Niczym nie ham owany przyrost ludności świata, stale zm niejszająca się powierzchnia przeznaczona pod upraw ę i hodowlę, a także świadomość, że na świecie codziennie um iera z głodu 30 tys. ludzi, a 2,8 mld mieszkańców Ziemi nie dojada, sprawia, że n ikt dzi
siaj nie podważa potrzeby intensyfikacji produkcji rolniczej. Pom ijając społeczno-polityczny i ekonomicz
ny aspekt tego zagadnienia należy zauważyć, że wątpliwości rodzą się jednak w momencie dokonywa
nia oceny kosztów, jakie ponosi naturalne środowi
sko przyrodnicze, a zatem i człowiek, w wyniku sto
sowania nawozów m ineralnych, chemicznych środków ochrony roślin, m echanizacji produkcji, zabiegów me
lioracyjnych itp. Wątpliwości te potęgowane są przez fakt, że człowiek zdaje się na co dzień zapominać, iż stanowi organiczną cząstkę systemu środowiska. Za
chłystuje się osiągnięciami nauki i techniki, które spraw iają wrażenie, że możemy uniezależnić się od przyrody i dowolnie ją eksploatować. Często jednak przekonujem y się, że zachwyt nad tym i osiągnięciami jest przedwczesny, a nasze zrozumienie działania sy
stemu przyrodniczego jest znikome. Szczególnie nie
pokojące jest to w przypadku, kiedy skutki wywołane takim postępowaniem są nieodwracalne lub kiedy pró
by ich zminimalizowania w ym agają nieporównywal
nie wysokich nakładów pracy, środków i czasu.
Istnieje zatem ciągła potrzeba przypominania i w y
jaśniania przyczyn degradacji naturalnego środowi
ska przyrodniczego oraz możliwości zapobiegania im.
W związku z tym autor pragnie w syntetyczny spo
sób omówić te środki, które pozostając w dyspozycji współczesnego rolnictwa stanowią, jak się wydaje, szczególne zagrożenie dla równowagi środowiskowej oraz zaprezentować proponowane przez świat nauki drogi rozwiązania tego problemu.
Nawożenie mineralne
Podstawą rozwoju przem ysłu nawozowego w skali światowej były wyniki prac badawczych niemieckiego chemika Justusa Liebiga opublikowane w 1840 r.
W dwa lata później podjęto w Anglii produkcję pierw szego nawozu mineralnego, zwanego obecnie super- fosfatem. Według specjalistów rachuriek stosowania nawozów m ineralnych m iał być prosty. W krajach wysoko rozwiniętych każdy dodatkowy kilogram azo
tu m iał powodować w zrost plonów z 1 ha w ziarnie czterech zbóż o 1 1 kg, fosforu o 4—5 kg, potasu o 2—3 kg. W myśl tej zasady każdego roku zwięk
szano produkcję nawozów m ineralnych. W efekcie w ostatnim 40-!eciu produkcja nawozów azotowych podw ajała się co 5 lat, fosforowych i potasowych co 10 lat (ryc. 1, 2). A efekty?
Przy systemie upraw y roślin użytkowych opartym na nawozach m ineralnych wymagane jest stałe uzu
pełnianie w g’ebie substancji pokarmowych we w ła
ściwej — dla danego gatunku rośliny — ilości i
pro-7 T W sz e c h ś w ia t, t. 88, n r 3—411987
J a p o n ia
L
B e lg ia i L
Luksem burg^
H o la n d ia r
-R F N
P o ls k a
U S A
Z S R R
L
r
□ 0 1
□DO
197 0 /7 1 | N H P | f K |1 9 8 2 /8 3 I 5 0 II 5 0 || 5 0 1 Kg
Ryc. 1. Zużycie nawozów m ineralnych (w kg na 1 ha użytków rolnych w latach 1970/71 i 1982/83 porcjach pomiędzy poszczególnymi składnikam i. W przeciwnym w ypadku obserw uje się ograniczoną sku
teczność nawożenia m ineralnego, a w efekcie zm niej
szenie plonów (np. suchej masy) oraz pogorszenie ich jakości. Zmienia się też skład chemiczny roślin, a w związku z tym ich właściwości odżywcze, sm a
kowe, technologiczne oraz przydatność do przecho
w yw ania i konserw acji. Stwierdzono również istotny w pływ intensywnego naw ożenia n a w artość biologicz
n ą roślin. W ykazano m. in., że nadm ierna zaw artość azotu w glebie może być przyczyną zm niejszenia się w roślinach użytkowych ilości ryboflaw iny (w itam ina B2), która m. in. chroni przed szkodliwym w pływ em barw ników rakotw órczych (np. żółcieni alizarynow ej używ anej w pewnym okresie do barw ienia m a
sła), wchodzi w skład koenzymów dehydrogenaz i wpływa na tem po rozm nażania komórek. N atom iast nadm iar nawozów potasowych może powodować ob
niżenie zaw artości karotenoidów będących p ro w ita
m iną akseroftolu (w itam ina A), który w arunkuje w zrost młodych zwierząt, bierze udział w procesach widzenia, praw idłow ej czynności kom órek naskórka i nabłonka oraz w procesach rozrodu.
