о моря. Берхе поняла, что резкая смена пейзажей, которая так ей нравилась во время семейных поездок, была не просто результатом перепада высот и температур – ее сформировали взаимоотношения между живыми существами и почвами, характерными для каждой экосистемы. Окружающая среда определяла, что тут будет расти, однако со временем жизнь изменила саму среду. Биология и геология, почва и климат – все они были связаны друг с другом.
После колледжа Берхе переехала в США и получила степень PhD по биогеохимии в Калифорнийском университете в Беркли: там она исследовала, как эрозия почвы влияет на накопление и обмен углерода. По мере развития своей научной карьеры она получала одну престижную должность за другой. В Калифорнийском университете в Мерседе она стала профессором биогеохимии почв и заведующей кафедрой по наукам о Земле и геологии. Она также занимала пост председателя Национального комитета по почвоведению при Национальных академиях США. В мае 2022 года Сенат утвердил Берхе на должность директора Управления по науке Министерства энергетики США[44].
Со временем центральной темой исследований Берхе стала именно связь между почвой и климатом, которую она начала изучать еще в колледже. «Исторически сложилось так, что скорость поглощения углерода из атмосферы в процессе фотосинтеза и его накопления в почве была примерно равна скорости его разложения и выброса обратно в атмосферу, – объясняет Берхе, – но современные методы землепользования, такие как вырубка лесов, экстенсивная обработка почвы и чрезмерное применение химикатов, уменьшили количество углерода, поступающего в почву, и одновременно увеличили скорость его высвобождения. Чем больше мы портим почву, тем больше нарушаем этот баланс».
Человечество уничтожает исконные среды обитания различных живых организмов, ускоряя тем самым исчезновение видов различных существ. Помимо этого, антропогенные изменения земной поверхности – вырубка лесов, сельское хозяйство и производство продуктов питания в целом, а также другие способы воздействия на землю – ежегодно приводят к выбросу парниковых газов, которые составляют треть от мировых выбросов. Это сотни миллионов тонн метана от жвачных животных и рисовых полей, а также миллионы тонн закиси азота от навоза и синтетических удобрений, которые нагревают атмосферу гораздо сильнее, чем та же масса CO2.
За последние 12 000 лет сельское хозяйство привело к исчезновению 116 миллиардов тонн углерода в почве, что составляет около 17 % всего углерода, выброшенного человечеством в атмосферу[45]. Получается своеобразный порочный круг: увеличивая площадь морей, а также частоту и интенсивность засух и экстремальных осадков, изменение климата усугубляет разрушение почв и деградацию земель. «Климат и почва тесно связаны друг с другом на протяжении тысячелетий, – пишет биолог Джо Хандельсман в своей книге «Мир без почвы» (A World Without Soil), – в худшем случае этот дуэт разрушителен, <…> а в лучшем – гармоничен: он улучшает состояние почвы и стабилизирует климат. Сегодня только люди могут восстановить гармонию этого дуэта».
Для восстановления баланса между оболочкой, дыханием и внутренним миром Земли необходимы быстрые и масштабные преобразования. Одна из важнейших задач – возрождение и защита лесов, лугов, торфяников, водно-болотных угодий и других экосистем, особенно тех, что имеют глубокие почвы и густую растительность. Другая задача – изменение способов производства, транспортировки и потребления продовольствия в мире. Как и существующая энергетическая инфраструктура, современное сельское хозяйство и продовольственные системы требуют революционного подхода.
Многочисленные научные, сельскохозяйственные и правительственные организации предложили свои варианты реализации этой реформы. Стратегии варьировались от идей об ограничении потребления мяса и сокращении пищевых отходов до создания сельскохозяйственных суперкультур методами генной инженерии. Многие из стратегий представляют собой современное переосмысление старых методов ведения сельского хозяйства. На протяжении десятилетий на основе этих методов создавались новые альтернативы традиционному подходу к сельскому хозяйству: например, ресурсосберегающее сельское хозяйство, климатически оптимизированное сельское хозяйство и регенеративное сельское хозяйство.
Хотя некоторые из этих подходов имеют более четкое обоснование, чем другие, между ними много общего. Их главные принципы – это минимальное воздействие на почвенный покров и максимальная его защита с акцентом на биоразнообразии. Основная мысль заключается в том, что почву необходимо тревожить как можно меньше, поддерживая при этом практически постоянный покров из разнообразной живой растительности. По сравнению с традиционным монокультурным земледелием с интенсивной вспашкой эти принципы помогают поддерживать определенную структуру почвы, увеличивать содержание органических веществ, экономить воду, повышать устойчивость культур и поддерживать дикую природу.
