Томас Дерри
Краткая история технологий. Идеи, процессы и устройства, при помощи которых человек изменяет окружающую среду с древности до наших дней
Глава 2
Производство продуктов питания
Приручение животных
Переход от собирательства к производству пищи в эпоху неолита – результат фундаментального прогресса технологий. Любое другое, привычное нам использование материальной вселенной зависит от умения производить пищу для конкретной популяции средствами, которые не полностью исчерпывают энергию и время этой популяции. Человек-охотник такого преимущества не имел, оно появилось у человека-пастуха и человека-сеятеля. И в древние времена, и в наше время рацион питания человека включает выращенные им сельскохозяйственные культуры и молоко животных, которым в большинстве случаев он скармливает часть урожая: доля продовольствия из этих двух источников значительно варьируется между и внутри различных сообществ. Одомашнивать животных начали до того, как занялись сельским хозяйством.
Поскольку домашние животные – источник не только еды, но и производственных материалов, транспортных средств, энергетических ресурсов и средств защиты человека, легко преувеличить целесообразность их ранних контактов с человеком. Первобытный дикарь ценил мертвое животное: тем не менее укрощение некоторых видов животных человеком стало естественным результатом сосуществования. В одних и тех же регионах Земли вместе с первобытным человеком жили животные, которые либо убивали его, либо он убивал их. Некоторые животные (собаки и свиньи) привязались к первобытному человеку, играя роль мусорщиков: они доедали за человеком потроха, остатки туш животных, шелуху и фруктовую кожицу, а также все, что выбрасывалось человеком. А человек-охотник догадался о пользе животных во время невольного взаимодействия с ними – стая диких собак загоняла зверя в пределах досягаемости человека или около человеческого поселения появлялась самка оленя, привлекая оленей-самцов. Что касается экспериментов по одомашниванию, то собака – единственный пример того, как можно довольно легко приручить молодое животное, которое легко размножается и становится по крайней мере безвредным, забавным и послушным. Дикие и прирученные олени в наше время практически не отличаются друг от друга, поэтому их привязанность к жилищу первобытного человека объясняется следующим: в естественных отправлениях человека содержались соли, которых недоставало в талой воде, но было в избытке вокруг людских поселений.
Как бы ни начиналось одомашнивание животных, в частности собак для загона зверей во время охоты, сельское хозяйство эпохи неолита заставляло людей приручать животных массово. Благодаря оседлому образу жизни человеку стало проще защищать стадо и увеличивать его численность. Невозделанная земля и стерня отлично подходили для выпаса скота; человек научился выращивать не только зерно для себя, но и легкие кормовые культуры для скота. Помимо молока и мяса использовались шкуры и кости овец, коз и волов – для одежды, жилищ и сосудов. Сначала собака сопровождала человека как помощник на охоте, а после более крупные животные переносили грузы, затем человек начал ездить верхом. Так животные использовались с глубокой древности. Кроме того, животным поклонялись и заводили в домах. Например, кошки в Древнем Египте изначально охраняли емкости с зерновыми.
Одомашнивание определенных видов животных, скорее всего, началось с их укрощения и частичного скрещивания с дикими особями. Внешний вид домашних животных изменился, когда их полностью отделили от диких. Появились характерные породы овец, крупного рогатого скота и свиней, которых переселенцы эпохи неолита привели в Европу. Затем началось продолжающееся до сих пор сознательное выведение пород с заданными характеристиками: огромное разнообразие собачьих пород – яркий пример внутривидового скрещивания. Какое-то время для того, чтобы вывести более производительный скот и более свирепых сторожевых собак, одомашненных животных скрещивали с дикими, однако вскоре выяснилось, что устойчивые характеристики вроде окраса шерсти и формы тела, выносливости и скорости, превосходных удоев, объема шерсти и мяса характерны для стандартных пород. На Ближнем Востоке подобный этап прошел 5 тысяч лет назад; когда разница между дикими и одомашненными особями стала заметнее, любое скрещивание с диким животным сочли серьезным недостатком.
