Замкнутая экологическая система Е. Жука - одна из наиболее простых. Она состоит всего из нескольких звеньев: растения, животного и бактерий, связывающих их. Существуют и более сложные проекты, на первый взгляд даже сумасшедшие, включающие в вышеописанную систему например... мух (автор этой идеи Ю. Колтыпин.) А между тем уже сегодня муховодство совершившийся факт, возможно, свидетельствующий о рождении новой отрасли производства.
За один раз муха откладывает 100-150 яиц. В нормальных условиях эту операцию она повторяет аккуратно через 2-4 дня. И без расчетов ясно, что обеспечь мы мухе нормальные условия, и яиц станет бесконечно много. Из яиц очень быстро появляются хорошо известные рыбакам черви - опарыши. Рыба не зря считает их лакомством: они очень богаты жирами и белками.
"Звено из мух" в замкнутой экологической системе выглядит так: навоз мухи - личинки - рыба - рыбная мука - свиньи - и снова навоз. Впрочем, цепь может быть и покороче, если имеет полную гарантию того, что прудовая рыба получает чистый корм...
Ученые университета штата Южная Каролина (США) разработали собственный вариант замкнутой экологической системы. Они назвали его "конвертером протеина". Это круглое трехэтажное здание, центр которого занимают хранилища, скотобойня и холодильники, административные помещения, вычислительный центр. Верхний этаж под стеклянной крышей - гидропоникум. Здесь выращивают тритикале - гибрид пшеницы и ржи, зеленые растения которого содержат значительно больше протеина, чем исходные формы. Второй этаж, птичник на 200 тысяч голов, получает корм сверху, а отходы отправляет, вполне естественно, вниз.
Здесь они после некоторой переработки попадают в... гигантский аквариум, выращивающий прудового карпа или... раков (есть и вариант с морскими омарами).
Корм, попадающий на стол водных жителей, производится целиком из навоза (один из вариантов производства - мухи).
Аквариум - самое внутреннее из нескольких жилых колец первого этажа. Следующее за ним населено 22 тысячами свиней (или овец), а два наружных 35 тысячами голов крупного рогатого скота. Навоз этих животных собирается и подвергается сбраживанию, конечным результатом которого являются метан и удобрение. Последнее используется в гидропоникуме, а метан двумя путями: его можно употребить для отопления конвертера или для... выращивания кормового белка.
Все рабочие операции и наблюдение за животными ведутся с помощью кранов, двигающихся под потолком по междуэтажным перекрытиям (вспомните "мостовое земледелие"!). В конвертере все предельно автоматизировано, вплоть до контроля за индивидуальным состоянием здоровья животных. Для этого в ухо каждого обитателя вставляют микродетектор...
Как и советские авторы замкнутых систем, американские изобретатели конвертера полны оптимизма. Их расчеты показывают, что при очень высокой стоимости сооружения (22 миллиона долларов) срок его окупаемости минимален - всего один год. Если это так, то ьполне вероятно, что описанной "призрачной мечте XXI века"
предстоит изменить если и не все сельское хозяйство, то, по крайней мере, ту его часть, которая производит животный белок и которую по традиции называют животноводством.
"ЗЕЛЕНАЯ КРОВЬ"
- Не слишком ли мудрено? А вдруг мы - как те салтыковские генералы, что попали на необитаемый остров... Помните, вокруг них зайцы бегают, на деревьях плоды всякие растут, в ручье рыба так и кишит, а они только вздыхают: "Еды-то, еды сколько!" Достать же ее, поймать, ощипать да изжарить не умеют.
- В принципе вы правы. В принципе любой из атомов окружающего нас мира может быть пойман, ощипан и изжарен. Вопрос лишь в том, как сделать его съедобным?
Великий русский ученый Д. Менделеев писал: "Как химик я убежден в возможности получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха, воды и земли, помимо обычной культуры, то есть на особых фабриках и заводах".
Возможно, мы не так уж далеки от того времени, когда человек научится делать съедобным любой атом, будь он в составе органического или неорганического вещества. Не мешало бы только до этого решить другую, более простую задачу повышения съедобности...
...Эта история началась в один из июльских вечеров 1772 года. Скромный демонстратор по химии (а на современном вузовском языке - ассистент) Французского королевского сада И. Руэль допоздна засиделся в своем кабинете. Накануне он нарвал в саду охапку цветущего болиголова, изрубил его на мелкие кусочки и тщательно растер в мраморной ступке деревянным пестиком. Растение превратилось в густую зеленую кашицу...
Последняя треть XVIII столетия - начало целой научной эпохи. Именно в это время рождается биохимия.
