Учебник для 10-11 классов

ТЕХНОЛОГИЯ

Сельское хозяйство в системе природопользования

Сельское хозяйство — это одна из самых важных для человечества производственных отраслей, напрямую связанная с обеспечением его выживания. Этот огромный по масштабам сектор хозяйствования (задействовано около половины экономически активного населения планеты; площадь сельскохозяйственных угодий — 4500 млн га) производит необходимое для населения продовольствие и сырье для целого ряда промышленных производств. Главным средством сельскохозяйственного производства является земля, поэтому технологический процесс в этом производстве теснейшим образом связан с «технологическими процессами» самой природы.

Мировое сельское хозяйство сегодня характеризуется большим разнообразием уровней технической оснащенности. По доле занятых в сельскохозяйственном производстве той или иной страны можно судить о развитии ее экономики. Примечательно, что меньшая доля занятых в сельском хозяйстве указывает на более высокий уровень его развития, и наоборот. Так, в развитых странах (это прежде всего страны Северной Америки, Западной Европы и Япония) доля населения, работающего в аграрном секторе, колеблется в пределах 3-4 % и имеет тенденцию к дальнейшему сокращению.

Речь идет о странах так называемой интенсивной системы ведения сельского хозяйства, которая предполагает применение современной техники, селекции, обязательное использование минеральных удобрений, средств защиты от вредителей, наукоемких агротехнологий, применение генной инженерии и биотехнологии и как следствие — высокую производительность труда. Например, если в 1950 году один рабочий, занятый во французском аграрном производстве, «кормил» семерых своих соотечественников, то в 2002 году он обеспечивал продовольствием уже порядка сорока человек.

Развитым странам, применяющим интенсивные методы ведения сельского хозяйства, принадлежит сегодня основная доля импорта зерновых (пшеница и др.), а также мясной и молочной продукции (свыше половины мирового мясомолочного производства).

Важнейшим фактором ускорения развития аграрного сектора в странах развитой экономики является активная государственная политика. Помощь государства проявляется в льготном кредитовании сельского хозяйства, в стабилизации цен на продовольствие, в поощрении исследовательской работы и внедрении научных разработок в практику сельского хозяйства. Особенно важну ю роль государство играет в регулировании аграрного производства путем субсидирования тех или иных аграрных отраслей для обеспечения продовольственной безопасности*. Размеры государственных субсидий, например, в странах Евросоюза достигают 45 % стоимости всей сельхозпродукции, в Японии — 65-80 %.

Другая картина наблюдается в большинстве развивающихся стран, где в сельском хозяйстве, как правило, занято более половины работоспособного населения (страны так называемой аграрной экономики). В таких странах показатели механизации, химизации, мелиорации и других прогрессивных агротехнологий очень низки, как и показатели производительности труда. Сельское хозяйство развивается там по экстенсивному пути, при котором объем выпускаемой продукции растениеводства и животноводства может быть увеличен только за счет расширения посевных площадей, увеличения поголовья скота и численности занятых в сельском хозяйстве людей.

Причинами, обусловливающими отставания сельского хозяйства этих стран, являются недостаточность капиталовложений, отсутствие квалифицированных рабочих кадров, сложившийся традиционный менталитет и отсталость их аграрных отношений, связанных с пережитками общественной организации, влиянием института племенных вождей, широким распространением разнообразных темных верований. До сих пор во многих странах Азии и Африки широко распространены хозяйства феодального типа, общинное земледелие, иногда даже с пережитками родоплеменных отношений. В итоге экстенсивный путь развития сельского хозяйства многих развивающихся стран привел к недостаточной самообеспеченности их продовольственной продукцией и массовому недоеданию населения.

Перед учеными-аграрниками в настоящее время ставятся сложные задачи — усовершенствовать технологии земледелия и обеспечить высокий выход сельхозпродукции, но при этом не только не разрушать почву, но даже улучшать ее. Известно, что неправильное применение имеющихся сегодня средств интенсификации земледелия (химизации, мелиорации и других современных технологий), нарушающее законы природы, чревато тяжелыми последствиями.

Обрабатываемые земли (с учетом пастбищ) занимают в настоящее время 34 % суши. Плодородный слой этих земель нещадно эксплуатируется: обрабатывается агротехникой, загрязняется химическими удобрениями, вытравливается скотом. (Сельскохозяйственные животные, а количество их на планете значительно превышает численность людей, потребляют калорий примерно в 5 раз больше, чем люди.) Функционирование агроэкосистемы на данном этапе помимо очевидной пользы приносит человечеству и ощутимые потери.

Необратимые катастрофические изменения природной среды под воздействием сельскохозяйственной деятельности человека возникали уже в далеком историческом прошлом. Данные современной аэрофотосъемки обнаруживают следы сельскохозяйственной деятельности (контуры полей, остатки каналов) в безжизненных ныне пустынях Азии и Африки. Не исключено, что это следствие экологических катастроф, вызванных неразумной деятельностью человека.

Сельскохозяйственные технологии сегодня занимают первое место в ряду антропогенных воздействий, послуживших основной причиной вырубки лесов, исчезновения многих видов флоры и фауны. Это можно проиллюстрировать на примере Германии (см. таблицу).

Исчезновение видов животных и растений
под воздействием техногенных факторов (Германия)

Бесконтрольное применение интенсивных технологий (особенно широкое использование пестицидов) губительно влияют на все живое. Накапливаясь в тканях растений, которые идут в пищу человеку и животным, ядохимикаты вызывают различные нарушения жизненных функций организма.

