть составляют соя и арахис. Поскольку в эволюционной «памяти» Homo sapiens как одного из биологических видов зафиксирована потребность в высокой биохимической вариабельности пищи, тенденция к росту ее видового однообразия может иметь самые негативные последствия для здоровья каждой нации. В частности, недостаток витаминов, тонизирующих веществ, полиненасыщенных жиров и других веществ связывают с широким распространением онкозаболеваний, атеросклероза, депрессии и др.
Между тем о возможностях увеличения видового разнообразия агроэкосистем и агроландшафтов, особенно кормовых, свидетельствуют многочисленные данные. Так, из произрастающих на сенокосах и пастбищах России более 10 тыс. видов растений, в т.ч. 565 мотыльковых (бобовых) видов, 506 мятликовых (злаковых), 583 астровых (сложноцветных), изучено в кормовом отношении 4730 видов (менее 50%) и лишь 80 из них введены в культуру. Всего же на территории России произрастает 1850 видов бобовых, из которых большая часть представлена многолетними травами. Поэтому одной из важнейших задач селекции и растениеводства является дальнейшее изучение природной флоры с целью введения в культуру новых и более широкого использования ценных кормовых и других видов растений.
Оптимизация условий выращивания растений в агроэкосистемах (пахота, орошение, внесение минеральных удобрений, мелиорантов и пестицидов) в конечном счете привела к отбору сортов и гибридов с высокой отзывчивостью на техногенные факторы, но со слабой устойчивостью к действию абиотических и биотических стрессоров. Этому же способствовал и постоянный рост индекса урожая, свойственный большинству современных сортов и гибридов. В целом же уменьшение биологического разнообразия, загрязнение и разрушение среды, неограниченное использование невосполнимых ресурсов в растениеводстве создают реальную угрозу общей системе саморегуляции биосферы, в структуре которой имеются антропогенно весьма уязвимые звенья.
Негативные последствия неадаптивного подхода к интенсификации растениеводства особенно сильно сказываются в России, характеризующейся не только исключительно высоким разнообразием почвенно-климатических, погодных, топографических и социально-экономических условий, но и их экстремальностью во многих земледельческих регионах. Наиболее пагубно на сельское хозяйство влияют жесточайшие засухи, повторяющиеся с большой частотой в период XIII-XX вв. И хотя современные сорта и технологии позволяют противостоять «капризам» погоды, погодные флуктуации последних лет со всей наглядностью продемонстрировали их ограниченные возможности. Об этом, в частности, свидетельствуют данные о низкой урожайности большинства сельскохозяйственных культур в засушливые годы, ежегодная гибель озимых культур на миллионах гектаров и др.
В 1960-х гг. широкое распространение получили сорта пшеницы и риса с широкой адаптацией, созданные в Международном НИИ риса (CGIAR) на Филиппинах и Международном центре селекции пшеницы и кукурузы (CIMMYT) в Мексике. Это, в свою очередь, позволило во многих развивающихся странах быстро заменить многочисленные местные сорта (так, в Индии в тот период возделывалось около 30 тыс. местных сортов риса) на высокоурожайные, но слабо устойчивые к действию экологических стрессоров. Повсеместное распространение потенциально высокоурожайных сортов поставило под угрозу генетические ресурсы многих стран. Широкое использование сортов и гибридов «зеленой революции» привело к увеличению генетической и экологической уязвимости посевов, а также уничтожению тысяч местных сортов и сорняковых рас, т.е. произошло существенное обеднение местного генофонда культурных растений. Бесспорно, возврат к традиционному сельскому хозяйству, в т.ч. к смесям местных сортов и форм, означал бы голод в развивающихся странах. Однако и сохранение тенденции к постоянно возрастающей генетической однородности культивируемых сортов и гибридов растений и агроэкосистем в угоду рыночным интересам не только экологически ущербно, но и экономически неоправданно.
Показано, что в процессе нескольких циклов целенаправленного отбора исходные популяции утрачивают значительную часть адаптивной генетической вариансы. Аналогичная ситуация складывается и при инбридинге. Поэтому с исчезновением местных сортов безвозвратно теряются и блоки коадаптированных генов, обеспечивающих общую и специфическую адаптивность культивируемых видов растений к местным природным условиям. Так, в 1950-е гг. были утеряны сорта цветной капусты, устойчивые к кольцевой пятнистости, и на сегодняшний день не обнаружено ни одного гендонора устойчивости к этой болезни. Из-за антропогенного изменения целых ландшафтов, а также повсеместного использования гибридов F1 кукурузы было уничтожено генотипическое разнообразие этой культуры в Балканском и Апеннинском регионах. Хотя генная инженерия и соматическая гибридизация и позволяют преодолеть межвидовую (и даже межродовую) несовместимость, с помощью этих методов пока не могут быть созданы новые гены, а тем более блоки коадаптированных генов. В целом, гибель любого вида и экотипа - это не только безвозвратная потеря уникального комплекса адаптивных структур и функций, но и полная или частичная утрата надежд на возможность эффективного использования многих экологических ниш на Земле. Заметим, что несмотря на значительную аллельную вариабельность в природных популяциях, большинство соответствующих вариантов в определенные временные интервалы оказываются адаптивнонейтральными. Разумеется, это не умаляет роли такого полиморфизма в обеспечении адаптивности популяций в будущем.