Ryc. 2. Produkcja pestycydów w Polsce w latach 1960—84
Wysokie nawożenie m ineralne powoduje, że w efek
cie przekroczenia możliwości sorpcyjnej danej gleby rośliny nie w pełni w ykorzystują dostarczone im składniki pokarmowe, co gorsza nie zasymilowane kom ponenty nawozów powodują poważne zatrucia wód gruntowych, wód źródlanych i czynią je niezdat
nym i do konsumpcji.
Przy nadm iernym pobieraniu przez rośliny azotu następuje kum ulacja azotanów i azotynów (np. w w a
rzywach i zbożach), których spożywanie może pro
wadzić do poważnych zatruć ludzi i zwierząt.
M archw ianka używana w niektórych schorzeniach przewodu pokarmowego (zwłaszcza u niem ow ląt w w ieku do 5 tygodni) jest często tak skażona związka
mi azotowymi, że z lekarstw a przekształca się w tru ciznę w ywołującą groźne schorzenie, tzw. chorobę błę
kitną. Ponadto azotany i azotyny z am inam i drugo- i trzeciorzędowymi tworzą nitrozam iny, które według WHO są zaliczane do potencjalnych związków wywo
łujących nowotwory. C harakteryzują się one również oddziaływaniem m utagennym i teratogennym , wywo
łują methemog’obinemię, a także działają toksycznie na m ikroorganizm y glebowe i rośliny uprawne. Sto
sowane nawozy m ineralne (z w yjątkiem azotowych) są obok środków ochrony roślin, popiołów węg1 owych i ścieków kom unalnych głównym źródłem zanieczysz
czenia gleb takim i pierw iastkam i jak As, F, Cd, Pb, Zn, które w ystępując w większych stężeniach mogą być przyczyną ostrych zatruć zwierząt i ludzi. Skutki obciążenia organizmu ludzkiego nadm iernym i stęże
niam i tych pierw iastków są długotrwałe i objaw iają się różnego rodzaju zaburzeniam i lub osłabieniem funkcji biologicznych, spadkiem odporności ustroju na choroby zakaźne, a także zmianami nowotworowymi.
U jem ny w pływ stosowania wysokich dawek naw o
zów sztucznych, zwłaszcza azotowych, obserwuje się również w przypadku wysiewania ich na trw ałe użyt
ki zielone. Pow odują one szybko postępujące zmiany florystyczne, tj. uproszczenie składu gatunkowego ru ni do podstawowych gatunków nitrofilnych, ustępo
w anie ziół łąkowo-pastwiskowych, a także niemal całkowite ustęoowanie roślin motylkowych, przerze
dzenie darni i wkroczenie na puste m iejsca chwastów.
Chemiczne środki ochrony roślin
W prowadzenie upraw y rolnej pociągnęło za sobą całkowite zburzenie stanu pierwotnego przyrody, przejaw iające s;ę głównie zmianami równowagi bio- cenotycznej. Spowodowało to z jednej strony reduk
cję, a naw et wygaśnięcie w ielkiej liczby gatunków zwierząt i roślin, z drugiej natom iast dzięki regular
nie pojaw iającej się w olbrzymich ilościach żywno
ści stworzyło niezwykle korzystne w arunki szybkiego rozpleniania innym gatunkom , z których wiele stało się z punktu widzenia człowieka szkodnikami i paso
żytam i upraw .
