С ростом численности населения, выходящим из-под контроля, сельское хозяйство должно последовать их примеру. Но инновации, повышающие урожайность, несут экологические издержки.
Сельскохозяйственные методы постоянно интенсифицируются со времен промышленной революции и даже в большей степени после «зеленой революции» в середине 20-го века. На каждом этапе инновации в методах ведения сельского хозяйства приводили к огромному увеличению урожайности сельскохозяйственных культур на площади пахотных земель. Этот колоссальный рост производства продовольствия поддерживал население планеты, которое за одно столетие увеличилось в четыре раза. По мере того, как человеческое население продолжает расти, увеличивается и количество места, предназначенного для его кормления. По данным Всемирного банка, в 2016 году более 700 миллионов гектаров (1,7 миллиарда акров) были отведены под выращивание кукурузы, пшеницы, риса и других основных зерновых культур — почти половина всех обрабатываемых земель на планете.
Однако в ближайшие десятилетия удовлетворить спрос на ускорение сельскохозяйственной производительности, вероятно, будет гораздо сложнее, чем до сих пор. Причины этого связаны с экологическими факторами. Глобальное изменение климата дестабилизирует многие естественные процессы, которые делают возможным современное сельское хозяйство. Однако само современное сельское хозяйство также частично ответственно за кризис устойчивости. Многие из методов и модификаций, на которые полагаются фермеры для повышения производительности, также наносят ущерб окружающей среде. Ниже приведены краткие описания трех способов, которыми интенсивное сельское хозяйство угрожает шаткому равновесию несельскохозяйственных экосистем.
Орошение
Во всем мире на сельское хозяйство приходится 70 процентов потребления человеком пресной воды. Большая часть этой воды перенаправляется на пахотные земли с помощью различных ирригационных систем. Эксперты прогнозируют, что для того, чтобы прокормить растущее население, добыча воды может увеличиться на 15 или более процентов к 2050 году. Орошение поддерживает высокие урожаи, которые необходимы такому большому населению. Многие из наиболее продуктивных сельскохозяйственных регионов мира, от Центральной долины Калифорнии до засушливого бассейна Средиземного моря в Южной Европе, стали экономически зависимыми от интенсивного орошения.
Исследователи и фермеры все больше осознают последствия такого крупномасштабного отвода пресной воды. Одним из наиболее очевидных последствий является истощение водоносных горизонтов, речных систем и нижележащих грунтовых вод. Однако существует ряд других негативных последствий, связанных с орошением. Области, залитые орошением, могут заболачиваться, создавая почвенные условия, отравляющие корни растений за счет анаэробного разложения. Там, где вода была отведена, в почве может накопиться слишком много соли, что также нанесет ущерб росту растений. Орошение вызывает увеличение испарения воды, влияя как на температуру и давление приземного воздуха, так и на условия влажности атмосферы. Недавние исследования подтвердили, что орошение пахотных земель может влиять на характер осадков не только на орошаемой площади, но даже за тысячи километров. Орошение также было связано с эрозией береговой линии и другими видами долгосрочного разрушения окружающей среды и среды обитания.
Выпас скота
Огромное количество сельскохозяйственных территорий используется в основном как пастбища для крупного и другого скота. На западе Соединенных Штатов, включая пастбища, находящиеся как в федеральном, так и в частном владении, для этой цели отведены сотни миллионов акров — больше, чем для любого другого вида землепользования. Сельскохозяйственный скот несет ответственность за большую часть глобальных выбросов парниковых газов, в первую очередь метана. Кроме того, чрезмерный выпас скота является серьезной проблемой с точки зрения экологической устойчивости.
В некоторых местах участки кормовых угодий потребляются настолько сильно, что травы не могут восстанавливаться. Корневая система местной растительности может быть повреждена настолько, что вид погибнет. Рядом с руслами рек и в других прибрежных районах, где сосредоточен скот, сочетание чрезмерного выпаса скота и фекальных отходов может загрязнить или поставить под угрозу источники воды. Крупный рогатый скот и другие крупные пастбищные животные могут даже повредить почву, вытаптывая ее. Голая, уплотненная земля может вызвать эрозию почвы и ухудшение качества верхнего слоя почвы из-за стока питательных веществ. Эти и другие воздействия могут дестабилизировать множество хрупких экосистем и мест обитания диких животных.
Химические удобрения
Синтетические удобрения, содержащие азот и фосфор, были в основе интенсификации земледелия со времен Второй мировой войны до наших дней. Современное сельское хозяйство стало сильно зависеть от этих химических ресурсов, которые увеличили количество людей, которых могут прокормить мировые фермы. Они особенно эффективны при выращивании кукурузы, пшеницы и риса и в значительной степени ответственны за взрывной рост выращивания зерновых в последние десятилетия. Китай с его быстро растущим населением стал ведущим мировым производителем азотных удобрений.
Хотя эти химические вещества помогли удвоить скорость производства продуктов питания, они также способствовали гигантскому увеличению, возможно, до 600 процентов, уровня реактивного азота во всей окружающей среде. Избыточные уровни азота и фосфора привели к тому, что когда-то полезные питательные вещества стали загрязняющими веществами. Примерно половина азота, содержащегося в синтетических удобрениях, уходит с полей, где его вносят, попадая в почву, воздух, воду и дождевые осадки. После того, как почвенные бактерии превращают азот удобрений в нитраты, ливни или ирригационные системы переносят эти токсины в грунтовые воды и речные системы. Накопленные азот и фосфор наносят вред наземным и водным экосистемам, нагружая их слишком большим количеством питательных веществ — процесс, известный как эвтрофикация. Загрязнение питательными веществами является причиной цветения токсичных водорослей, поражающих озера в Китае, США и других странах. Поскольку чрезмерное количество органических веществ разлагается в водной среде, они могут привести к истощению кислорода и созданию «мертвых зон» в водоемах, где ничто не может выжить. Части Мексиканского залива регулярно страдают таким образом. Накопление азота в воде и на суше угрожает биоразнообразию и здоровью местных видов растений и естественной среды обитания. Кроме того, внесение удобрений в почву приводит к образованию и выделению закиси азота, одного из самых вредных парниковых газов.
Поскольку население мира продолжает стремительно расти, напряженность между продолжающимся ростом сельского хозяйства и экологическим здоровьем земли, от которой зависят люди, будет продолжать расти.