Исследования Вашингтонского университета в Сент-Луисе показывают, что практика целенаправленного управления водными ресурсами, или ирригации, была принята в северном Китае около 4000 лет назад в рамках усилий по выращиванию новых зерновых культур, которые были завезены из Юго-Западной Азии.

Но с этого момента история становится более сложной. Пшеница и ячмень появились на свет примерно в одно и то же время, но первые фермеры использовали методы управления водными ресурсами только для пшеницы. Результаты, опубликованные 9 ноября в журнале Antiquity, повышают осведомленность о том, что распространение одомашненных культур и знания о наилучшем их использовании можно проследить независимо во времени и пространстве.

"Фермеры-первопроходцы, которые выращивали пшеницу в этом регионе, управляли водой, чтобы удовлетворить более высокий спрос на это недавно введенное зерно", - сказал Синьи Лю, доцент кафедры археологии в области искусств и наук, который сотрудничал в этом исследовании с исследователями из нескольких известных институтов в Китае и Австралии, включая Гуанхуй Донга из Университета Ланьчжоу, который руководил полевой экспедицией на Лессовом плато. "Управление водными ресурсами, возможно, было достигнуто либо путем преднамеренного полива, либо путем стратегической посадки на почвах с более высокой влагоудерживающей способностью".

С другой стороны, первые фермеры могли выращивать другое новое зерно, ячмень, по системе дождевого орошения, как если бы это был просто другой сорт проса — местного одомашненного и наиболее часто выращиваемого зерна в северном Китае в то время — без использования какой-либо формы орошения.

Лю опубликовал исследование совместно с аспирантом Вашингтонского университета Юфэн Сунь. Среди других соавторов - Хаймин Ли и Петра Вайглова, бывшие члены лабораторной группы Лю.

Введение орошения

И пшеница, и ячмень были одомашнены в районе, известном археологам как холмистые склоны Плодородного полумесяца в юго-Западной Азии, где они первоначально выращивались как озимые культуры. Традиционно тамошние фермеры сеяли свои семена осенью — чтобы избежать летнего периода засухи — и собирали их поздней весной или в начале лета перед следующим сезоном засухи.

Когда эти культуры Плодородного Полумесяца, пшеница и ячмень, были завезены в Восточную Азию около 4000 лет назад, они столкнулись бы с заметно иным климатом по сравнению с тем, откуда они родом.

"Каждое лето восточноазиатский муссон приносит дожди с Тихого океана в регион, в остальном засушливый в течение всего остального года. Эти условия идеально подходят для выращивания неорошаемого проса, поскольку эти местные злаки устойчивы к засухе, но нуждаются в большом количестве воды в летний вегетационный период", - сказал Лю. "Но это совсем другая история, если вы попытаетесь выращивать там пшеницу, не только потому, что она требует воды, но и потому, что цикл выращивания не соответствует сезону дождей".

Лю и его коллеги хотели знать: внедрили ли фермеры, которые стремились выращивать новые зерновые культуры на севере Китая, также новые системы орошения, чтобы поддержать их?

"Внедрение новой ирригационной системы - это то, о чем ученые размышляли, но теперь у нас есть технология для поиска прямых доказательств", - сказал Лю.

Используя относительно новые методы, фактические условия выращивания прошлых культур, включая прошлые условия воды и почвы во время роста растений, могут быть измерены с использованием стабильных изотопных составов углерода и азота в обугленных растительных остатках. Эти методы первоначально были созданы в растениеводстве для исследования условий окружающей среды современного сельского хозяйства и впоследствии были применены к археологическим исследованиям.

Предыдущие исследования с использованием аналогичных подходов пролили значительный свет на управление ранними посевами в Европе и на Ближнем Востоке. Это исследование является одной из первых попыток применить его к муссонной среде Восточной Азии с инновационными вопросами.

Для этого исследования ученые идентифицировали более 35 000 обугленных остатков семян злаковых растений, включая пшеницу, ячмень и просо, из более чем 50 археологических памятников, раскопанных на Лессовом плато Китая за период более восьми тысячелетий. Отобранные растительные остатки из этой коллекции были радиоуглеродно датированы и изотопно измерены.

Результаты показали существенные различия между пшеницей и ячменем.

Несмотря на засушливую местную среду, большинство образцов пшеницы за все периоды времени имели значения изотопов выше порога оптимального полива, что указывает на то, что их рост не был ограничен доступностью воды.

"Мы видим это в период культуры Цицзя, когда пшеница и ячмень только появились в этом регионе", - сказал Лю. "Изотопные данные пшеницы однозначно показывают значительный уровень манипулирования водой с 4000 лет назад, указывая на то, что новая культура была введена с использованием стратегий управления водными ресурсами для ее поддержки".

Простые канавы могут быть мощными

Лю поспешил указать, что само по себе это свидетельство не обязательно подразумевает крупномасштабное орошение; вместо этого посевы пшеницы, возможно, были стратегически посеяны в районах с наилучшей доступностью воды, либо вблизи местных источников, либо на почвах с высокой влагоудерживаемостью.

"В этих местах достаточно небольших канав для отвода воды", - сказал Лю. "Это объясняет, почему археологические свидетельства наличия каналов или других ирригационных сооружений в этом районе появились гораздо позже".

С другой стороны, ячмень, по—видимому, выращивался на сухих холмах Лессового плато без специального подхода к управлению водными ресурсами - ландшафт и стратегия возделывания, которые были знакомы неолитическим фермерам, выращивавшим просо, с 8000 лет назад.

Это и другие свидетельства указывают Лю и его коллегам на то, что древние земледельцы стремились оптимизировать землепользование и урожайность сельскохозяйственных культур, используя различные потребности этих двух культур в воде.

"Наши результаты повышают осведомленность о том, что распространение одомашненных культур и знания о наилучшем их использовании можно проследить независимо во времени и пространстве", - сказал Лю.

"Центральное место в нашем исследовании занимает напряженность между неместными культурами и местными методами ведения сельского хозяйства", - сказал он. "Когда неместные инновации были приняты в другой культурной и физической среде, они были бы преобразованы в местном контексте. Как это происходит, является непреходящим вопросом, который имеет отношение к глобализации в прошлом и настоящем".

Это исследование перекликается с другими археологическими исследованиями, проводимыми исследовательской группой Лю, лабораторией анализа ранних пищевых сетей Вашингтонского университета. Например, предыдущая работа соавтора Sun с аспиранткой Вашингтонского университета Мелиссой Ричи продемонстрировала аналогичную географическую развязку распространения зерновых и кухонь, например, пшеница и ячмень распространились в Древнем Китае 4000 лет назад, но западные кухни, специализирующиеся на измельчении и выпечке, этого не сделали. Восточное распространение этих злаков включало в себя отбор фенотипических признаков, адаптированных к кулинарной традиции древнего Китая с использованием приготовления на пару и отваривания.

Прошло много времени с тех пор, как некоторые ученые предполагали связь между происхождением бюрократии и ирригацией, и древний Китай использовался в качестве примера "восточного деспотизма", по словам Лю. Гипотеза "гидравлической империи" предполагала, что централизованная правительственная структура, которая поддерживала бы власть, была бы основана на необходимости борьбы с наводнениями и орошения.

"Наши результаты свидетельствуют об обратном, так что орошение было гораздо более локализованной практикой, которая не обязательно требовала централизованной координации и специализированной бюрократии", - пояснил Лю. "Простые канавы и стратегические посадки могут быть такими же мощными, как монопольные империи".