https://logicmag.io/care/informatics-of-the-oppressed/

地球能养活 100 亿人吗?

人类有 30 年的时间去寻找答案

所有的父母都记得他们第一次抱起孩子的那一刻:一张皱巴巴的小脸,一个崭新的生命裹在医院的毛毯中被抱出来,我伸出双手,把女儿抱在怀里,我不知所措,脑子一片空白。

后来为了让母女俩休息一下,我在外面逛了逛。那是新英格兰地区二月下旬的凌晨三点。人行道上结着冰,空气中飘着冰冷的小雨。当我从马路牙子上走下来时,一个想法突然出现在我的脑海里:当我的女儿到我这个年龄时,地球上将有近 100 亿人在行走。我停在了半路,我想,这怎么可能呢?

1970 年,当我还在上高中的时候,每四个人中就有一个人挨饿,用今天联合国惯用的术语来说,就是「营养不良」。如今,这一比例已降至大约十分之一。在这 40 多年里,全球平均寿命令人震惊地增加了 11 年多,大多数增长发生在贫困地区,在亚洲、拉丁美洲和非洲,数以亿计的人已经摆脱贫困,跻身中产阶级行列。虽然这种富裕的发展并不均匀也不公平,还有数以百万计的人并不富裕,但是,以前从未发生过这么大程度的生活水平的改善。没人知道这种改善是否能持续下去,也没人知道我们目前的繁荣是否能持续下去。

但其他选择也是可能的。事实上,从 20 世纪 60 年代信息学(informatics)——信息科学——作为一个制度化的领域开始,反资本主义者就试图想象不那么压迫性,甚至可能是解放性的索引和搜索信息的方式。尤其是两次拉丁美洲社会运动——古巴社会主义(Cuban socialism)和解放神学(liberation theology)——激发了从 1960 年代到 1980 年代对信息学不同方法的实验。总之,这两个历史时刻可以帮助我们想象新的信息组织方式,威胁资本主义现状,最重要的是,促进被压迫者思想(ideas of the oppressed)的广泛传播。

今天,世界上大约有 76 亿居民。大多数人口学家相信,到 2050 年左右,这个数字将达到或接近 100 亿。到那个时候,我们的人口数量可能会开始趋于平稳。我们将处于一个物种的「更替水平」:平均而言,每对夫妇会生两个孩子来取代他们自己。经济学家说,尽管不平衡,但世界的发展应该会一直持续下去。这意味着,当我的女儿到我这个年龄时,世界上 100 亿人口中将有相当大比例的人是中产阶级。

像其他父母一样,我希望我的孩子们成年以后能过上舒适的生活。但在医院的停车场里,这突然变得不太可能了。我在想,一百亿张嘴,30 亿新增中产阶级的胃口,他们怎么可能被满足呢?这还只是问题的一部分。更大的问题是:我们怎样才能在不破坏地球的前提下养活每个人?

针尖对麦芒

在我的孩子们成长的过程中,我利用新闻任务的机会,不时地与欧洲、亚洲和美洲的专家谈论这些问题。随着谈话的积累,至少在我来看,回答基本上分为两大类,每一类答案都与两个人中的一个有关,他们都是生活在 20 世纪的美国人。这两个人几乎不认识,也不关心对方的工作。但是,他们在很大程度上创造了基本的知识蓝图,今天世界各地的机构都在用这些蓝图来理解我们的环境困境。不巧的是,他们的蓝图为生存问题提供了截然不同的答案。

这两个人是威廉・沃格特(William Vogt)和诺曼・博洛格(Norman Borlaug)。

威廉出生于 1902 年,奠定了现代环保运动的基本理念。尤其是他创立了汉普郡学院人口研究员贝琪・哈特曼所称的「世界末日环保主义」:认为除非人类大幅减少消费并限制人口,否则将会对全球生态系统造成毁灭性破坏。在畅销书和强有力的演讲中,威廉认为富裕不是我们最大的成就,而是我们最大的问题。他说,如果我们继续索取超过地球所能给予的,不可避免的结果将是整个地球的毁灭。削减!削减!这是他的口头禅。

诺曼是在威廉之后 12 年出生的,他成为了「技术乐观主义」的象征,这种观点认为,科学技术,如果应用得当,将会带我们杀出困境。他是 20 世纪 60 年代创造绿色革命的研究中最著名的人物。绿色革命是将高产作物品种和农艺技术结合在一起,提高了世界各地的粮食产量,帮助避免了数千万人死于饥饿。对诺曼来说,富裕不是问题,而是解决办法。只有变得更富有、更有知识,人类才能创造出解决环境困境的科学。创新!创新!这是他的呐喊。

