از آنجایی که جمعیت جهان از مرز هشت میلیارد می گذرد، اطمینان از اینکه همه به اندازه کافی غذا بخورند بسیار مهم است. برای این منظور، پیشرفت در کشاورزی یکی از کلیدهای ادامه بقای ما به عنوان یک گونه است، همانطور که برای هزاران سال بوده است. نوآوری ها در کشاورزی به مردم این امکان را داده است که با کارایی و حجم بیشتری به غذا در سراسر جهان دسترسی داشته باشند.
طبق آمار USDA، یک کشاورز در دهه 1960 به طور متوسط به 25 نفر غذا می داد، در حالی که یک کشاورز آمریکایی امروزه به بیش از 155 نفر در سراسر جهان غذا می دهد. این افزایش تا حد زیادی به دلیل تحقیقات و فناوری های جدید است که باعث افزایش تولید شده است.
اکنون نگاهی به اختراعات کشاورزی با بیشترین تاثیر می اندازیم.
1. گاوآهن
یکی از تاثیرگذارترین اختراعات تاریخ کشاورزی، گاوآهن است که برای شخم زدن خاک قبل از کاشت گیاهان یا بذرها استفاده می شود. قبل از موتورهای احتراقی، گاوآهن توسط حیواناتی مانند گاو یا اسب کشیده می شد، اما امروزه تراکتورها این کار را انجام می دهند.
شخم زدن باعث چرخش خاک و نرم شدن آن برای کاشت سریعتر می شود. همچنین مواد مغذی را در خاک توزیع می کند.
از نظر تاریخی قدمت گاوآهن به هزاران سال پیش می رسد. قبل از شخم زدن، خاک را با چوب های حفاری دستی شخم می زدند. اولین شواهد از شخم زدن در سایتی در جمهوری چک یافت شد که قدمت آن به قرن 35 تا 38 قبل از میلاد باز می گردد.
مصریان باستان نمونه اولیه یک گاوآهن بزرگ را ساختند که توسط حیوانات کشیده می شد.
2. کود
کود ماده ای است که برای تأمین مواد مغذی به خاک اضافه می شود و یا مستقیماً به گیاهان اعمال می شود. تاریخچه کود احتمالاً به قدمت بیشتری از گاوآهن برمیگردد. حدود 8000 سال پیش کشاورزان محصولات خود را با کود کود کود می کردند. خاکستر چوب از نظر تاریخی یک کود محبوب بود، در حالی که فضولات پرندگان دریایی یا خفاش در آند استفاده می شد.
کود تجاری ترکیبی از نیتروژن، فسفات و پتاس است که در اواخر دهه 1880 ایجاد شد و امروزه تقریباً به طور جهانی مورد استفاده قرار می گیرد. یک دستاورد کلیدی در توسعه کود نیتروژن مصنوعی، فرآیند Haber-Bosch بود.
این فرآیند توسط شیمیدانان آلمانی فریتز هابر و کارل بوش که هر دو برای کار خود برنده جایزه نوبل شدند، ایجاد شد. در این فرآیند از ترکیب نیتروژن و هیدروژن برای تولید آمونیاک که عنصر اصلی کودهای مبتنی بر نیتروژن است استفاده می شود.
در سال 2020 رکورد 200 میلیون تن کود در سراسر جهان استفاده شد. چرا کود اینقدر محبوب است؟ زیرا به کشاورزان کمک می کند تا بازده محصول بالایی داشته باشند و به آنها اجازه می دهد تا هر سال از همان زمین برای کشت محصولات بیشتری استفاده کنند.
چنین استفاده گسترده ای از مواد شیمیایی نگرانی های زیست محیطی جدی را نیز برانگیخته است. نیتراتها اغلب آبهای زیرزمینی را آلوده میکنند، به محیطزیست آسیب میرسانند و خطراتی برای سلامتی ایجاد میکنند. با کشاورزی فشرده، خاک را از مواد مغذی نیز خالی می کنند و آن را بدون کودهای شیمیایی غیرقابل استفاده می کنند.
3. خرمن کوب
خرمن کوب وسیله ای مکانیکی است که جداسازی دانه از کاه را بسیار آسانتر و سریعتر می کند. اولین خرمنکوب در حدود سال 1778 توسط مهندس مکانیک اندرو میکل از اسکاتلند اختراع شد. خرمن کوب در طول زمان پیشرفت های زیادی را به خود دیده است.
برادران آمریکایی هیرام و جان پیتس در سال 1830 یک جداکننده خرمنکوبی ساختند که در نهایت با اسب کار می کرد. با فراگیر شدن ماشین های خرمن کوبی در قرن نوزدهم، تولید غلات به دلیل کاهش نیاز به نیروی کار به طور چشمگیری افزایش یافت.
4. پنبه پاک کن
انقلاب صنعتی رونق زیادی به کشاورزی داد. پنبه پاک کن که بین سال های 1793 تا 1794 توسط الی ویتنی آمریکایی اختراع شد، انقلابی در صنعت پنبه بود.
این دستگاه سرعت جداسازی دانه های پنبه از الیاف را به طرز چشمگیری افزایش داد. با استفاده از یک ردیف چرخ با دندانه های اره مانند، پنبه پاکن می تواند 1000 پوند (453 کیلوگرم) پنبه را تمیز کند، در همان مدت زمانی که یک نفر طول می کشد تا پنج پوند (2 کیلوگرم) پنبه را با دست تمیز کند.
این منجر به کاهش قابل توجه قیمت پارچههای پنبهای شد و رشد پنبه را بسیار سودآور کرد و در نتیجه تقاضا برای نیروی کار در جنوب آمریکا افزایش یافت.
پنبه پاک کن مانند یک الک عمل می کند و از یک طبل چوبی با مجموعه ای از قلاب ها تشکیل شده است که الیاف پنبه را به دام می اندازد و آنها را از یک توری ظریف عبور می دهد. این فرآیند دانه ها را حفظ می کند. برخی از جینها با میل لنگ دستی کار میکردند، در حالی که برخی دیگر میتوانستند توسط اسبها راهاندازی شوند و سپس با موتورهای بخار کار میکردند.
5. دروگر
دستگاه دیگری که کارهایی را که قبلاً با دست انجام می شد مکانیزه می کرد دستگاه درو بود که هدف آن برداشت دانه های ریز بود. آنها اولین بار در حدود سال 1800 در بریتانیا ظاهر شدند، اما موفقیت آمیز نبودند.
اولین نسخه محبوب آنها در سال 1831 در ایالات متحده توسط سایروس مک کورمیک 22 ساله ساخته شد. این باعث شد برداشت از مزارع بزرگ بسیار سریعتر شود.
6. کمباین
کمباین همانطور که از نام آن پیداست، چهار عملیات برداشت را به طور همزمان ترکیب می کند: درو، خرمن کوبی، کاشت و خرمنکوبی که عمل دمیدن هوا به دانه ها برای خلاص شدن از شر مواد اضافی است.
اولین کمباین در سال 1835 ساخته شد و مخترع آمریکایی هیرام مور به عنوان دارنده اختراع اولین کمباین موفق شناخته شد.
اولین دروگر جهان، مانند دروگرهای بزرگ امروزی، دارای سر پهن با تیغه هایی بود که می توانست ساقه گیاهان را برش دهد. ساقه ها به دستگاه خرمنکوبی وارد می شدند که دانه ها را از کاه و سایر مواد جدا می کرد.
در حالی که کمباین های اولیه توسط تیم هایی با 20 اسب یا کمتر کشیده می شد، تا سال 1886، این ماشین ها خودکار شدند. مدل های جدید می توانند 100 هکتار در روز برداشت کنند، فرآیندی که قبلا چندین روز طول می کشید.