Снижение воздействия на почву обычно означает долговременный или полный отказ от вспашки. Фермеры, которые отказываются от вспахивания земли, часто полагаются на гербициды избирательного действия, чтобы уничтожить сорняки, не занимаясь прополкой. Фермеры пользуются специальными сеялками, которые прорезают в почве тонкие борозды, иногда через остатки отработавших культур, и засыпают в них семена. Один из самых эффективных способов защиты сельскохозяйственной почвы от эрозии – посев покровных культур-сидератов, обычно бобовых и злаков. Их высевают осенью, дают им подрасти зимой и ранней весной, а затем скашивают и оставляют разлагаться, пополняя тем самым запасы углерода, азота, фосфора и других необходимых питательных веществ. Слои компоста и мульчи также выполняют роль физической защиты и дополнительного источника органики. Практика выращивания разных видов растений и чередования разнообразных культур из сезона в сезон сохраняет питательные вещества в почве, не позволяет популяциям вредителей и сорняков сильно разрастаться и снижает вероятность потери всего урожая из-за одного патогена.
По оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), сочетание усилий по восстановлению экосистем и природоохранного земледелия позволяет наряду с другими методами улавливать от двух до четырех миллиардов тонн углерода ежегодно. Известный почвовед Раттан Лал также подсчитал: если мы научимся лучше управлять экосистемами на нашей планете, включая пахотные земли и пастбища, то эти изменения позволят уловить 333 миллиарда тонн углерода до 2100 года. Это поможет вернуть атмосферу к доиндустриальному уровню содержания углекислого газа.
Во многих частях света фермеры все чаще применяют главные принципы ресурсосберегающего сельского хозяйства. По состоянию на 2017 год по системе нулевой обработки почвы обрабатываются 37 % пахотных земель в США, что примерно на 8 % больше, чем в 2012 году. За тот же период использование подпокровных посевов в США увеличилось на 50 % – от 4,2 до 6,23 миллиона гектаров, но это все еще только 5 % пахотных земель страны. По всему миру площадь ферм, практикующих ресурсосберегающее сельское хозяйство, увеличилась в три раза с 2000 по 2019 год – с 64,8 до 202 миллионов гектаров, что составляет 14,7 % мировых пахотных земель.
В научном сообществе широко распространено мнение, что снижение обработки почвы до минимума, использование покровных культур, биоразнообразие и другие принципы ресурсосберегающего сельского хозяйства приносят много пользы почве, людям и дикой природе. Однако нет полной уверенности в том, что эти методы могут удержать достаточно углерода для смягчения последствий изменения климата. Надежная количественная оценка накопления углерода в почве в течение длительного времени – сложная задача, отчасти потому, что точный молекулярный состав гумуса и других форм стабильного органического вещества трудно определить[46]. Некоторые эксперты склоняются к тому, что из-за различных методологических проблем исследователи почвы часто неспособны имитировать условия на фермах и в конечном итоге недооценивают потенциал почвы по накоплению углерода. Однако последние данные свидетельствуют о том, что по мере потепления некоторые виды почв могут утратить способность накапливать углерод даже в большей степени, чем предполагалось ранее.
Есть и экономические реалии, с которыми приходится считаться. В долгосрочной перспективе природоохранное земледелие может быть выгодно, поскольку оно повышает продуктивность ферм и снижает необходимость закупать большие объемы удобрений, гербицидов и бензина. Но для этого требуются значительные первоначальные капиталовложения, которых у многих фермеров нет. Кроме того, фермеры, арендующие землю, не всегда склонны делать такие инвестиции, даже если у них есть для этого возможность.
В сельском хозяйстве допустимая погрешность настолько мала, что сиюминутная прибыль часто затмевает все остальное. По меткому выражению писательницы-эколога Эммы Маррис, «правительства должны платить фермерам за создание почвы». По ее словам, некоторые страны «уже начали переходить к модели, в которой фермеры выступают не столько независимыми бизнесменами, которые выращивают и продают еду, сколько управляющими при поддержке государства, которые организуют весь сложный комплекс мероприятий – производство продуктов питания, удобрение почвы, создание среды обитания диких животных и многое другое».
В Африке деградация земель уже привела к резким изменениям в сельском хозяйстве. К концу 1970-х годов продолжительная засуха и истощение почв привели к сильному голоду в Сахели – обширной полузасушливой полосе лугов, саванн и лесов, расположенной чуть южнее Сахары и простирающейся от Сенегала на западе до Эритреи на востоке. На протяжении многих поколений фермеры регулярно вырубали деревья и кустарники на своих участках, оставляя лишь пни, в результате чего почва становилась бесплодной и уязвимой. В период с начала до середины 1980-х годов мелкие фермеры в Нигере под руководством австралийского агронома и миссионера Тони Ринодо начали восстанавливать оставшиеся на их землях чахлые леса и использовать их в своем хозяйстве. Они вновь открыли для себя многочисленные преимущества древней формы земледелия, агролесоводства – намеренного соединения выращивания деревьев и кустарников среди посевов сельскохозяйственных культур или пастбищ. При таком подходе деревья укрепляют почву, защищают посевы от суровых ветров, предоставляют тень во время сильной жары, а также служат удобным источником дров и корма для скота. Кроме того, бобовые деревья, например акации, и их симбиотические микробы преобразуют атмосферный азот в более доступные растениям и другим организмам формы.