N arastające straty m ateriałowe, finansowe i inne powodowane przez żerowanie szkodników, przez po
jaw ianie się pasożytniczych grzybów czy chwastów zmusiły człowieka do podjęcia radykalnych kroków m ających na celu zabezpieczenie upraw . Na przeło
m ie XIX i XX w ieku człowiek sięgnął po środki, jakie oddała m u do dyspozycji chemia.
Jednym z najszerzej stosowanych chemicznych środków ochrony roślin był l,l,l-tric h lo ro -2.2-bis(p- -chlorofenylo)etan (znany powszechnie jak DDT). Zo
stał on wprowadzony do produkcji w firm ie Geigy
W s z e c h ś w i a t , t . 8 8 , n r 3—i/1 9 8 7
w Bazylei w 1940 r. jako środek owadobójczy o dzia
łaniu kontaktowym , paraliżującym system nerwowy stawonogów. Mimo że od tamtego momentu upłynęło niemal pół wieku, światowa ochrona roślin użytko
wych znajduje się nadal, zwłaszcza po wycofaniu DDT, w stadium początkowym. Według ostatnich szacunków straty spowodowane przez „szkodniki”
i „pasożyty” w skali św iata obejm ują około 25—50%
rocznych zbiorów, co wystarczyłoby do wyżywienia ok. 800 m in osób. W Stanach Zjednoczonych mimo zużycia 100-krotnie większej ilości preparatów che
micznych do ochrony roślin niż przed 40 laty, osiąg
nięta popraw a jest ledwie odczuwalna, a szkody spowodowane tylko przez owady uległy podwojeniu i stanowią obecnie 15% plonów. W wielu regionach świata chemiczne zwalczanie szkodników i chorób ro
ślin zawiodło całkowicie (m. in. w wyniku nabycia przez szkodniki odporności na stosowane przeciwko nim preparaty). Mimo to światowa produkcja prepa
ratów chemicznych służących do ochrony roślin bije wszelkie rekordy. Środki chemiczne charakteryzują się bardzo różnorodnym wpływem na przyrodę, a ich nadużywanie lub nieum iejętne stosowanie wywołuje poważne zatrucia naturalnych lub sztucznych bioce
noz, począwszy od gleby a skończywszy na człowieku.
Przykładem takiego stanu rzeczy może być DDT.
Związek ten podobnie jak większość insektycydów odkłada się m. in. w tkance tłuszczowej zwierząt w koncentracji 100 do 150-krotnej, zatem największe niebezpieczeństwo k ryje się w koncentracji składni
ków toksycznych za pośrednictwem łańcucha pokar
mowego. Nie zawsze wchodzi tu w grę spożycie pe
stycydu czy bezpośredni z nim kontakt. Bywa on absorbowany przez inny organizm, gdzie kum uluje się nie powodując poważnych zaburzeń dzięki silnej specyficznej odporności. Lecz gdy organizm ten zo
stanie spożyty przez inny, w rażliwy na zaw artą w w wysokiej koncentracji (nie letalnej) może powodo
wać zmiany rakotwórcze, m utagenne i teratogenne (Wszechświat 1986, 87: 33). Związki te również z ła
twością przenikają przez barierę krew-łożysko od
kładając się w narządach rozwijającego się płodu
nież inne pestycydy w ykazują właściwości terato
genne i rakotwórcze. Wśród insektycydów wymienić można pochodną kw asu karbaminowego — karbaryl, z fungicydów pochodną związków tiokarbam ylo- wych — tiram lub pochodną związków ditiokarba- minowych — nabam , a z herbicydów pochodną związ
ków dwutiolokarbam inow ych — di-allat lub amitrol.
Mogą one powodować zmiany hematologiczne, uszko
dzenie miąższu wątrobowego, nerek i mięśnia serco Powszechnie wiadomo, że zabiegi melioracyjne mo
gą przyczynić się do istotnego wzrostu wydajności gleby i popraw y jakości uzyskiwanych plonów, nie mówiąc już o udostępnianiu dla upraw rolniczych te renów zabagnionych. Zatem zaprzeczanie korzyściom jakie rolnictwo może dzięki nim osiągnąć byłoby bez
podstawne. Jednak w praktyce bardzo często zdarza się, że melioracje są niewłaściwie wykonane i wów
czas zamiast spodziewanych korzyści obserwuje się znaczne szkody i straty (Wszechświat 1985, 86: 183).
