Если переход от охоты и собирательства к сельскому хозяйству нельзя объяснить исключительно энергетическими императивами, эволюцию самого сельского хозяйства можно рассматривать как непрерывные усилия по повышению плодородия почвы (повышение объема пригодной для усвоения энергии), чтобы прокормить растущее население. Даже в пределах таких узких рамок важные соображения, не относящиеся к энергии (такие как адекватное потребление микронутриентов, витаминов и минералов), не следует упускать, но, так как питание во всех традиционных сельскохозяйственных обществах почти целиком вегетарианское, мы можем с полным правом говорить только об энергии, сосредоточенной в базовых злаках, и в зерне в особенности.
Только зерно сочетает значительные урожаи – изначально лишь около 500 кг/га, и в конечном итоге, в наиболее продвинутых традиционных обществах, более 2 т/га – с высоким содержанием легко перевариваемых углеводов и умеренно высоким содержанием белков (некоторые, в особенности кукуруза, имеют значительное количество жиров). Энергетическая плотность спелых злаков (15–16 МДж/кг) примерно в пять раз выше, чем у свежих клубней, а содержание влаги после сушки на открытом воздухе достаточно низкое, что обеспечивает долговременное хранение (в сосудах в доме, или в больших масштабах – в амбарах). Базовые злаки быстро созревают – традиционные культуры за 100–150 дней – поэтому можно увеличить продуктивность, введя годовую ротацию с другими растениями (большей частью масличными и бобовыми) или двойной севооборот.
Кое-кто из ученых (Boserup 1965, 1976) предлагает концепцию, в которой связь между энергией пищи и эволюцией сельскохозяйственных обществ представляется как вопрос выбора. Как только отдельная сельскохозяйственная система достигает пределов продуктивности, люди могут решить мигрировать, остаться и стабилизировать свою численность, остаться и позволить численности уменьшиться… или освоить более эффективный способ ведения хозяйства. Последняя опция не обязательно более привлекательная или более вероятная, чем другие, и переход к ней часто откладывается или совершается неохотно, поскольку такой сдвиг почти неизбежно требует высоких затрат энергии – в большинстве случаев как труда человека, так и животных. Увеличенная продуктивность позволит прокормить большее население при обработке той же самой (или даже меньшей) территории, но возврат полезной энергии может не то что не вырасти, а даже уменьшиться.
Нежелание расширять постоянно обрабатываемые земли (выбор, который влечет за собой более высокие энергетические вложения для вырубки девственного леса, осушения болот или создания террасированных полей) ведет к тому, что неудобные пространства остаются невостребованными очень долго. Деревни в Европе эпохи Каролингов были перенаселены, и зерна постоянно не хватало, однако новые поля, к примеру, в Германии и Фландрии создавались редко и только там, где их легко обрабатывать (Duby 1968). Средневековая Европа видела волны германских крестьян, катящиеся из густонаселенных западных регионов, чтобы освоить новые земли на лесистых или травянистых просторах Богемии, Польши, Румынии и России, которые не интересовали местных. Схожим образом Китай начал колонизацию плодородного, но холодного северо-востока (Маньчжурия) только в XVIII веке. Даже сейчас обработка земли на окраинных островах Индонезии ведется с малой интенсивностью, если сравнить с густонаселенной Явой. И везде требовались тысячелетия для перехода от обычного севооборота к двухпольному, а затем и к трехпольному.
Несмотря на многочисленные различия в практиках земледелия и в выращиваемых злаках, все традиционные сельскохозяйственные общества имели одни и те же энергетические основания. Они существовали благодаря фотосинтетическому превращению солнечной энергии, дающему возможность вырастить пищу для людей и животных, использовали биологические отходы для повышения плодородия почвы, а топливо для плавки металлов, необходимых для создания простых инструментов. Таким образом, традиционное сельское хозяйство можно было бы считать полностью возобновляемым. На самом деле оно часто сопровождалось истощением накопленных запасов энергии, в первую очередь на ранних стадиях, когда новые поля создавались после расчистки девственного леса. В любом случае, все мероприятие опиралось на быструю конверсию потоков солнечной энергии (с типичными задержками, варьирующимися от нескольких месяцев в случае собирания урожая до нескольких десятилетий в случае вырубки взрослых деревьев).
Но даже когда поля возникали на травянистых равнинах (что обеспечивало куда меньшую потерю запасенной фитомассы), возобновляемость не была гарантией надежности. Неудачная агрономическая практика снижала плодородие почвы или вызывала эрозию и опустынивание, результатом чего становилось уменьшение урожаев и даже невозможность дальнейшей обработки земли. В большинстве регионов традиционное сельское хозяйство развивалось от экстенсивной к интенсивной культивации: его первичные движители – мускулы человека и животных – оставались неизменными на протяжении тысячелетий, но практики выращивания растений, способы обработки земли и организация труда менялись в значительной степени. Поэтому история традиционного сельского хозяйства отмечена одновременно постоянством и изменчивостью.
Растущая интенсификация земельных работ поддерживала все более высокую плотность населения, но и требовала все больших энергетических затрат, не только на виды деятельности, прямо связанные с растениеводством, но и на столь важные мероприятия как рытье колодцев, строительство оросительных каналов, дорог, хранилищ разного рода и террасирование полей. Для этих улучшений требовалось больше энергии, чтобы создавать более широкий набор инструментов и простых машин, приводимых в движение животными, водой или ветром. Более интенсивная культивация опиралась на труд животных как минимум для вспашки, обычно до сих пор самой энергетически затратной из полевых работ. Америка была заметным исключением: ни обитатели Мезоамерики, ни инки, растившие картофель и кукурузу в Андах, не имели тягловых животных. В свою очередь, одомашнивание животных требовало более интенсивной обработки земли, поскольку им нужен корм. Животные использовались для обмолачивания и помола зерна и были незаменимы для перевозки продуктов. Содержание, кормление и разведение животных, а также производство упряжи, подков и сельскохозяйственных приспособлений добавили новую область необходимых для сельского хозяйства умений.