На заключительном этапе дикие особи либо вырождались, либо вымирали. Отчасти это происходило из-за изменений в окружающей среде и пище (выросшей естественным путем или выращенной человеком). Домашние животные защищались искусственно – человек истреблял диких животных; на американских Великих Равнинах, например, уничтожили миллионы бизонов. Есть несколько известных примеров преднамеренного истребления диких особей ради сохранения одомашненных животных, как в случае с очень подвижными и поэтому хлопотными в содержании дикими лошадьми: крестьяне Юго-Восточной Европы истребили тарпанов, потому что одомашненные кобылы сбегали из табунов с дикими жеребцами. Последних диких лошадей в Польше поймали и передали крестьянам в 1812 году; кочевники Монголии сравнительно недавно приручили оставшиеся крошечные стада диких лошадей, численностью только десять или пятнадцать особей. В наше время слон – единственное животное, которого человек использует (хотя не в Европе) для переноски грузов. Однако в этом случае количество прирученных слонов напрямую зависит от популяции диких особей, ибо слоны почти не размножаются в неволе.
Процесс одомашнивания животных можно теоретически проследить по результатам археологических находок. Первыми были падальщики, по уже указанным причинам, место которых в ранний период заняли шакалы, а после – собаки. Далее идет группа диких животных, которые сезонно мигрировали и взаимодействовали с человеком-кочевником. Сюда относятся олени, козы и овцы. Одомашнивание скота требовало от человека, по крайней мере сначала, оседлого образа жизни и началось с развитием сельского хозяйства. Именно в этот период пчел, до настоящего времени производящих основной сахаристый продукт для человека, впервые собрали в соломенные ульи. Последняя группа состоит из животных, одомашненных в первую очередь для перевозок, – осел, лошадь и верблюд; лошадь и верблюд стали служить человеку позже остальных (об их использовании практически неизвестно до 2-го тысячелетия до н. э.).
Но с тех пор почти ничего не изменилось. С одной стороны, трудно найти какое-то новое применение домашним животным, если не считать, что их все чаще используют для научных исследований. С другой стороны, диапазон видов домашних животных для регулярного разведения сужается, а не расширяется. Кроличий садок в средневековой усадьбе в принципе ничем не отличался от современной зверофермы. В то же время в 2500 году до н. э. египтяне, по-видимому, одомашнивали газелей, горных коз и антилоп, приручили обезьян, откармливали гиен на мясо, как страсбургских гусей. Однако большого прогресса достигли позже, выводя породы животных для конкретных целей – ради мяса, молока, шкур и для перевозок. Об этом подробнее в главе 24.
Происхождение сельского хозяйства
Культивировать растения и одомашнивать животных, несомненно, стали в местах поселения первобытного человека. Семена и корни растений, которые он собирал и приносил в свое жилище, в благоприятных условиях часто укоренялись и прорастали; иногда в местах его бывшего поселения, как по мановению волшебной палочки, появлялись всходы растений. Однако более или менее сознательная, систематическая обработка почвы началась с пониманием природных процессов, сезонности и выбора подходящей местности – например, в долинах великих рек Ближнего Востока. В результате даже в плохой сезон получали гораздо больший урожай, что заложило основу неолитической революции.
Простейшее сельское хозяйство включает очистку и рыхление не слишком засушливой почвы, посев семян, уничтожение сорняков, сохранение поверхности земли влажной в процессе роста растений, сбор урожая, надежное хранение урожая и отбор семян для посадки в следующий сезон. Целина подходит для любых растений (такая практика называется обширным сельским хозяйством), но, как только возникает необходимость или целесообразность ежегодно возделывать одну и ту же землю, во избежание истощения почвы нужно вспахивать ее гораздо глубже. Для этих целей изобрели плуг – незаменимое орудие при возделывании тяжелых почв Северной Европы. В Месопотамии и Египте важнейшей проблемой было увлажнение почвы.
Хотя обработка почвы и орошение потребовали от человека новых технических навыков, первейшей проблемой стал выбор растений для конкретной местности. Перечень растений, возделываемых в доисторической Европе, поразительно разнообразен. В него входят как технические, так и пищевые растения, а среди последних много видов, которые уже не выращиваются. Овощи и корнеплоды разлагались слишком быстро, поэтому не оставили археологических следов, но из-за стремительного роста их наверняка рано культивировали. Фрукты, выращиваемые несколько сезонов, скорее всего, культивированы довольно поздно, но в Европе, в местах поселения человека в конце неолитического периода, находили инжир, яблоки, груши и маленькие сливы. Орехи появились в Северной Европе из южных широт – из Греции, где их впервые культивировали в больших объемах. Фундук употребляли в пищу еще во времена мезолита, но даже сейчас его культивируют нечасто. Следует упомянуть масличные культуры, начиная со льна, опийного мака и кунжута Древней Месопотамии и заканчивая оливковыми деревьями на восточных берегах Средиземного моря, в том числе в Греции, Италии, на юге Франции и Испании. Культивирование масличных культур оказалось намного важнее одомашнивания животных, поскольку давало человечеству гораздо больше масел и необходимых для пищи жиров и топливо для источников света.