Przykładem takiego stanu rzeczy jest przesuszanie gleb, a w konsekwencji degradacja runi łąkowo-pa- stwiskowej, co na glebach organogenicznych prow a
dzi do rozpylania torfów (tzw. proces murszenia) i zmiany ich w nieurodzajną pustynię. Częstym n a
stępstwem takiego postępowania jest również zabu
rzenie lub pogorszenie stosunków hydrologicznych nie tylko terenu objętego zabiegami melioracyjnymi, ale całego obszaru zlewni.
Również niekorzystne efekty przynieść może sztucz
ne naw adnianie terenów, szczególnie w strefie klim a
tu suchego. Zwiększone parowanie i transpiracja pro
wadzą w takich przypadkach do nadm iernej koncen
tracji w glebie niektórych soli, co w efekcie jest czę
stą przyczyną zabagnienia tych gleb, zachwiania rów nowagi m akro- i mikroelementów, a naw et sztucznie wywołanego niedoboru niektórych składników. Na
tom iast w w arunkach europejskich regularne naw ad
nianie runi pozbawia ją z reguły naturalnej odpor
ności na suszę, a zatem zmniejsza jej wartość użyt
kową.
Konsekwencją zabiegów melioracyjnych, w tym również w ycinania drzew i krzewów, jest m. in. nisz
czenie naturalnych miejsc schronienia dla drobnych ssaków, ptaków i owadów, a także źródła pożywienia dla nich. Zmieniają się również (przez zniszczenie n a turalnego zacienienia) w arunki fizyczne (zwłaszcza tem peratura) śródpolnych, wolnopłynących wód, co wpływa m. in. na rozwój larw niektórych gatunków owadów a zatem również na los odżywiających się nim i drapieżców (ryby, raki itp.).
Fermy hodowlane
Poważnym źródłem degradacji środowiska przyrod- niczego jest również duża koncentracja zwierząt ho
dowlanych utrzym yw anych systemem bezściołowym, który charakteryzuje się ogromnym zapotrzebowaniem na wodę, a w konsekwencji odpowiadającym m u po
mnożeniem ścieków. Wymownym tego przykładem może być chlewnia mieszcząca 36 tys. tuczników (ta
kich w Polsce nie brakuje), która „produkuje” dzien
nie 800 m 8 gnojowicy, lub obora na 3 tys. bukatów
„w ytw arzająca” więcej ścieków niż 30-tysięczne m ia
sto. Największe niebezpieczeństwo kryje się jednak w niewłaściwym użytkow aniu gnojowicy.' Brak odpo
wiedniej powierzchni i urządzeń do gromadzenia i utylizacji gnojowicy oraz duża ich awaryjność, a przede wszystkim wysokie koszty transportu zmu
szają fermy do pozbywania się gnojowicy niezależnie od pory roku i stanu wegetacji roślin. W konse
kwencji bardzo często koncentracja składników po
karm owych tak zagospodarowanej gnojowicy prze
kracza wielokrotnie zapotrzebowanie pokarmowe n a wożonych przez nią roślin. Jeszcze większe niebezpie
czeństwo kryje się w odprowadzaniu gnojowicy do wód powierzchniowych. Wynika to z faktu, że gnojo
wica nie przechodzi ferm entacji tlenowej, a zatem
nie następuje jej samooczyszczenie. W związku z tym stanowić ona może np. źródło zakażenia zw ierząt i człowieka Salmonellą. Wpuszczona do zbiorników wodnych gnojowica natychm iast pochłania tlen, du
sząc oddychające nim organizmy. Równocześnie w y
czerpuje w ten sposób zdolność wody do samooczysz
czania się, a w konsekw encji dalsze przem iany do
konują się na drodze beztlenowej (procesy gnilne).
Ponadto gnojowica zatruw a też wody podziemne, któ
rych tempo samooczyszczania się jest niew spółm ier
nie wolniejsze od wód powierzchniowych.
Wraz z odchodami zwierząt w ydalane jest ok. 75%
antybiotyków podaw anych im leczniczo lub z paszą.
Dostając się do wód spływowych pastw isk i ścieków w iejskich antybiotyki stanow ią w tórne źródło ich przejm ow ania przez organizm ludzki. Spożywanie produktów (mleko, jaja, mięso) z pozostałościami an tybiotyków (nie ulegają one zniszczeniu naw et w pro
cesie pasteryzacji) może być przyczyną w zrostu od
porności drobnoustrojów chorobotwórczych, zwiększo
nej częstotliwości w ystępow ania alergii, a także roz
woju grzybic.