Страсть анализировать живые вещества, разлагать их на простые составляющие, искать в них элементарные кирпичики, из которых сложена жизнь, захватила не одного Руэля. Ученые, стоящие у колыбели едва родившейся науки, работали самозабвенно, в полной уверенности, что вот-вот перед ними откроются сокровенные тайны строения живых организмов...
Анализировать, анализировать и анализировать.
Руэлю неоднократно твердил эти слова его старший брат Г.Руэль, известный профессор химии, талантливый педагог, в числе учеников которого был великий Ш.Лавуазье. Анализировать, анализировать, разделять... Теперь, когда И.Руэль растер растение, ему следовало отделить жидкую фракцию от твердой. Для этого он использовал нехитрое приспособление, которое не раз видел в руках жены, когда она выжимала сок из собранных в саду ягод. И.Руэль сложил густую кашицу в матерчатый мешок, завязал его и выкручивал руками, как выстиранную простыню, до тех пор, пока сквозь ткань не перестала капать зеленая жидкость.
Она пахла, как ей и было положено, травой и оставила несмываемые буро-зеленые пятна на костюме неловкого экспериментатора. Огорченный этим обстоятельством (бюджет демонстратора не позволял слишком часто обновлять гардероб), Руэль решил в этот вечер больше не работать и оставил сосуд с зеленым соком на столе.
Ночь была жаркой и душной. Когда утром следующего дня Руэль вошел к себе, он убедился, что сок забродил - покрылся пеной и начал издавать кисловатый запах. "Значит, соки растений подвержены гниению, точно такому же, как и мертвые ткани животных", - подумал экспериментатор и решил видоизменить эксперимент. Он уже слышал о первых удачных опытах консервирования...
Сок болиголова забродил, значит, Руэль должен был попробовать убить гнилостные силы. Поэтому очередную порцию сока он поставил на огонь. Через несколько минут термометр показал, что сок должен вскоре закипеть.
Незадолго перед этим, к удивлению Руэля, он начал сворачиваться, и теперь на поверхности плавали темно-зеленые хлопья. Это означало, что казавшаяся столь однородной жидкость состояла из двух фаз. Руэль решил отделить их друг от друга и, прекратив нагревание, вновь прибег к фильтрации. Жидкость легко прошла через матерчатый фильтр и приобрела светлый зеленовато-коричневый оттенок. На ткани остался лежать темно-зеленый сгусток, крупинки которого чем-то напоминали любимый Руэлем творог. И действительно, вкус его оказался "вполне приятным", хотя и основательно отдавал обычной травой. Экспериментатор никак не мог отделаться от впечатления, что лежащие перед ним бесформенные сгустки чем-то сродни творогу. Он подсушил их на обычном противне в духовке, и "творог"
стал походить на раскрошившийся темный и липкий сыр.
В течение нескольких месяцев Руэль выжимал сок из разных растений, нагревал его, фильтровал, сушил...
Однажды слипшийся комок "растительного сыра" упал со стола под ноги собаке экспериментатора. Пес съел его, облизнулся и пристально посмотрел на хозяина.
Несколько недель Руэль кормил собаку "растительным сыром" и установил в конце концов, что, хотя мясо она ест охотнее, все же и от "сыра" не отворачивается, а главное, не болеет. Это обстоятельство убедило Руэля, что вещество, полученное им из сока растения, сродни животному белку.
Все лето и осень прошли в опытах. Зимой Руэль написал статью для "Журнала медицины", в марте 1773 года она вышла в свет. В статье демонстратор Королевского сада писал: "Осадки или окрашенные в зеленый цвет части растений построены не из чисто растительных веществ, поскольку в них не обнаруживаются продукты анализа растительных веществ и, наоборот, оказываются продукты анализа животных веществ".
Скажем прямо, большой сенсации статья Руэля не вызвала.
О химическом сродстве травы и мяса знали давно, и не только ученые. Задолго до Руэля наши общие бесфамильные предки ели траву вместо творога, молока и мяса. Ели да и до сих пор еще едят. Вопрос лишь в корнях и причинах этого.
Сейчас приблизительно две трети человечества придерживаются почти полностью вегетарианской диеты.
В рационе китайцев лишь 2-3 процента блюд, имеющих животное происхождение. Значительная часть населения Индии является сторонниками исключительно растительной диеты уже, вероятно, несколько тысячелетий.
Вегетарианство здесь освящено религией, которая, повидимому, стремилась смягчить противоречия между далеко не одинаковым ростом населения и увеличением производства животных продуктов. Вегетарианство же - удел очень многих больших и малых народов тропических и субтропических областей Африки и Южной Америки.
Да что там далекие от нас тропики! Давайте лучше послушаем, что писал В. Короленко всего лишь 80 лет назад.
В начале 90-х годов прошлого столетия в результате нескольких неурожайных лет начался голод в Поволжье.
