Утки, карпы и папоротники — гармония на рисовых полях

Архитектура экосистемы: кто за что отвечает?

Рис (Oryza sativa), структурный каркас системы. Его вертикальные стебли создают тень и укрытие для животных. Листья риса содержат много диоксида кремния, что делает их несъедобными для уток и защищает культуру от поедания.

Утки айгамо — это специально выведенные гибриды дикой и домашней утки, которые отличаются высокой активностью и малым весом. Постоянно перемещаясь по полю, утки насыщают воду кислородом и удобрениями, и это стимулирует рост корней риса. А ещё они склёвывают вредителей (рисовых цикадок, листовёрток и золотую яблочную улитку) и уничтожают сорняки.

Существует не так уж много растений, которые люди бы обожествляли. Такой чести удостоился скромный и внешне ничем особо не приметный водный папоротник азолла (Azolla). Во вьетнамской деревне Ла Ван стоит пагода, посвящённая богине Азолли. Легенда гласит, что жительница деревни однажды перенесла на своё рисовое поле азоллу. И, о чудо, урожай на её поле возрос в несколько раз. После смерти крестьянку стали почитать как святую, а в честь растения, которое повысило урожай риса, построили пагоду. Азоллу начали использовать как удобрение для рисовых полей. 


Водный папоротник научился уживаться с цианобактериями и животными рисового чека. Он вступает в обязательный симбиоз с нитчатой цианобактерией Anabaena azollae, которая живёт в полостях его листьев. Этот союз настолько древний (не менее 60–140 миллионов лет), что бактерия-симбионт уже фактически превратилась в клеточную органеллу и утратила способность жить вне большого организма. Папоротник фиксирует атмосферный азот со скоростью, в разы превышающей показатели даже бобовых культур! Ещё плотный ковёр азоллы блокирует солнечный свет, не давая семенам сорных трав прорастать. А для рыб и уток папоротник служит протеиновым кормом.

Человек здесь выступает как менеджер системы. Фермер строит пруды-убежища и вольеры для птиц над ними, чтобы помёт падал сразу в зону обитания рыб — получается такое природное удобрение. Устанавливает электрические ограждения для защиты от хищников. Строго выверяет моменты запуска уток: через 7–10 дней после посадки риса, а рыб — после укоренения рассады. Важно убирать уток с чеков до начала созревания колосьев, чтобы они не съели зерно. Для этого фермер подкармливает уток отходами переработки риса в вольерах, формируя у них привычку возвращаться к хозяину. 

Экономика риса

Если эта экосистема безупречна с биологической точки зрения, почему все фермеры в мире до сих пор не перешли на неё? В дело вступают жёсткие законы рынка. Поначалу урожайность риса на таких органических фермах падает, а затраты на прополку и аренду, наоборот, растут. Утки пропускают какие-то сорняки, людям приходится полоть вручную.

Но что важно, общая прибыль всё равно возрастает. Экологически чистый рис стоит дороже. Плюс в конце сезона с одного рисового поля получают не только рис, а ещё яйца и мясо уток, рыбу. А со временем урожайность риса увеличивается. Это происходит за счёт улучшения структуры почвы и постоянного притока натуральных удобрений. Например, фермер Такао Фуруно на своём крошечном участке в 3,2 гектара зарабатывает около 160 000 долларов в год.

Как и любой мощный инструмент, биология может нанести колоссальный урон, если выйдет из-под контроля. Если папоротник азолла не собирать регулярно, он может стать агрессивным, инвазивным видом, и им затянет все водоёмы.

Инвазивный вид  — это чужеродный вид, который распространяется за пределы своего естественного ареала и угрожает местным экосистемам

Когда огромные массы этого папоротника отмирают и начинают гнить, бактерии вытягивают из воды весь кислород. Это приводит к массовой гибели водных организмов, и вместо эффективной экосистемы получается мёртвая зона. Нельзя просто закинуть споры папоротника в озеро и надеяться на лучшее. Нужен тщательный мониторинг.

Получается довольно дорогая бизнес-модель. Без государственной поддержки и чётких прав на землю фермеры просто не будут рисковать. Идеальная система пока остается нишевой историей.

Будущее рукотворных экосистем

Рисовые поля — один из крупнейших источников парникового газа: антропогенного (произведённого человеком) метана. Однако в рисо-рыбо-утиных системах количество выбросов снижается на 11–20%. Утки и рыбы, взбалтывая воду, повышают уровень растворённого кислорода, что подавляет деятельность метанообразующих бактерий. Кроме того, использование азоллы снижает потребность в синтетических азотных удобрениях. Это уменьшает выбросы оксида азота, который в 273 раза токсичнее для атмосферы, чем углекислый газ.

Симбиоз азоллы и цианобактерий обеспечивает систему бесплатной энергией и азотом, а рыбы и утки ухаживают за посевами.

Современная агроэкология, отказываясь от пестицидов в пользу экологических механизмов, не просто возвращается к традициям, а переходит на новый технологический уровень: управление биологическими связями вместо химического подавления природы. 

Человечество научилось настраивать симбиоз на рисовых полях. Сможем ли мы применить этот же подход для строительства поселений будущего? Мегаполис как единый метаболический организм! Или для создания замкнутых систем жизнеобеспечения в далёких космических колониях, где отходы одних видов мгновенно становятся сырьём для других. Над этим нам определённо стоит поразмыслить вместе с современными учёными-агрономами.