Drogi w yjścia
Na tle przedstaw ionych faktów należy postawić pytanie, czy istnieje inna droga rozwoju rolnictw a lub czy można rozwijać produkcję rolną bez stosowania nawozów m ineralnych i chemicznych środków ochro
ny roślin. Oczywiście ta k . Ju ż dzisiaj znane są w świe
cie sposoby produkcji rolniczej nie zagrażające n atu ralnem u środowisku przyrodniczem u. Jedną z takich form jest propagowane w wielu krajach, wysoko roz
w iniętych gospodarczo, tzw. „rolnictwo biologiczne”,
„ro’nictwo biodynam iczne” i „rolnictwo ekologiczne”.
Czym charakteryzuje się każde z nich? Rolnictwo
„biodynamiczne” rezygnuje z chemicznie w ytworzo
nych środków nawożenia i ochrony roślin, a koncen
tru je się na biolog''cznych procesach zachodzących w g’ebie. W ykorzystyw ana jest tu w iedza o cyklach rozwojowych roślin, „sztuka” kom postowania, w yko
rzystyw ania wyciągów z ziół i sproszkowanych m ine
rałów do czynnej ochrony roślin. N atom iast rolnictwo
„ekologiczne” jest kom pilacją powyższej metody i rol
nictw a tradycyjnego. W rolnictw ie ekologicznym zo
stają wykorzystane m etody biologiczne (ze zrozum ie
niem funkcjonow ania agroekosystemów) wzbogaco
nych nowoczesną agrokulturą i wybranym i, spraw dzonymi (!) pod względem oddziaływania na przy
rodę środkam i chemicznymi, w tym zwłaszcza naw o
zami fosforowymi i potasowymi. W arto nadmienić, że w latach ’70 w USA było 70 tys. gospodarstw „eko
logicznych”, a we F rancji rolnictwo to obejmowało 700 tys. ha. Jak się wydaje, rolnictwo takie może być również próbą pokonania im pasu wynikającego ze sprzeczności ilości i jakości.
Inną drogą odejścia rolnictw a od chemii jest zwró
cenie się w stronę roślin dziko rosnących (tj. takich, jakie nigdy nie były przedmiotem hodowli zmienia
jącej ich cechy wewnętrzne), których liście, pędy, kw iatostany, bulwy lub korzenie mogłyby być spoży
wane przez człowieka i zwierzęta. Wyniki analiz i obserwacji przekonują o znakomitym przystosowa
niu tych roślin do swojego siedliska i o dużych w ar
tościach odżywczych. Potwierdzeniem tego jest fakt, że dziko rosnące warzyw a zaw ierają więcej białka surowego i czystego niż w arzyw a znajdujące się w powszechnej upraw ie, a ich w artość biologiczna jest znacznie wyższa (zawartość aminokwasów egzo
gennych jest w nich niem al identyczna jak w białku zwierzęcym). Ze wzg'ędu na mniejszą zawartość wody w arzyw a dziko rosnące zaw ierają więcej węglowo
danów, a ponadto stw ierdza się w nich większe ilości podstawowych składników m ineralnych i w itam iny C.
Powszechnie znane są też inne sposoby wyzwalania się spod dominacji chemii. Jest to np. biologiczne zwalczanie szkodników, chorób i chwastów, upraw a gleby na obszarach górzystych bez zastosowania orki, w ykorzystanie częściowo oczyszczonych ścieków jako subwencji energetycznej, odpowiednio kierowana ho
dowla, praca genetyczna nad nowymi odmianami, n a
wożenie uzupełniające.
Są to oczywiście tylko niektóre z form rozwoju rol
nictw a nie zagrażającego naturalnem u środowisku, które satysfakcjonow ałyby ekologów, zwolenników ochrony przyrody i ekonomistów, a jednocześnie po
zwalałyby z nadzieją patrzeć na możliwość harm onij
nego współistnienia rolnictw a z naturalnym środowi
skiem przyrodniczym.
P i o t r I n d y k i e w i c z j e s t d o k t o r a n t e m Z a k ł a d u E k o l o g ii K r ę g o w c ó w I E P A N w D z ie k a n o w ie L e ś n y m k . W a r s z a w y .