Наиболее характерным проявлением неадаптивности как химикотехногенных, так и альтернативных систем земледелия является явная недооценка необходимости изучения и использования адаптивных реакций, механизмов и структур на разных уровнях функционирования и организации биологических компонентов агробиогеоценозов (организменном, популяционном, ценотическом, экосистемном, ландшафтном, биосферном). Известно, например, что широкое применение пестицидов неизбирательного действия и высоких доз минеральных удобрений неизбежно приводит к разрушению и уничтожению многих механизмов и структур саморегуляции в агробиогеоценозах, уменьшению биологического разнообразия, нарушению экологического равновесия и пр.
В результате «уравнительности» и неадаптивности техногенно-интенсивных систем земледелия во многих странах утрачены способы земледельческого труда, наработанные в течение столетий нациями и народностями применительно к конкретным почвенно-климатическим и погодным условиям. Между тем аборигенные системы земледелия и животноводства, так же как и многие ремесла, промыслы, семейные традиции, не только составляли самую важную и древнюю часть национальной культуры, но и отличались высокой приспособленностью к местным (нередко крайне неблагоприятным) почвенно-климатическим и погодным условиям.
Еще в 1930-е гг. в России был осуществлен переход к крупномасштабным севооборотам, видовая структура которых формировалась, в первую очередь, на основе «централизованно установленных объемов государственных закупок сельскохозяйственных продуктов и сырья», что значительно уменьшало, а нередко и исключало возможность реализации агробиологических и агроэкологических функций севооборота. При крупномасштабном землеустройстве севооборот и даже одно поле, особенно в условиях пересеченного рельефа, нередко занимают несколько базисных поверхностей (до 5-6), включающих участки водоразделов, пойм, днищ балок, а также склонов различной экспозиции и крутизны, характеризующихся разным микроклиматом, плодородием почвы, засоренностью и пр. Неизбежным результатом такого «уравнительного» землепользования оказываются: существенное повышение вариабельности величины и качества урожая в неблагоприятных почвенно-климатических и погодных условиях; переход очаговых поражений растений болезнями и вредителями к сплошному; снижение эффективности использования техногенных средств, а также почвозащитных, почвоулучшающих и фитосанитарных функций севооборота; резкое усиление процессов разрушения и загрязнения природной среды и пр.
При всем многообразии причин, приведших к кризису отечественное сельское хозяйство, главной все же была, как уже отмечалось, его «всепроникающая» неадаптивность, конкретными проявлениями которой явились:
- система жесткого централизованного планирования сельскохозяйственного производства, игнорирующая необходимость дифференцированного использования местных природных ресурсов, адаптивного потенциала культивируемых видов и техногенных факторов;
- шаблонно-уравнительный подход к использованию систем земледелия (травопольной, пропашной, индустриальной) и землеустройства (гигантские хозяйства, севообороты и поля);
- односторонняя ориентация на химико-техногенную интенсификацию растениеводства в ущерб его биологизации и экологизации (при недостаточной обеспеченности техногенными ресурсами);
- неоправданное уменьшение доли государственных инвестиций в зонах устойчивого производства сельскохозяйственной продукции (Центрально-Черноземной и Нечерноземной) и концентрация их на территориях рискованного и экстремального земледелия;
- несоответствие региональной видовой породной структуры животноводства местным особенностям кормовой базы.
При повсеместном переходе к преимущественно техногенной интенсификации земледелия не был учтен печальный опыт широкомасштабной эрозии почв, катастрофические последствия которой наглядно проявились в США и России уже в первые десятилетия XX в. Кроме того, односторонняя селекция на высокую потенциальную урожайность (нередко в ущерб устойчивости к действию абиотических и биотических стрессоров) и широкое распространение генетически однотипных сортов и гибридов явились основной причиной эпифитотий и панфитотий, а также возросшей зависимости величины и качества урожая сельскохозяйственных культур от «капризов» погоды. Ставшие обычными игнорирование почвозащитной, почвоулучшающей и фитосанитарной роли севооборота и адаптивной структуры посевных площадей, переход к монокультуре, уменьшение разнообразия культивируемых видов растений и биотической гетерогенности агроэкосистем, всевозрастающая зависимость их от применения техногенных факторов, катастрофические масштабы антропогенной деградации сельскохозяйственных угодий и привели современное сельское хозяйство к кризисной ситуации.
Таким образом, состояние сельского хозяйства в России и в мире характеризуется устойчивой тенденцией к экспоненциальному росту затрат невосполнимой энергии на каждую дополнительную единицу продукции (в т.ч. пищевую калорию), высокой зависимостью величины и качества урожая от погодных условий, опасностью глобального загрязнения и разрушения природной среды. Преодоление этих и других негативных последствий требует разработки качественно новой стратегии его дальнейшего развития, в основу которой предлагается положить концепцию адаптивного использования природных, биологических, техногенных и трудовых ресурсов. Одновременно должна быть устранена «уравнительность» в землепользовании, явившаяся результатом «титулярного» планирования сельскохозяйственного производства.
Отличительная особенность адаптивной интенсификации растениеводства состоит в том, что она ориентирует на расширение не только продукционной, но и средоулучшающей, в т.ч. ресурсовосстанавливающей функции агроэкосистем и агроландшафтов, всестороннюю биологизацию и экологизацию интенсификационных процессов, более дифференцированное использование биологических, природных, техногенных, трудовых, экономических и других факторов. При этом центральное место занимает повышение наукоемкости всей системы растениеводства на основе технологизации фундаментальных и прикладных знаний.