两人都认为自己正在用新的科学知识来面对一场全球危机,不过他们的相似之处也就到此为止了。对诺曼来说,人类的聪明才智是我们问题的解决方案。举个例子:他认为,通过使用绿色革命的先进方法来提高每英亩的产量,农民就不必种植那么多英亩的土地,现在研究人员把这个想法称为「博洛格假说」。威廉的观点则恰恰相反:他说,解决办法是利用生态学知识使规模变得更小,人类不应为了生产更多的肉类而种植更多的谷物,正如他的追随者所说的那样,人类应该「吃处于食物链底端的食物」,以减轻地球生态系统的负担。这就是威廉与他的前任罗伯特・马尔萨斯的不同之处。马尔萨斯的著名预言是,社会将不可避免地耗尽食物,因为他们总是会有太多的孩子。威廉改变了论点,他说,我们也许能够种植足够的粮食,但代价是破坏世界生态系统。

我认为这两种观点的追随者是「巫师」和「先知」。「按照诺曼的模式,巫师们揭开了技术修复的面纱;先知们则向威廉看齐,谴责我们欲壑难填的后果。

诺曼和威廉在同一轨道上运行了几十年,但很少互相承认。在 20 世纪 40 年代中期,他们的第一次也是唯一一次会面导致了分歧,随后,威廉试图立即让诺曼的工作终止,据我所知,他们后来再也没说过话。两人都在公开场合提到了对方的想法,但从未提及对方的名字。相反,威廉谴责了那些匿名的「被蒙蔽的」科学家,称他们实际上加剧了我们的问题。诺曼称他的对手为「卢德派」。这是指 19 世纪英国民间对抗工业革命、反对纺织工业化的社会运动者,因为工业革命运用机器大量取代人力劳作,使许多手工工人失业。后世也将反对任何新科技的人称做卢德派。

如今这两个人现在都死了,但他们的追随者之间的争论却变得更加激烈。巫师们认为先知们强调节流是智力上的不诚实,对穷人漠不关心,甚至是种族主义的,因为世界上大多数饥饿的人不是白人。他们说,追随威廉的理论,将是一条通向倒退、狭隘、贫穷和饥饿的道路,通向一个数十亿人生活在苦难中的世界,明明科学知识可以解放他们。先知们则嘲笑说,巫师们对人类智谋的盲目自信是不加思考、无知的,甚至是被贪婪驱使的(因为拒绝削减企业利润而强行突破生态极限)。先知们说,高强度、诺曼式的工业化农业可能在短期内会有回报,但从长远来看,到了生态环境跟人类清算的时候,日子将更不好过。不加节制的过度使用对水土的破坏将导致环境的崩溃,进而造成世界性的社会动荡。巫师们回答:这正是我们所要防止的全球人道主义危机!随着相互指责的升级,有关环境的对话已经变成了决斗的独白,双方都不愿与对方接触。

如果这场辩论无关孩子们的命运,那倒也没什么。

地狱之路

1948 年,威廉出版的《生存之路》被载入历史,这是第一本现代版的《我们都将走向地狱》,它包含了当今环境运动的基本论点:承载能力。承载能力通常被称为「生态极限」、「地区边界」,这个理论认为每个生态系统都有其生产能力的极限。超过这个限度太久,生态系统就会被破坏。《生存之路》说,随着人类数量的增加,我们对食物的需求将超过地球的承载能力。结果将是灾难性的:侵蚀、荒漠化、土壤枯竭、物种灭绝和水污染,这些迟早会导致大规模的饥荒。威廉关于超越极限的观点受到了雷切尔・卡森(《寂静的春天》的作者,威廉的一个朋友)和保罗・埃利希(《人口炸弹》的作者)等作家的欢迎,成为了今天全球范围内的环境运动的源泉,这是上个世纪唯一的一个经久不衰的意识形态。

William Vogt

当《生存之路》问世的时候,诺曼还是一个年轻的植物病理学家,正在为一个摇摇欲坠的改善墨西哥农业的项目工作,该项目由洛克菲勒基金会赞助,重点是帮助墨西哥贫穷的玉米种植者。诺曼当时在墨西哥参加一个小型的副业项目,该项目涉及小麦,或者更确切地说,是黑茎锈病,这是一种真菌,它是小麦最古老也是最可怕的天敌(罗马人曾用祭品来平息茎锈病之神)。在美国,寒冷通常会杀死茎锈病,但在温暖的墨西哥,它经常存在,每年春天的风会把它吹过边境,再次感染美国的麦田。

作为洛克菲勒唯一从事小麦研究的研究员,诺曼得到的钱太少了,他不得不连续几个月睡在棚屋和田地里。但他在 50 年代中期成功培育出了抗多种锈病品种的小麦。不仅如此,他还创造出了比平常短得多的小麦,也就是我们所知的「半矮秆」小麦。过去,当小麦被大量施肥的时候,它的生产速度太快,它的茎秆变得细长,容易被风吹倒。这些植物无法直立,容易腐烂死亡。诺曼发明的短而结实的小麦可以吸收大量的肥料,并且将营养锁在谷物上而不是根茎上。在早期的试验中,农民有时能从他们的土地上收获 10 倍的粮食。