Голодающие десятками тысяч нищенствовали под окнами... "Некоторые местные наблюдатели из сельской интеллигенции пытались завести своего рода статистику для учета"... нищих. Для этого, "разрезав каравай хлеба на множество мелких частей, наблюдатель сосчитывал эти куски и, подавая их, определял таким образом количество нищих, перебывающих за день. Оказывались цифры, поистине устрашающие, и куски исчезали сотнями...
Но вдруг своеобразная статистика показала внезапное и резкое падение: это в полях поспела лебеда"... "Подошла весна и накинула на все свой смягчающий ласковый покров. Земля обнажалась; на поля, еще шатаясь, брела тощая скотина, все, что продышало, "выходило на траву", даже и деревенские ребята... Они то и дело мелькали па полях и по оврагам, собирая съедобные травы: пастушку, борщевик, шкерду, дикую редьку, подлиз, от которого трескаются губы, щавель и коновник, куфельки и дягили, коровки и клевер (калачики). Каждая весенняя неделя дает новую траву и разнообразный подножный корм..."
Итак, травоядение, хотя и как следствие голода, возможно. Конечно, ничего "веселого" в нем нет: у того же Короленко вы найдете много абзацев, где описывается, как люди пухли от лебеды п. как они умирали даже тогда, когда им наконец давали хлеб, потому что "нутро, не принимавшее раньше лебеды, теперь уже не принимало и чистого хлеба".
Но почему "не принимало"?
Вспомним старую пословицу: "дареному коню в зубы не смотрят". Дареному не смотрят, а вот покупаемому обязательно. Хорошие зубы у коня (а также коровы, козы, верблюда и так далее - до носорога и слона включительно) залог силы и здоровья. Дело в том, что травоядным приходится большую часть жизни тратить на самое тщательное пережевывание пищи. И вот почему.
В отличие от оболочек животных клеток соответствующие оболочки у растений значительно толще и прочнее. У растения они выполняют фактически роль скелета: ведь у них нет костей, как у животных, или хитинового панциря, как у насекомых. Между тем растение едва ли не в большей степени, чем животное, должно заботиться о своей прочности: ведь оно не может ни убежать от урагана, ни стряхнуть с себя намерзший снег и лед.
Стенки клеток молодого растения отличаются от более взрослых. Вновь образовавшаяся растительная клетка окружена тонкой и эластичной оболочкой, способной растягиваться по мере роста: в отличие от животных, которые растут исключительно за счет деления, клетки растения могут вытягиваться до гигантских размеров. В такой молодой клетке много белка, в то время как в зрелой его мало, в ней накоплены главным образом сахара и минеральные вещества.
Как только растительная клетка достигает предельного размера, она принимается "одевать" себя в очень толстую и прочную оболочку. Процесс этот ежегодно наблюдается на наших полях, когда молодые, упругие стебли пшеницы превращаются в жесткую и ломкую солому. Теперь понятно, почему корова предпочитает молодую и свежую траву старой соломе: стенки клеток первой разрушить куда легче. Да и содержимое получше!
Но и для нежной травы требуются очень крепкие зубы: как бы ни были тонки стенки клеток у молодых растений, хлопот с пережевыванием у коровы куда больше, чем у льва! Мало того: чтобы ассимилировать по возможности все, ей, как и другим жвачным животным, пришлось развить гигантский пищеварительный аппарат - сложный многокамерный желудок, десятки метров кишок! И все из-за толстых стенок растительных клеток!
Надо признать, что, даже несмотря на все это, жвачным так и не удалось до конца победить природу растений. По мере роста растения включают в оболочку своих клеток все больше целлюлозы. А целлюлоза - одно из наиболее устойчивых органических веществ.
Разложить ее не в состоянии не только большинство растений, которые ее же и образуют, но и большинство "всемогущих" микроорганизмов.
Кстати говоря, желудок жвачного буквально начинен микроорганизмами. Они очень активно участвуют в пищеварении; более того, корова без них буквально жить не может. Микроорганизмы, поселившиеся в желудке жвачного, если и не переваривают клетчатку-целлюлозу, то, во всяком случае, частично разрушают ее, высвобождают содержимое клеток, усваивают его и, наконец, сами усваиваются организмом животного.
Итак, живые существа, не обладающие сложным желудком и несколькими десятками метров кишок, не в состоянии хорошо усвоить зеленое растение, несмотря на все попытки получше его разжевать. Стенки растительных клеток слишком прочны и упруги; они с большой неохотой отдают принадлежащую им протоплазму. Вот чем объясняются случаи, описанные Короленко, когда голодающие "пухли" от лебеды настолько, что уже и хлеб не могли есть. И вот почему, когда вопросом о растительных зеленых белках занялись в начале 20-х годов английские ученые Т. Осборн и А Вэйкман, то они подытожили свои размышления следующие! словами: