Способы борьбы с энергодефицитом через улучшение питания
Для того чтобы понять сущность поведения человека, надо уяснить, что перед человеком как животным (мы пока не касаемся его социальной сути) все время стояла и стоит задача улучшить свой энергобаланс — сделать так, чтобы доля съедобных (а сейчас и других полезных для человека) веществ на земле увеличилась. Суть эволюции человека как биологического существа— это конкуренция с другими видами за пищу и пространство. Правда, некоторые животные, живущие рядом с человеком, например, коровы и крысы, тоже получили преимущество. Рост населения и новых потребностей привели к тому, что энергии только съедобных и других органических веществ, которые используются для обогрева, перестало хватать даже для воспроизводства.
Какие же способы борьбы с энергодефицитом использовались или будут использованы человечеством? Можно вычленить два главных способа увеличения или перераспределения в пользу человека доли съедобных веществ и других продуктов, необходимых человеку для выживания.
Борьба с видами-конкурентами за съедобные органические вещества, синтезируемые без какого-либо участия человека. В настоящее время у человека почти нет конкурентов в животном мире. Тем не менее борьба с саранчой, вредными насекомыми или крысами и мышами, поедающими зерно в амбарах, относится к этому способу. Борьба с конкурентами ведет к тому, что человек постепенно вытесняет весь остальной животный и растительный мир, не способный создавать съедобные для человека органические вещества и другие полезные вещества.
Наконец, можно увеличить долю съедобных и других полезных веществ, получаемых на Земле растениями и животными. Для этого есть несколько путей.
А. «Биологический путь».
а) Расширение круга органических веществ, которые через ряд промежуточных стадий можно превратить в съедобные органические вещества или предметы, необходимые для защиты от окружающей среды. Например, засеивается поле травы. Трава поедается жвачными домашними животными, которые, в свою очередь, поедаются людьми. Тем самым трава, которая не может поедаться человеком, превращается жвачными животными в молоко или мясо, уже пригодные для поедания человеком. В общем случае несъедобные вещества перерабатываются в съедобные с помощью других биологических организмов.
б) Увеличение количества съедобных веществ с помощью использования привлекаемых энергомашин, способных использовать для своей работы органические вещества, несъедобные для человека. Например, лошадь пасется на лугу и питается травой, которую человек все равно не съест. Она съедает целлюлозу, которую человек не может переварить, но с помощью лошади вспахивается поле и выращивается пшеница, съедобная для человека.
в) Та же целлюлоза может быть использована для обогрева человека или человеческого жилища либо через сжигание и нагрев, либо через создание одежды, защищающей от охлаждения, что позволяет человеку расширить среду обитания и поле добычи съедобных веществ.
г) Наконец, в список мер по расширению доступной и удобной энергии входит борьба с теми растениями (сорняками), которые дают мало съедобных веществ, и поощрение роста тех растений и животных, которые дают много съедобных веществ. Увеличение доли съедобных органических веществ, производимых природой, возможно, например, путем замены леса пшеничным полем, что позволяет увеличить долю съедобных веществ, генерируемых растительным миром на данном участке земли. Другой путь — растения, продуцирующие низкое количество съедобных органических веществ, заменяются (через создание новых сортов и т. п.) новыми видами/сортами растений. Путем изменения наследственности растений и животных можно увеличить их способности производить именно съедобные и другие полезные вещества. Все эти способы требуют совершения большого количества механической работы: для борьбы с растениями-сорняками надо перепахивать почву, тратить много сил на научные исследования, позволяющие вывести новые сорта.
Б. «Потребление „исчерпаемых“ ресурсов». Использование для совершения механической работы запасов органических веществ, ранее накопленных растениями: нефти, угля, газа… Использование атомной энергии (атомная энергия была запасена при образовании Земли в тяжелых атомах, таких, как атом урана), использование термальной энергии, использование химической энергии, запасенной неживой природой со времен образования Земли. Также можно использовать эту энергию для прямого синтеза съедобных органических веществ.
В. «Потребление „неисчерпаемых“ ресурсов». Использование для совершения механической работы энергии ветра и воды, всей или даже дополнительной энергии, получаемой от солнца, термоядерной энергии.
Ведь, как уже указывалось, кроме солнечной энергии, запасенной в органических веществах, есть еще энергия воды и воздуха, образующаяся при нагреве атмосферы солнцем. Она также может быть использована человеком для совершения механической работы. Кроме того, возможно использование солнечной энергии для прямого синтеза съедобных органических веществ в искусственных системах, например, на искусственных мембранах, содержащих хлорофилл, а также использование химической энергии, уже накопленной растениями, для прямого синтеза съедобных органических веществ.
Способы, связанные с непосредственным промышленным синтезом съедобных веществ, имеют скорее теоретическое, чем практическое значение, поскольку пока существенно уступают по экономической эффективности натуральным процессам. Наконец, поток солнечной энергии, падающий на Землю, изменить пока невозможно, но вот использовать более эффективно падающую и ту часть энергии, которая не попадает на Землю, можно путем применения космических аппаратов.
Рост энерговооруженности
В начале своего развития первобытный человек жил чаще всего в пещерах, не имея одежды, и потреблял энергию только в виде съедобных веществ. Однако по мере накопления знаний человек мог улучшить свой энергобаланс. Человек мог выкапывать коренья рукой, обдирая ногти, мог делать это с помощью палки или, наконец, с помощью лопаты. В этом ряду с каждым новым усовершенствованием на единицу затраченной энергии, произведенной человеческой энергомашиной, получалось все больше полученных для съедения питательных веществ (при прочих равных условиях). Поработав часок с палкой, человек мог сделать столько же, сколько при работе в течение 4 часов с использованием только пальцев и ногтей. Следовательно, орудия труда, сделанные на основе опыта поколений, помогали экономить энергию съедобных веществ, используемую для добывания пищи.
Затем, по мере расширения ареала обитания, человек стал нуждаться также в одежде. Вначале одежда делалась из шкур убитых животных. После изобретения прядения и ткачества она стала производиться из волокон растительного и животного происхождения. Все эти предметы и продукты питания добывались человеком таким образом, что он вынужден был тратить энергию для их добычи. Он тратил энергию на передвижение, на наклоны, когда собирал коренья, на лазание по деревьям за орехами, на преследование зверей во время охоты и т. д. Таким образом, человек тратил часть энергии, произведенной его энергомашиной из съеденных веществ, на то, чтобы добыть новые источники энергии, а также средства для защиты себя от окружающей среды, либо средства на изготовление этих средств. Энергия пищи преобразовывалась в орудия труда, одежду. Развитие человеческого сообщества (вне сообщества человек не может стать человеком) привело к тому, что появилась масса новых потребностей, зачастую действительно необходимых для самовоспроизводства при новых условиях обитания, зачастую — нет. Прекратите отапливать квартиры в России— и люди будут гибнуть, уходить в частные жилые дома или двинутся в южные страны. С другой стороны, вполне возможно прожить без личной автомашины или без видеомагнитофона.
Существует несколько общих способов повышения эффективности выполнения механической работы (с точки зрения экономии затрат человеческого труда, то есть с точки зрения экономии энергии съедобных органических соединений).
Повышение эффективности труда самого человека путем создания более совершенных орудий труда и быта. Например, лопата, лебедки или ткацкие станки с мускульным приводом существенно увеличивают количество продукта труда на единицу энергетических затрат человеком.
Использование для этой цели других энергетических машин. Энергомашина — это искусственное или естественное (биологическое) устройство, которое целенаправленно использует энергию энергоресурсов (осуществляет переход одного вида энергии в другой) для перемещения и преобразования вещества для того, чтобы придать ему форму полезного человеку продукта в виде вещества или информации. Человек сам по себе как биологическое существо является энергомашиной. Кроме собственной энергомашины, можно выделить привлекаемые энергомашины, которые могут быть естественного или искусственного происхождения.