美国国际开发署的一位官员在 1968 年将这一增长称为「绿色革命」,并用这一命名定义了 20 世纪的特征。绿色革命在亚洲的影响力最为显著,1962 年洛克菲勒基金会和福特基金会在菲律宾成立了国际水稻研究所。当时,至少有一半的亚洲人生活在饥饿和匮乏之中,许多地方的农业产量停滞不前或下降,那些才摆脱殖民主义的政府,正在与国内的共产主义叛乱作战,尤其是在越南。美国领导人相信共产主义的吸引力在于它对美好未来的承诺,美国政府想要证明,在资本主义制度下的发展才是最好的。国际水稻研究所的希望是,顶级研究团队将通过迅速引入现代水稻农业来改变亚洲,用历史学家尼克・库拉瑟的话来说,这是「粮食版的曼哈顿计划」。

在诺曼的带领下,国际水稻研究所的研究人员开发了新的高产水稻品种。在上世纪 70 年代和 80 年代,这一趋势席卷了亚洲,大米产量几乎增加了两倍。如今,亚洲 80% 以上的水稻都来自国际水稻研究所。尽管亚洲大陆的人口激增,但亚洲的男性、女性和儿童消耗的卡路里只比国际水稻研究所成立时平均高出 30%。在首尔和上海,斋浦尔和雅加达,闪亮的摩天大楼,昂贵的酒店,灯火通明、交通拥堵的街道,所有这些都建立在实验室培育的大米基础之上。

先知们的说法被推翻了吗?承载能力是一种幻想吗?不。正如威廉所预测的那样,生产力的巨大增长导致了巨大的环境破坏:含水层枯竭、肥料流失、水生动物死亡、土壤退化和积水。更糟糕的是,生产力的快速增长使农村土地变得更有价值。突然之间,它就值得偷了,许多地方的农村精英就这样做了,把贫穷的农民赶出他们的土地。先知们认为,绿色革命推迟饥饿危机,这只是一时的幸运,而不是永久的解决方案。正如先知所说的那样,我们不断增长的人口和财富意味着,我们的收成不得不再次增长,巫师们补充道,那就促成第二次绿色革命。

尽管 2050 年的全球人口将只比现在多 25%,但普遍的预测认为,农民将不得不将粮食产量提高 50% 至 100%。主要原因是,财富程度的提高使动物产品的需求成倍增加,如奶酪、乳制品、鱼,尤其是肉类,而为动物种植饲料比仅仅通过种植和食用植物来生产食物需要更多的土地、水和能量。确切地说,未来多出来的数十亿人将消费多少肉类是无法预测的,但如果他们和今天的西方人保持一样爱食肉的饮食习惯,那么任务将是艰巨的。而且,预言者警告说,为了满足世界对汉堡和培根的欲望而带来的地球灾难也会随之而来:被破坏的景观,争夺水资源的斗争,以及让贫穷国家数百万农民失去生存手段的土地掠夺。

该怎么做呢?在第一次绿色革命期间可用的一些策略现在已经不适用了。农民不能种植更多的土地,因为几乎每一英亩可耕种的土壤都已被使用。也不能增加化肥的使用量;除了非洲的一些地区,其他地方的土地已经过度使用化肥了,这些化肥正在污染河流、湖泊和海洋,灌溉也不能大幅扩张,大多数可以灌溉的土地已经在扩张了。巫师们认为最好的方法是使用基因改造来创造更高产的作物。先知们认为,这将进一步压倒地球的承载能力。他们说,我们必须反其道而行:少用土地,少浪费水,停止向水和土地倾倒化学品。

这就好像人类挤在一辆公共汽车里,在迷雾中疾驰,前方某处是悬崖:人类命运将出现灾难性的逆转。没有人能看到悬崖的确切位置。但每个人都清楚,这辆汽车必须转向。问题是,巫师和先知在往哪边转方向盘的问题上存在分歧。每个人都确信,追随对方的想法会让巴士掉下悬崖。在他们争吵的同时,乘客的数量也在不断增加。

几乎每个人每天都要吃饭,但很少有人会去思考米饭是从哪里来的,如果学校要求学生学习农业历史,那么更多的人应该知道尤斯图斯・冯・李比希这个名字,他在 19 世纪中叶确定了,土壤中氮的含量控制着植物的生长速度。历史科学家指控李比希伪造数据和窃取他人的想法,据我所知,事实确实如此。但他也是一位深刻改变了人类与自然关系的远见卓识者。李比希说话华而不实但确实富有远见,他设想了一种新型农业:将农业作为化学和物理学的一个分支。土壤只是一种基础,具有支撑根系所必需的物理属性。注入含氮化合物,即工厂制造的肥料,就会自动获得巨大的收获。用今天的术语来说,李比希是朝着化学控制的工业化农业迈出的第一步,这是巫术思想的早期版本。

但是当时没有明显的方法来制造供植物食用的含氮物质。这项技术是在第一次世界大战之前和期间由两位德国化学家弗里茨・哈伯和卡尔・博施提供的。他们随后获得的诺贝尔奖实至名归:所谓的哈伯·博施工艺可以说是 20 世纪最重要的技术创新。今天,哈伯·博施法生产了世界上几乎所有的合成肥料。未来主义者拉米兹・纳姆指出,世界上 1% 多一点的工业能源投入农业:「那 1%,大约使世界粮食产量增加了一倍。」环境科学家瓦茨拉夫・斯米尔估计,来自哈伯·博施工艺的氮肥「构成了全球近 45% 人口的普遍饮食」。超过 30 亿的男人、女人和孩子,他们得以存活要归功于这两位不知名的德国化学家。

紧跟着收益而来的是亏损。在过去的 60 年里,大约 40% 的肥料没有被植物吸收,它以一氧化氮的形式被冲进河流或渗入空气中。被冲进水里的肥料仍然是肥料:它能促进藻类、杂草和其他水生生物的生长。当它们死亡时,它们会落在河、湖或海洋的底部,微生物会在那里吞噬它们的遗体。这些微生物在死去的海藻和杂草的上生长迅速,它们将深海中的氧气吸干,杀死了大多数其他生物。

每年夏天,来自美国中西部农场的氮都会顺着密西西比河流入墨西哥湾,形成一片无氧沙漠,2016 年,这片沙漠覆盖了近 7000 平方英里的土地。次年,印度东海岸外的孟加拉湾出现了一个更大的死亡区域,面积为 23000 平方英里。肥料中的一氧化氮上升到空气中,是造成污染的主要原因。在平流层的高处,它与地球上的臭氧结合并中和,臭氧通过阻挡致癌的紫外线来保护地球表面的生命。科学作家奥利弗・莫顿表示,如果不是因为气候变化,氮肥帝国的扩张可能会成为我们最大的生态担忧。

甚至在哈伯和博施成为诺贝尔奖得主之前,对这个做法的强烈抵制就已经出现了。其领袖是一个名叫艾伯特・霍华德(1873-1947)的英国农场男孩,他的大部分职业生涯都是作为英属印度官方的帝国经济植物学家。霍华德和他的妻子加布里埃尔,一位毕业于剑桥大学的植物生理学家,单独或一起在印度培育了小麦和烟草的新品种,开发了新型的犁头,并测试了为牛提供超健康饮食的结果。到第一次世界大战结束时,他们确信土壤不仅仅是化学添加剂的基础。这是一个复杂的生活系统,需要植物和动物粪便中复杂的营养成分:农作物的剩余物和粪便等。霍华德夫妇用他们所谓的回归法则总结了他们的观点:「忠实的回归到所有植物、动物和人类排泄物的土壤中。我们依赖植物,植物依赖土壤,土壤依赖我们。」霍华德 1943 年的《农业圣典》成为有机运动的奠基性书籍。

巫师们攻击霍华德和杰罗姆・罗德尔,罗德尔是一个出生于纽约的贫苦企业家、出版商、剧作家、园艺理论家和食品实验者,他们通过书籍和杂志宣传霍华德的想法,巫师们说他们是江湖骗子和疯子。的确,他们的热情是受到一种近乎宗教信仰所激发的,这种信仰认为人们应该顺从有限的自然秩序,但霍华德称赞的土壤的生命性质,指的是土壤生物、植物根系和周围大地之间的动态关系,以及腐殖质的物理结构,腐殖质将土壤颗粒粘合在一起,防止土壤颗粒进入空气,同时锁住水分,防止水土流失。所有这些说法都是正确的,而在李比希提出化学农业的基本理念时,这些都是未知的。霍华德在他的许多著作和演讲中声称,工业化农业正在使农村人口减少,破坏一种古老的生活方式,这也是正确的,尽管他的对手不同意他的观点,认为这未必是一件坏事。

如今,先知们对工业化农业正在耗尽土壤的担忧似乎很有先见之明:2011 年联合国粮农组织一项具有里程碑意义的研究得出结论称,世界上多达三分之一的农田正在退化。

起初,调和这两种观点是有可能的。你可以想象以诺曼为代表的巫师们考虑化肥和有机肥料结合使用,追随威廉的先知们愿意使用化学物质作为良好的土壤实践的补充。但这并没有发生,双方互相辱骂,进一步疏远。他们发动了一场战争,这场战争一直持续到 21 世纪,而且随着转基因作物的普及,这场战争变得更加激烈。这场斗争不仅仅是关于如何为不断增长的人口增加粮食供应的最佳方法,也不仅仅是两种哲学、两种技术方法、两种思路的斗争,我们选择的工具关系到能否确保这个星球的生存,还是会加速它的毁灭。