7. تراکتور
اختراع تراکتور در کارآمدتر کردن کشاورزی بسیار مهم بود. قبل از تراکتورها، کشاورزان مجبور بودند برای کار در مزارع به نیروی خود یا حیواناتی مانند گاو، قاطر و اسب تکیه کنند.
مخترع بریتانیایی ریچارد ترویتیک در اوایل سال 1812 تراکتورهای بخار را اختراع کرد. تراکتورهای بنزینی در اواسط تا اواخر دهه 1890 توسعه یافتند و تراکتور جان فروهلیچ در سال 1892 به عنوان اولین تراکتور قابل کار با موتور احتراق داخلی مورد استقبال قرار گرفت.
تراکتور فارمال 1924 اولین تراکتوری بود که می توانست دروگرها و سایر تجهیزات را برای کاشت و پرورش محصولات یدک بکشد. این دستگاه بسیار محبوب بود و با تقاضای فوق العاده بالای خود سر و صدای زیادی در صنعت تراکتور به پا کرد.
8. ارگانیسم های اصلاح شده ژنتیکی (GMOs)
در حالی که بیشتر اختراعات این فهرست به دوران باستان یا انقلاب صنعتی بازمیگردد، یکی از مهمترین و بحثبرانگیزترین شیوههای کشاورزی که امروز با آن سروکار داریم نسبتاً جدید است: موجودات اصلاحشده ژنتیکی (GMOs).
توسعه ارگانیسم های اصلاح شده ژنتیکی را می توان به روش های قدیمی مانند اصلاح نژاد انتخابی و اصلاح نژاد برای ایجاد صفات مطلوب در گیاهان و حیوانات ردیابی کرد. با این حال، این نوع رویکرد عموماً زمانبر است و محدودیتهایی برای دستیابی به آن وجود دارد.
اولین گیاه اصلاح شده ژنتیکی (GMP) یک سویه تنباکوی مقاوم به آنتی بیوتیک بود که در سال 1983 توسعه یافت. در سال 1994، یک گوجه فرنگی با تأخیر رسیدن به اولین محصول اصلاح شده ژنتیکی موجود تجاری تبدیل شد.
پس از آن کدو تنبل، سویا، پنبه، ذرت، پاپایا، سیب زمینی و کلزا دستکاری شده ژنتیکی تولید شد. با وجود نگرانی های قابل توجه در مورد فرار ژن ها از محصولات اصلاح شده ژنتیکی، فهرست غذاهای اصلاح شده همچنان در حال رشد است.
در سال 2017، اولین ماهی قزل آلا اصلاح شده با رشد سریع به صورت تجاری فروخته شد. اگرچه در ابتدا در سال 1989 ایجاد شد.
چرا اصلاح ژنتیکی انجام می دهیم؟ ارگانیسم ها را می توان برای رشد سریعتر تا بلوغ، تولید محصول بیشتر، تولید ضایعات کمتر، تامین مواد مغذی خاص و مقاومت بهتر در برابر آفات و بیماری ها اصلاح کرد.
با این حال، از آنجایی که این ارگانیسمها ثبت اختراع شدهاند و اغلب به گونهای توسعه مییابند که در برابر آفتکشهای خاص فروختهشده توسط همان شرکتها مقاوم باشند، اغلب کشاورزان را در سیستمی به دام میاندازند که مجبور به خرید بذر و آفتکشها از همان شرکت هستند. .
این روش نیز منتقدان زیادی دارد. نگرانی هایی در مورد اثرات طولانی مدت این غذاها بر سلامتی وجود دارد، اما نگرانی های بیشتری در مورد تأثیر حیوانات اصلاح شده ژنتیکی بر جمعیت های وحشی مطرح شده است، زیرا گیاهان و حیوانات اصلاح شده ضعیف تر از نسخه های اصلی هستند.
همچنین نگرانی هایی در مورد محتوای غذایی این گیاهان اصلاح شده و تأثیر آنها بر مقاومت آنتی بیوتیکی و افزایش آلرژی وجود دارد.