Юрий Новиков - Беседы о сельском хозяйстве
- Ох, уж этот скепсис! Вы мне напоминаете праотца всех критиков - Мома. Был у греков такой бог: пока Зевс работал над созданием быка, Прометей над человеком, а Афина строила дом, он слонялся без дела и всех критиковал: глаза, мол, у быка не на рогах и ему не видно, кого бодать, сердце у человека внутри тела, и значит, никто не знает, на что он способен, а у дома нет колес, и поэтому домовладелец не может избавиться от докучливых соседей.
- Что же случилось с Момом?
- Зевс низверг его с высот небесных в Тартар...
Вынужденное путешествие Мома из бездн космических в бездны подземные греческой мифологией не описано. А жаль: поскольку оно должно быть достаточно длительным, хорошо бы узнать, ка" в старину решали проблему питания космонавтов. Для коротких космических рейсов она может быть решена с помощью достаточного запаса бутербродов. Другое дело - длительные: на несколько лет бутербродов не напасешь...
Здесь приходит на ум идея замкнутой экологической системы, способной организовать равновесное воспроизводство жизни в ограниченном объеме пространства.
Самый "простой" пример замкнутой экологической системы - это биосфера Земли: вот уже много миллионов лет она продуцирует самое себя, непрерывно обеспечивая условия для своей смерти и возрождения. Как говорил великий мудрец поэт Рудаки: "А мир желает лишь круговращенья".
С тех пор, как человек понял эту истину, а также ту, что он, возможно, уже разорвал замкнутое природное кольцо, ему все настойчивее приходит в голову мысль о создании кольца искусственного. Для длительных полетов в космосе оно совершенно необходимо, однако кто мы, как не космонавты, и что такое наша планета, как не корабль среди звезд? Идея создания замкнутой экологической системы вначале казалась актуальной лишь для тех, кто запускает ракеты, сейчас она не менее актуальна и для более земных профессий...
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.