这不是进化的最佳成果

在巫师们拥护合成肥料,先知们谴责它的同时,他们在有一个问题上都是无知的:没有人知道植物为什么如此依赖氮。直到第二次世界大战后,科学家们才发现,氮对于植物的主要作用是制造一种叫做 rubisco 的蛋白质,这是一种相互作用的过程,即光合作用。

在光合作用中,就像孩子们在学校里学到的那样,植物利用来自太阳的能量分解二氧化碳和水,将它们的成分混合成合成根、茎、叶和种子所需的化合物。Rubisco 是一种在这个过程中起关键作用的酶。酶是生物催化剂,就像乱穿马路引发车祸本人却毫发无伤的行人一样,酶能引起生化反应,但不会因这些反应而改变。Rubisco 从空气中吸收二氧化碳,把它加入到光合作用中,然后再回去获取更多的二氧化碳。因为这些运动是光合作用过程的核心,rubisco 运作的速度决定了光合作用的运行速度。

唉,按照生物学的标准,rubisco 是一个十足的懒汉。典型的酶分子一秒钟能催化成千上万个反应,而 rubisco 分子一秒钟只能催化两到三个反应。更糟糕的是,rubisco 的业务能力实在乏善可陈,没五次中就有两次,rubisco 会笨手笨脚地吸收氧气而不是二氧化碳,导致光合作用中的链式反应分解并不得不重新启动,白白浪费了能源和水。几年前,我为一篇杂志文章与生物学家谈论光合作用。没有人说 rubisco 的好话。一位研究人员说:「它几乎是世界上最糟糕、最无能的酶」。另一个人说:「这不是进化的最佳成果」。为了克服 rubisco 的懒散和笨拙,植物需要大量的氮来制造 rubisco。按重量计算,rubisco 占许多植物叶子中蛋白质的一半之多,它通常被认为是世界上最丰富的蛋白质。据估计,平摊到地球上每个人的植物和微生物,都含有超过 11 磅的 rubisco。

人们会认为,进化本应该改善 rubisco,但是运气不好。但它确实产生了一个变通方法:C4 光合作用(C4 指的是一种涉及该方案的四碳分子)。C4 光合作用既是一种生物化学的组装物,也是一种促进植物生长的机制,它包含了叶子内部结构的大规模重组。

当二氧化碳进入 C4 叶片时,它最初不是被 rubisco 抓住,而是被一种不同的酶抓住,这种酶利用二氧化碳形成一种化合物,然后被泵入叶片深处特殊的充满 rubisco 的细胞。这些细胞几乎没有氧气,所以 rubisco 再笨也不会抓错分子。最终的结果和普通光合作用产生的糖、淀粉和纤维素完全一样,只是速度要快得多。C4 植物比普通植物需要的水和肥料要少,因为它们不会把资源浪费在 rubisco 的错误上。在这种让生物学家们猛然一惊的聚合过程中,C4 的光合作用已经独立出现了 60 多次。玉米、风滚草、杂草、甘蔗和百慕大草,所有这些完全不同的植物都进化出了 C4 光合作用。

来自世界各地的科学家们正试图将水稻转化为 C4 植物,这就好比是一场农业界的「登月计划」。C4 植物可以生长得更快,需要的水和肥料更少,还能产出更多的粮食。这个项目的规模和大胆程度怎么夸张都不为过。大米是世界上最重要的食物,是全球半数以上人口的主要作物,这种食物在亚洲文化中如此根深蒂固,以至于在汉语和日语中,「米」几乎就等于「饭」。没人能有把握地预测到 2050 年稻米种植需要增加多少产量,但根据人口增加的数量和财富的增加,需增长 40%,才可以使以前的穷人从小众的小米和红薯转向大米。与此同时,随着城市向农村扩张、缺水的人们抽干河流、农民转而种植更有利可图的作物,以及气候变化导致农田变成沙漠,可供种植水稻的土地正在减少,大米短缺将是一场人类灾难,其后果将波及全世界。

C4 水稻联盟试图确保这种情况永远不会发生,该联盟主要由比尔和梅林达・盖茨基金会资助,是世界上最有野心的基因工程项目。但基因工程这个术语并不能完整概括该项目的范围。在新闻报道中出现的基因工程,通常是大公司将单独的遗传物质包(通常来自其他物种)植入作物。典型的例子是孟山都公司的 Roundup Ready 大豆,它含有一种细菌的 DNA 片段,这种细菌是在路易斯安那州的一个废池中发现的。这一小段 DNA 可以使植物在叶子和茎干中组装一种化合物,可以阻止孟山都公司广泛使用的除草剂农达(Roundup)的影响。这种外来基因可以让农民在他们的大豆地里喷洒农达除草剂,杀死杂草但不伤害作物。抗农达大豆除了制造一种无味、无臭、无毒的蛋白质外,Roundup Ready 大豆在其他方面都与普通大豆相同。

C4 水稻协会试图用水稻做的事情,与典型的转基因作物有相似之处。科学家们正在尝试改造光合作用这个最基本的生命过程之一,而不是为了赚钱只修补单个基因。由于 C4 在许多不同的物种中都有进化,科学家认为大多数植物都有 C4 基因的前体,人们希望水稻也是其中之一,并且这个联盟希望能够识别并唤醒休眠的 C4 基因,沿着以前走过的进化道路前进。理想情况下,研究人员将利用已经存在于水稻中的休眠基因块(或者使用来自近亲的非常相似、但更容易处理的基因)来创造一个新的、更多产的物种,普通的水稻将变成一种新的水稻,没有公司会从这个结果中获利,大部分研究都是在国际水稻研究所进行的,该研究所将为这种转基因谷物提供种子,就像它对绿色革命水稻所做的那样。

当我访问位于马尼拉市中心东南 35 英里处的伊里时,许多人都在做科学最擅长的事情:把一个问题分解成一个个碎片,然后再将碎片逐个击破。一些人在培养皿中培养水稻,其他人则试图在现有的水稻品种中找到可能有用的偶然变化,还有一些人在研究一种模式生物,一种叫做狗尾草的 C4 草种,狗尾草生长迅速,能在土壤而不用在稻田中生长,在实验室里比水稻更方便研究。有实验专门测量光合化学物质的差异,不同品种的生长速度,生化标记物的传递。六个穿白大褂的人在一张大桌子上一粒一粒地分拣种子。更多的人在外面的田地里照管试验稻田。所有当代生物学的装备都在这里:平板显示器、嗡嗡作响的冰箱和冰柜、装满重组粘液的烧杯、贴在白板上的呆伯特(1989 年开始出版的漫画书籍,讽刺职场现实的作品)和 XKCD 漫画(关于浪漫、讽刺、数学和语言的网络漫画)、一群研究生组成的联合国团队在自助餐厅闲聊、窗外一排空调呼呼作响。

简妮・兰代尔是牛津大学植物科学系的分子遗传学家,她领导着 C4 水稻联盟。她告诉我,初步研究表明,大约有 12 个基因在叶子结构中起着重要作用,也许还有 10 个基因在生物化学中起着同等的作用。所有的基因都必须以不影响植物现有理想品质的前提下被激活,并使这些基因能够协调它们的行动,下一个步骤同样艰巨:培育水稻品种,使其能够将 C4 光合作用提供的额外生长引导到谷粒中,而不是根或茎。同时,品种必须具有抗病能力,易于种植,并能迎合亚洲、非洲和拉丁美洲的受众的口味。

简妮说:「我认为实验有可能成功,但也有可能不成功。」她很快指出,即使 C4 水稻遇到了不可逾越的障碍,它也不是唯一的农业登月计划。自肥玉米、能在盐水中生长的小麦、增强土壤微生物生态系统,所有这些都在研究中。有一种想法是,这些项目中任何一个成功的几率都很小,但所有项目都失败的几率也很小。在简妮看来,诺曼开始的这个神奇的过程仍然很强大。

卢德探月

只要巫师和先知争论如何养活世界的争论持续,巫师们就会指责先知式的农业根本无法为明天生产足够的食物。在过去的 20 年里,几十个研究团队对工业农业和有机农业的相对贡献进行了评价。这些调查随后被收集起来并进行评估,这是一个充满困难的过程:研究人员使用不同的有机定义,比较不同种类的农场,并在他们的分析中包括不同的成本。尽管如此,我所知道的每一次结合和比较数据的尝试都表明,先知风格的农场每英亩产出的卡路里比巫师风格的农场要少,有时是少一点,有时少很多。巫师们说,这其中的含义是显而易见的。如果农民必须种植两倍的粮食来养活这 100 亿人口,那么遵循霍华德爵士的生态保护规则将束缚他们的手脚。

先知们对这种逻辑嗤之以鼻。在他们看来,完全以每英亩的热量来评估农业系统是愚蠢的,因为它不包括威廉指出的那种成本:化肥流失、流域退化、土壤侵蚀和压实,以及农药和抗生素的过度使用。它没有考虑到农村社区的破坏。它不考虑食物是否美味有营养。

巫师们回应说,C4 水稻生产卡路里所需的肥料和水更少,这比传统作物对环境更有利。这就像用更少的汽油去扑灭你引起的大火一样!先知说:少吃肉就好!对于巫师们来说,以一种模仿自然生态系统的方式使农场多样化的想法是无稽之谈,只有使用超级多产的转基因作物的高集约化、工业化规模的农业才能养活明天的世界。

先知回答,不就是产量嘛,我们也有自己的登月计划!事实上,他们确实有。

小麦、水稻、玉米、燕麦、大麦、黑麦和其他常见的谷物都是一年生的,每年都需要重新种植。相比之下,充斥在草原上的野草是多年生植物:它们一个夏天接着一个夏天地回来,长达十年之久。因为多年生禾本科植物的根系能够深入地下,所以它们能更好地留住土壤,而且与一年生禾本科植物相比,它们对地表雨水和养分(即灌溉和人工肥料)的依赖程度更低。它们中的许多也更具有抗病能力。多年生植物不需要每年春天都长出新的根,因此比一年生植物出土的时间更早、速度更快。因为它们不会在冬天死亡,所以它们会在秋季继续进行光合作用,而一年生植物在这个季节已经停止生长了。多年生植物的生长期较长,它们年复一年地生产食物,减少了耕种造成的侵蚀。先知们说,它们可以像绿色革命风格的谷物一样多产,而且不会破坏土地,消耗稀缺的水资源,也不需要大量的污染和能源密集型化肥。

为了回应诺曼在墨西哥的项目,美国最古老的有机农业研究组织罗代尔研究所,在 20 世纪 80 年代末收集了 250 份中间型麦草的样本。麦草是面包小麦的多年表亲,20 世纪 30 年代从亚洲引入西半球,作为农场动物的饲料。罗代尔研究所的佩吉・瓦格纳是植物育种和农业研究的先驱,她与美国农业部的研究人员合作,种植了样品,测量了它们的产量,并将表现最好的品种进行了杂交,试图培育出具有商业可行性的多年生植物。2002 年,佩吉和罗代尔研究所将接力棒交给了位于堪萨斯州 Salina 的土地研究所,这是一个非营利性的农业研究中心,致力于用类似于自然生态系统的过程来替代传统农业。土地研究所与其他研究人员合作,从那时起一直在开发麦草。它甚至给它的新中间型麦草品种起了一个商标名:Kernza。

像 C4 水稻一样,麦草可能无法满足其发起者的期望。麦草的粒径是小麦谷粒的四分之一,有时更小,而且麦麸层更厚。与小麦不同,麦草会长成深色浓密的叶子,覆盖着大地;厚厚的植被层保护土壤,防止杂草生长,但它也减少了作物的产量。为了让麦草更有价值,育种者必须增加麦草的粒径,改变植株结构,并提高其制作面包的质量。这一工作的进程缓慢,因为麦草是多年生植物,所以必须对其进行多年的评估,而不是单一的季节。土地研究所希望能在 2020 到 2030 年间生产出适合种植的、能做面包的麦草,其籽粒的大小是目前的两倍,不过这一期望没有任何保证。

培育麦草是一项长期的工作。其他植物育种家一直在尝试一条捷径:创造一种面包小麦和麦草的杂交品种,希望将面包小麦的高产量、大颗粒,和麦草的抗病性强,多年生生命周期结合在一起。北美、德国和苏联的生物学家曾在 20 世纪中叶花了几十年的时间试图培育出成功的杂交品种,但都以失败告终。在生物学发展的支持下,土地研究所与太平洋西北地区和澳大利亚的研究人员一起,在本世纪初重新开始这一尝试。当我拜访华盛顿州立大学的斯蒂芬・琼斯时,他和他的同事们刚刚为这种新开发和测试的杂交品种建议了一个科学名称:Tritipyrum aaseae(这个物种名称是为了纪念谷物遗传学先驱汉娜・阿斯)。斯蒂芬告诉我,要做的工作还很多,他希望我女儿的孩子能够吃到用 T. aaseae 小麦做的面包。

非洲和拉丁美洲的研究人员听到这些项目时都觉得头疼,布基纳法索萨赫勒州州际干旱控制常设委员会的研究员,埃德维格・波托尼说,培育多年生谷物是先知们提高产量的希望,但确实是条艰难之路。波托尼在撒哈拉沙漠边缘旅行时,对如何养活来自低质量土地上的人们的问题进行了大量思考。她告诉我,其中一个答案是效仿尼日利亚和巴西等热带地区繁荣的农场。温带地区的农民主要种植谷物,而热带地区的种植者则主要种植块茎作物和树木,这两种作物的产量通常都比谷物高。

以木薯为例,它是一种大块茎,就产量而言,它是世界上最重要的作物中排名第 11 位,在非洲、亚洲和拉丁美洲的大片地区都有种植。可食用的部分生长在地下;不管这个块茎有多大,地面上的植株都不会倒。按每英亩计算,木薯的收成远远超过小麦和其他谷物。这种比较并不公平,因为木薯块茎比小麦粒含有更多的水分,但即使考虑到这一点,每英亩木薯依然比小麦生产出更多的卡路里。北方土豆也是一样,2016 年美国马铃薯平均产量为每英亩 43700 磅,是小麦产量的 10 倍多)博托尼说「我不知道为什么不考虑这种选择,尽管木薯对许多栽培文化来说都是陌生的,但引进它「似乎比培育全新的物种更容易」。

同样的道理也适用于树木作物。一棵成熟的麦金托什苹果树一年可能会种出 350 到 550 磅的苹果。果园种植者通常每英亩种植 200 到 250 棵树。在收成好的年份,每英亩可以产出 35 到 65 吨水果。相比之下,小麦相同面积下的产量约为一吨半。

与木薯和土豆一样,苹果含水量比小麦多,但每英亩生产的热量仍然更高。甚至木瓜和香蕉的产量都比小麦高,一些坚果也是如此,比如栗子。苹果、栗子和木瓜无法制作硬皮法棍面包、脆脆的玉米饼或轻盈的戚风蛋糕,但今天大多数谷物都被用来制作高度加工的物质,如动物饲料、早餐谷物、糖浆和乙醇,而树木和块茎作物完全可以用来制作这些东西。

我是在说世界各地的农民应该用木薯、土豆、甘薯和香蕉、苹果和栗子果园来取代他们的小麦、水稻和玉米田吗?不,我说的重点是,先知有多种方式来满足明天的需求,这些可供选择的道路都很困难,但 C4 水稻的巫师之路也是如此。先知面对的最大障碍是另一种东西:劳动力。

正确的生活方式

自第二次世界大战结束以来,大多数国家政府都有意将劳动力从农业中转移出去(共产主义中国很长时间一直是个例外)。其目标是整合和机械化农场,这将增加收成并降低成本,特别是劳动力成本。农场工人不再被需要,他们将搬到城市,在那里他们可以在工厂里找到薪水更高的工作。在以诺曼为代表的巫师派的理想中,剩余的农场主和工厂工人都将挣得更多,前者通过种植更多更好的作物,后者通过在工业中获得报酬更高的工作。整个国家都将受益:工业和农业的出口增加,城市里的食品更便宜,充足的劳动力供应。

但它也有不利的一面:发展中国家的城市里充斥着流离失所的家庭。在许多地区,包括大多数发达国家,农村是空的——这正是诺曼及其追随者的意图,作为解放农民去追求梦想的目标的一部分。在美国,农业劳动力的比例从 1930 年的 21.5% 下降到 2000 年的 1.9%。农场的数量减少了近三分之二。幸存的农场的平均规模增加了,以弥补数量减少的影响。与此同时,世界各国建立了税收优惠、贷款计划、培训项目和直接补贴系统,帮助大农购买大型农业机械,囤积化学品,种植某些政府青睐的出口作物。因为这些系统仍然有效,支持威廉先知理论的农民正在逆流而上。

对追随威廉的人来说,最好的农业首先要照顾好土壤,这一目标需要小块的多种作物种植,如果只专注于一种作物的大规模生产,这是很难实现的。要想真正推广农业,至少需要把一些祖辈就已经离开农村的人带回来,为这些工人提供体面的生活将提高成本。节省劳动力的机械化是有可能的,但是我接触过的小农场主都不认为可能把劳动力减少到大工业生产的水平。整个体系只有通过彻底改写鼓励使用劳动力的法律体系才能发展,社会要安排如此大的转变可不容易。

这就是巫师和先知之间长达数十年的争论的起源。尽管争论的内容围绕着每英亩的卡路里和生态系统的保护,但分歧的本质是关于农业的根本,以及在此农业基础上建立的最好的社会形式。对支持诺曼的人来说,农业是一种苦役,应该尽可能地减轻和减少,以最大限度地提高个人自由。对支持威廉的人来说,农业就是要维持一套自一万多年前第一次农业革命以来的生态和人类的共同体,这个共同体孕育了生命,它可能是一件苦差事,但它也是一项加强人类与地球联系的工作。这两种观点完全不在同一个频道上。

我的女儿现在 19 岁,是大学二年级的学生。到 2050 年,她就到中年了。要靠她这一代人来建立制度、法律和习俗,满足世界上 100 亿人的基本需求。每一代人的选择决定着未来,我的孩子们这一代所做的选择将在人口学家所能预见的时间内看到结果,巫师还是先知?这一代人的选择更多的是他们认为好的东西,而不是最容易实现的东西

Ideas that matter. Since 1857.

Laminar flow

The Atlantic

我们应该学会去理解别人的观点,不仅仅是服从和被告知。

Project Che

我们应该学会去理解别人的观点,不仅仅是服从和被告知。

我们应该学会去理解别人的观点,不仅仅是服从和被告知。
我们应该学会去理解别人的观点,不仅仅是服从和被告知。
时代的水流漫过了每一只筏子,浸湿了我们的脚,而大雨迟早要来。

开门见山,明知山有虎

所有火中取栗、蹈火赴汤和洞若观火的报道,都是易燃品。