Рассмотрим еще две важные для человека растительные культуры – бобовые и зерновые. Их легко выращивать и несложно хранить. Среди бобовых наибольшее число видов, среди зерновых – всего несколько. Фасоль, горох и чечевица выращиваются в Европе со времен неолита, а бобовые, особенно соя, даже сейчас – основа белковой пищи многих народов Востока. Однако важнейшей культурой стали злаковые. Примитивный сорт пшеницы и двухрядный ячмень были найдены на самом раннем сельскохозяйственном поле – Ярмо, на северо-востоке Ирака (эпоха неолита, около 5 тысяч лет до н. э.). Шестирядный ячмень появился позже – из Дальневосточного региона, но оба сорта ячменя попали в Европу одновременно, вместе с примитивными сортами пшеницы. Рожь – обычный сорняк на пшеничном поле – вытеснил пшеницу на севере, после того как из-за ухудшения климата в конце бронзового века ее выращивали на юге. Сорняк – понятие относительное. Судя по содержимому желудка человека железного века, тело которого сохранилось в датском болоте за 2 тысячи лет, он ел по крайней мере дюжину «сорняков». Некоторые из них уже не выращиваются, но в свое время благодаря им пища людей железного века была разнообразнее и питательнее. Появившийся в Европе овес стал из-за климата самой возделываемой зерновой культурой в северных районах. Основополагающий фактор сельского хозяйства таков: выращиваются те культуры, которые лучше всего подходят для конкретного типа почвы и климата. Все остальные культуры завозились из других регионов.
Существует некое разделение между сорняками и техническими растениями. Лен, который первоначально культивировался ради масла, выращивали для производства текстиля в Месопотамии и в долине Нила примерно в 3000 году до н. э. Вряд ли крапиву выращивали ради волокон, хотя бязь по-прежнему производилась в Европе во время Первой мировой войны.
Долгое время растения культивировали методом проб и ошибок. Сажали многие сельскохозяйственные культуры и применяли различные методы выращивания, пока в конце концов не выбрали несколько самых лучших. Отбор регулярных культур породил первый большой профицит; профицит в свою очередь породил специализацию; помимо специалистов по земледелию потребовались особые сельскохозяйственные орудия.
Рис. 11. Мелиорация земли в Египте. Из гробницы в Фивах, 1420 г. до н. э.
Похоже, сельскохозяйственные орудия появились раньше сельского хозяйства. Серпом изначально срезали полевые травы. В Месопотамии его делали из обожженной глины, в Европе у наиболее примитивного серпа была ручка из оленьих рогов, с желобками для покрытия чешуйками кремня. Но наиболее распространенной формой, как и следовало ожидать, был серп на короткой деревянной ручке; он представлял собой зуб из кремня или острый кусок кремня. Кроме того, топоры и тесла из кремня и других камней, характерные для эпохи неолита, применялись как на охоте, так и в сельском хозяйстве. Усовершенствованным топором земледельцы вырубали европейские леса. Тесло, считающееся плотницким инструментом, ранние земледельцы использовали как мотыгу.
Развитие земледелия отчетливее прослеживается в Египте (рис. 11). В древнейшие времена земля взрыхлялась крючковатой деревянной палкой, затем мотыга стала плугом (один человек тянул плуг на веревке спереди, а другой вдавливал зуб плуга в землю сзади). Чем глубже вспахивалась земля, тем медленнее истощалась почва. Когда в плуг стали впрягать волов, к нему приделали ручки, дабы зуб плуга правильно врезался в землю, хотя предварительно ее по-прежнему обрабатывали мотыгой или деревянной колотушкой. Во 2-м тысячелетии до н. э. в обиход вошел плужный лемех из дерева и камня; двойное ярмо поверх рогов волов прочно крепилось к рукояти; благодаря этому плуг стал намного мощнее. Семена часто разбрасывались перед плугом или втаптывались в свежие борозды овцами или козами, которых водили по полю. Однако лен сеяли аккуратно вдоль борозды – для облегчения сбора урожая. Постепенно прямой серп стал полукруглым, из меди или бронзы.
Орошение
Ранние сельскохозяйственные методы интересовали бы в основном археологов, если бы не передовые технологии, применявшиеся в долинах крупных рек для подачи воды на поля. Вполне возможно, что человек-собиратель рано научился стимулировать рост полевых растений, заливая берега водой из родника или водного потока; вероятно, шадуф, по-прежнему широко применяемый, использовался для полива финиковых пальм, виноградной лозы, огородов и клумб в Египте во 2-м тысячелетии до н. э.
Шадуф (рис. 12), как правило, делается из двух столбов высотой 1,5 метра или выше, соединенных в верхней части короткой балкой (коромыслом). Сверху устанавливается длинный балансирующий шест, на одном конце которого крепится сосуд для воды, а на другом – противовес. Человек окунает сосуд в воду, поднимает его и выливает воду в оросительный канал. С помощью такого устройства в день можно поднять около 2 тысяч литров воды на высоту 2 метра. Позднее шадуфы располагались рядами; при этом все шадуфы, за исключением первого, окунали сосуды в специальное корыто, заполненное водой из предыдущего шадуфа. Их первым серьезным соперником стала непрерывная цепь ковшей – по-видимому, ее использовали для подъема воды из колодца под известными Висячими садами Семирамиды. Водяное колесо, приводимое в движение волом, с помощью которого орошали пол-акра земли в день, появилось только в 200 году до н. э., когда при помощи зубчатой передачи соединили вертикальный и горизонтальный валы колеса.
В прежние времена колодцы рыли (как бедуины Аравии делают это до сих пор) либо до тех пор, пока не появится вода, либо пока не лопнет терпение. Постоянный колодец обкладывали грубым камнем или другим твердым материалом, над устьем источника воды ставили колодезного журавля с веревкой. Не позднее 1500 года до н. э. такие журавли и шадуфы часто оснащались примитивным блоком. Колодцы в вади были, как правило, не глубже 4,5 метра, в городах они часто делались глубже. В Нимруде во время раскопок ассирийского дворца IX века до н. э. обнаружили колодец с водой, глубиной в 300 кирпичей. Вполне вероятно, что глубокие колодцы сначала рыли методом ударного бурения: древние египтяне, пытавшиеся создать пустынные оазисы, научились делать артезианские скважины; в скважине вода вынуждена подниматься вверх под собственным давлением.
Рис. 12. Орошение с помощью шадуфа в Египте. Из гробницы в Фивах, 1500 г. до н. э.
Дамба для удержания воды – один из самых ранних сохранившихся крупных строительных объектов человека. В сирийской долине Оронт есть каменная дамба длиной 2 километра, построенная примерно в 1300 году до н. э.; ассирийская плотина выше Ниневии сохранилась до сих пор на высоту почти 3 метра. Имеются бесчисленные остатки резервуаров с песчано-цементным покрытием и каменных цистерн для хранения воды, в том числе цистерн, выдолбленных в скале для уменьшения испарения, не говоря уже о следах обширных инженерных сооружений вроде акведуков и подземных трубопроводов из камня или запеченной глины, которые подавали воду в города, часто весьма отдаленные.
В Египте и Месопотамии основной проблемой поселения в долинах больших рек стало орошение. Ежегодный подъем Нила с июля по сентябрь был событием точным и имел такое первостепенное значение, что требовались соответствующие расчеты времени паводка и уровня воды в реке, чем занимались жрецы. Говорят, легендарный первый фараон Менес приказал построить на Ниле дамбу; однако точно неизвестно, когда человек впервые удержал живительные воды барьером из камня и грязи. Пахотную землю долины делили на прямоугольные бассейны площадью тысяча – 40 тысяч акров, которые получали воду из системы ежегодно затопляемых искусственных каналов. Каждый из них в свою очередь затапливался на глубину 2 метра, вода стояла в нем в течение месяца или более, насыщая почву, после чего излишки воды сливались на нижележащую территорию, а с нее вода в конце концов возвращалась в Нил. Территории, на которые паводковые воды не попадали естественным путем, насыщались водой из каналов.
Тигр и Евфрат требовали иного отношения. Паводки на них были опасными и нерегулярными; Тигр выходил из берегов раньше Евфрата, что удваивало объем паводковой воды и уменьшало время схождения паводка; обе реки несли в пять раз больше отложений в сравнении с Нилом, забивая каналы. Кроме того, паводок заканчивался в начале жаркого сезона, поэтому почва недостаточно увлажнялась, в отличие от почвы долины Нила.
Крупные каналы прорезали нижние долины Тигра и Евфрата, самый известный из которых – Нарван, шириной 120 метров и длиной более 300 километров. Из них вода поступала через подпитывающие каналы в сеть небольших каналов и ирригационные канавы, откуда струйка воды текла на конкретный участок. Чтобы орошение не прерывалось, уровень воды в главном канале поддерживали немного выше общего уровня земли, а скорость потока в нем регулировали так, чтобы он не размывал берега и не заиливал канал. В начале каналов находились большие кирпичные заграждения и речные плотины. Для укрепления берегового аллювиального грунта кирпичом и тростниковыми матами (основное требование для огромной оросительной системы) привлекалось много рабочих с кирками и лопатами. Сельская местность процветала, когда сильный правитель вроде Хаммурапи заставлял каждый регион проводить подобные работы и издавал законы, требующие тщательного соблюдения ирригационных прав, от которых зависело состояние земельной собственности: Геродот писал, что вавилонский земледелец обычно получал 200-кратный, а иногда 300-кратный урожай зерновых. Однако система водоснабжения, столь сложная и необходимая, была очень уязвимой: по сведениям, земля Двуречья до сих пор не оправилась после разрушений каналов во время монгольского нашествия в XIII–XIV веках.
Возделывание земель в Европе
Сельское хозяйство Месопотамии и Египта зависело от системы орошения: регулируемые реки поставляли необходимую влагу и приносили плодородную почву. Римляне практиковали обширное орошение в Алжире; позже арабы делали то же самое в Испании и на Сицилии, где возделывали рис, хлопок и сахарный тростник. Но земли Средиземноморья, а тем более тяжелые почвы Северной Европы требовали иных методов земледелия.
В Греции и Италии преобладают легкие почвы, быстрые реки и климат, сочетающий летнюю засуху и короткие, но интенсивные зимние дожди, как правило вымывающие из почвы необходимые питательные вещества. Земли под животноводство не хватало, поэтому удобрить всю почву навозом не удавалось. Средняя урожайность во времена Древнего Рима была не выше четырехкратной, и для получения такого урожая землю оставляли под паром раз в два года и усиленно размалывали перед посевом. Если удавалось нанять рабочих, то землю перекапывали и по крайней мере трижды вспахивали – последовательно, с расположением борозд под прямым углом друг к другу, а иногда по диагонали. Подобный метод подготовки почвы удваивал объем влаги, сохраняемой в засушливые летние месяцы.
У греков и римлян был легкий плуг (рис. 13), состоящий из шеста, к которому привязывали животных; изогнутой балки, соединяющей шест с лемехом, горизонтально лежащим на земле; и ручки, закрепленной на сохе, чтобы управлять плугом. Уязвимой частью плуга был лемех, который разрезал землю и шел вдоль борозды. Обычно его вырезали из дуба, а по бокам в отверстия в древесине вставлялась галька. Но прежде всего следовало защитить режущий край лемеха жестким материалом. Египтяне для этих целей использовали кремень, а не медь или бронзу; самые ранние железные лемехи находили в Палестине, они относятся к концу 2-го тысячелетия до н. э. Удивительно, но, хотя у эллинов не было железных лемехов, их широко применяли римляне. Римские лемехи имели как втульчатую, так и менее распространенную остроконечную форму; они появились в Британии до Цезаря.
Рис. 13. Греческий плуг. С чаши VI в. до н. э.
Расширение Римской империи совпало с пиком развития сельского хозяйства Древнего Средиземноморья, где передовые методы земледелия и лучшие орудия сначала применялись в крупных рабовладельческих поместьях, а впоследствии во всей империи. Передовые методы требовали особого внимания к дренажу: следовало контролировать вымывание ценных веществ из почвы в сезон дождей и чаще вспахивать такие болотистые районы, как Кампанья или долина реки По. Римляне сумели организовать дренаж в заболоченных районах на северных территориях (Голландия и Восточная Англия), где основной проблемой было не водосбережение из-за малого количества осадков, а обильные и нерегулярные дожди. Однако принцип вспахивания земли отличался от принятого в Средиземноморье.
На севере перекапывание почвы могло навредить; правило обработки земли лаконично определил Джеймс Смолл в 1784 году: «срезать пласт земли, сдвинуть его в сторону и перевернуть». Римские плуги иногда оснащались выступающими земляными упорами, которые толкали разрыхленный дерн в сторону, или большим железным резаком клиновидной формы, делавшим в земле вертикальный разрез. Некоторые находки в Северной Европе позволяют предположить, что тяжелый плуг изобрели именно на севере для обработки тяжелых почв, например бельги, которые разбивали поля на месте вырубленного первобытного леса. Характерные особенности плуга: тяжелая квадратная рама с плужным грядилем сверху и лемехом внизу, к которому сзади присоединялась стойка, а сразу за стойкой – скоба. В спорном отрывке из Плиния утверждается, что пару колес для поддержания требуемой глубины хода лемеха впервые применили в стране к югу от верхнего Дуная, а при жизни Плиния использовали в Цизальпинской Галлии. Но колесный плуг использовали редко даже тысячелетие спустя, ибо почвы на месте вырубленных лесов были тяжелыми и глинистыми; он так и не вытеснил балансирный плуг: в 1523 году Фитцгерберт говорил о дороговизне «плугов с колесами». В XI веке очередным нововведением в Европе стало устройство, которое китайцы применяли в усовершенствованном виде 2 тысячи лет назад. Речь идет об изогнутом деревянном отвале плуга (рис. 14), применявшемся для опрокидывания нарезанного дерна, который часто оказывался слишком тяжелым, и пахарь не мог перевернуть его руками. Форма отвала плуга значительно варьировалась в зависимости от типа почвы и вида растений, которые предстояло посеять.
Рис. 14. Плуг с отвалом начала XIV в. Из рукописи Английской Библии
До XVI века в Англии лошадей редко впрягали в плуг. Упряжка из восьми волов тоже была редкостью. Обычно землю пахали упряжкой из четырех волов с пахарем и погонщиком (последний шел впереди, лицом к волам и пахарю). Вот так неторопливо вспахивалась тяжелая почва Южной Британии. Обработка земель началась под влиянием спроса римского рынка на зерновые, получила новый импульс в более поздние саксонские времена и в основном завершилась примерно в 1300 году.
Что касается другого сельскохозяйственного оборудования, то на него сильно повлияли римляне, особенно в церковных поместьях, где практиковалось непрерывное возделывание почвы. У римлян были бороны в виде рам из колючих веток. Сначала ими вырывали сорняки, потом засыпали семена почвой, а в Средние века применяли для разбивки и выравнивания тяжелой почвы после вспахивания; комья земли также разбивали деревянными колотушками. Вальцы для лучшей обработки почвы не использовались, если не считать бороны в виде деревянного цилиндра с железными шипами. Деревянные грабли широко применялись в Средние века, а в римскую эпоху появились подбитые железом деревянные лопаты и железные кирки и вилы. Потом изготовили железный сбалансированный серп, косу с короткой ручкой, а затем длинную косу, у которой в XII веке была ручка современного типа. Нынешние ручные методы срезания зерновых ближе к верхушке значительно отличаются от тех, что использовались прежде. Плиний упоминал о жатвенной машине с большой «гребенкой» с зубьями и коробом-контейнером, куда собиралась срезанная пшеница.
Зерна отделяли от плевел, оставляя зерновые культуры обмолачиваться под копытами животных; или при помощи доски, усеянной кремнем; или с помощью цепа, о котором впервые сообщил святой Иероним в начале V века. Затем плевла удаляли веялкой, изначально представлявшей собой корзину, в которой просеивали зерно. Четыре других сельскохозяйственных приспособления, вряд ли изменившиеся со времен Средневековья и римского правления, – перегородки овчарни, небольшие сушилки для незрелых и влажных зерновых, ножницы для стрижки овец одной рукой, а также деревянная лестница.