Последствия применения азотных удобрений. При недостатке азота происходит истощение почвы, падение уровня ее плодородия и снижение устойчивости против эрозии. Кроме того, в растениях тормозится синтез белков, ферментов, хлорофилла, а значит и углеводородов. Особенно необходим азот для образования новых клеток. Однако избыточное или неправильное применение азотных удобрений приводит к тому, что азот накапливается в почве в виде нитратов и нитритов (солей азотной и азотистой кислоты).

Не все вводимые в почву удобрения достигают растений, большое количество их теряется, выносится в водоемы. В промышленных странах в почву, а затем в поверхностные и грунтовые воды ежегодно поступает большое количество нитратов. В незагрязненных реках Земли средний уровень содержания нитратов составляет 100 мг/л, а в Западной и Центральной Европе при интенсивном сельском хозяйстве — 4500 мг/л; концентрация фосфора в реках этого региона в 2,5 раза выше, чем в незагрязненных водоемах.

При накоплении в почве нитратов качество сельскохозяйственной продукции резко ухудшается. Теряется устойчивость овощей и фруктов к длительному хранению, снижается питательная ценность продуктов и их потребительские качества.

При попадании нитратов в организм человека происходит их восстановление до нитрит-ионов (нитрат-ионы NO₃ переходят в нитрит-ионы NO₂), которые переводят гемоглобин крови (кислородпереносящий белок) в метагемоглобин, не способный транспортировать кислород. Считается, что не менее 5 % злокачественных опухолей возникает из-за повышенного содержания в пище нитратов.

Опасность химических средств защиты растений. Для защиты растений, сельскохозяйственных продуктов, древесины, хлопка, кожи, для уничтожения эктопаразитов животных и борьбы с переносчиками опасных заболеваний используются пестициды — химические соединения, синтезированные человеком. Отдельные группы пестицидов имеют собственные названия: инсектициды (уничтожающие насекомых), гербициды (препараты для борьбы с сорняками) и др.

Химические средства защиты неоднородны по своему составу и включают различные химические соединения, среди которых соли тяжелых металлов, диоксины и др. Часть из них очень стойкие и обладают способностью накапливаться в живых организмах. Например, широко применяемый в середине XX века пестицид ДДТ двадцать лет спустя обнаруживался в почве, в материнском молоке, в жире байкальских тюленей и даже у пингвинов Антарктиды.

В состав некоторых инсектицидов и гербицидов входят соединения, которые называются диоксинами. У человека отравление со смертельным исходом может возникнуть при попадании в организм мельчайших количеств диоксина. Дополнительная опасность этих соединений заключается в том, что они не растворяются в воде и могут сохраняться десятки лет.

Проблемы, связанные с животноводческими технологиями. Масштабное развитие животноводства в мире вызвало проблему утилизации большого количества навоза. Только 67 % продуктов жизнедеятельности сельскохозяйственных животных используется в виде удобрений. Остальное (около 50 млн т в год) выбрасывается и попадает в реки и другие водоемы.

Использование загрязненной воды ведет к заболеваниям и повышает смертность, особенно детскую. Заболевания, связанные с подоб?1ым видом загрязнений, наиболее широко распространены в развивающихся странах, где недостаточно отлажены системы водоснабжения и канализации.

* * *

Мы завершили краткий обзор состояния основных современных промышленных технологий и вызванных ими глобальных проблем. Кто и как разрешит эти проблемы? Существуют ли пути нейтрализации воздействий техносферы на окружающую среду? Это тема следу ющего параграфа.

Практическая работа

Определение наличия нитратов
и нитритов в пищевых продуктах

Теоретический аспект. Для определения наличия нитратов и нитритов применяют количественные и качественные методы: ионометрические, фотометрические и т. д. В быту чаще всего для этого используют специальную индикаторную бумагу «Индам», которая продается в торговой сети (магазины «Природа» и «Химреактивы»). К бумаге прилагается цветовая шкала, где помимо цвета указывается примерное содержание нитратов и нитритов (1 мг на 1 кг продукции).

Ход работы:

1. Для определения содержания нитратов и нитритов возьмите любые сельскохозяйственные продукты: свеклу; капусту, картофель, яблоки и т. д.
2. Сделайте срез кожу ры ножом. Затем к срезу на несколько секунд приложите специальную индикаторную бумагу'.
3. Цвет приложенной индикаторной бумаги сравните с цветовой шкалой. Определите, какая концентрация нитратов и нитритов соответствует данному окрашиванию.
4. Сделайте вывод о возможности использования этой продукции в пищу.
5. Попробуйте снизить концентрацию искомых солей путем вымачивания или варки продукта. Отметьте время, в течение которого происходит уменьшение концентрации на 20, 40, 60 % и т. д.
6. Сделайте вывод о способах снижения содержания нитратов и нитритов в пищевых продуктах. Наблюдения и выводы занесите в тетрадь.

Основные понятия, термины

Экстенсивный и интенсивный путь развития сельского хозяйства, альтернативное земледелие, нитраты, нитриты, диоксины, пестициды.

Вопросы для самопроверки

1. В чем разница между экстенсивным и интенсивным развитием сельского хозяйства?
2. Сформулируйте технологические задачи, вытекающие из противоречия между потребностями человека и возможностями природы.
3. В чем заключается рациональное использование лесов и пахотных земель?
4. Для чего необходимо сохранять биологическое разнообразие на планете?

* Продовольственная безопасность — обеспеченность основными продуктами за счет внутреннего аграрного производства страны, без зависимости от импорта.