Wylewy rzek są ryzykiem od zawsze wpisanym w nasze życie – zwłaszcza gdy ludzie osiedlają się w ich pobliżu. A robili to zawsze, by zapewnić uprawom wystarczającą ilość wody. W połowie XX w. niemiecki socjolog i historyk Karl Wittfogel sformułował nawet hipotezę, że wielkie cywilizacje Mezopotamii, Egiptu, Meksyku, Indii i Chin powstały w wyniku tworzenia systemów sztucznego nawadniania. To irygacja zapewniała wysokie plony, wzrost dobrobytu, a w konsekwencji populacji, a więc powstanie pierwszych państw. Z tezy Wittfogela można by wysnuć wniosek, że tam, gdzie nie było sztucznego nawadniania, wielkie cywilizacje pojawiły się później albo wcale. Pomysł spotkał się więc z uzasadnioną krytyką, bo irygacja nie była jedyną przyczyną powstawania wielkich cywilizacji, chociaż próba zapanowania nad żywiołem odegrała w tym pewną rolę.
Pierwsze, jeszcze dość proste systemy nawadniające budowano ok. 10 tys. lat temu na Bliskim Wschodzie. Wielkie rzeki – Nil, Eufrat, Tygrys, Ganges, Huang He czy Jangcy – niosły ze sobą muł użyźniający ziemię. Człowiek, chcąc go wykorzystać i poszerzyć zasięg pól uprawnych, starał się doprowadzić wodę w głąb lądu. Równiny poprzecinał siecią kanałów i wałów, w których zamontował śluzy pozwalające na regulację poziomu wody. Nie było, oczywiście, jednego schematu budowy systemów nawadniających. Wszystko zależało od charakteru rzeki, rodzaju terenu i materiałów budowlanych. Archeologom najłatwiej lokalizować kanały i tamy wykute w skale lub zbudowane z kamiennych bloków. Groble usypane z ziemi już dawno przestały istnieć lub przykryły je wielometrowe nawarstwienia. Natrafić można na nie kopiąc bardzo głęboko albo wykorzystując np. badania geomagnetyczne.
Nilometry prawdy
W Auaris, dziś Tell el-Daba w delcie Nilu, badania prowadzi od lat Tomasz Herbich z Instytutu Archeologii i Etnologii PAN. Pozwoliły odtworzyć plan miasta i zlokalizować przepływającą przez nie wyschniętą odnogę Nilu oraz obszary zalewowe. – W delcie pociętej naturalnymi odnogami tej rzeki Egipcjanie osiedlali się na wzniesieniach zwanych gezirami. Gdy przychodził wylew, delta wyglądała jak jedno wielkie bajoro, a wioski wystawały ponad poziom wody jak wyspy – mówi Herbich. Trochę inaczej było w dolinie Nilu, gdzie człowiek, żyjąc bliżej rzeki, musiał w większym stopniu zapanować nad żywiołem. W lecie Nil przybierał, by na początku sierpnia osiągnąć najwyższy poziom. Woda rozlewała się po polach i docierała aż do granicy pustyni. Na groblach zamykano lub otwierano przepusty, regulując napływ wody w zależności od wysokości wylewu. Gdy był zbyt niski, do transportu wody wyżej używano przypominających żurawie szadufów (przedstawianych w grobach Nowego Państwa z ok. 1500 p.n.e.), a w późniejszym okresie napędzanego przez zwierzęta koła wodnego.
Od wylewów Nilu zależały plony, dlatego Egipcjanie z zapartym tchem obserwowali wysokość lustra wody, mierzyli jego poziom i już od I dynastii, czyli ok. 3000 r. p.n.e., co roku go zapisywali. Do pomiarów wykorzystywano nilometry, budowane przy świątyniach bogów odpowiedzialnych za wylewy. Zachowało się ich trochę – najbardziej znane są datowane na VII w. p.n.e. nilometry z Elefantyny koło Asuanu. Ten przy świątyni boga Chnuma, opiekuna źródeł Nilu, ma kształt basenu, a przy świątyni jego żony Satis – schodzącej ku wodzie rampy. W maju egipscy archeolodzy natrafili w okolicach Karnaku na nilometr z czasów chrześcijańskich z charakterystycznymi spiralnymi schodami. Na ścianach wszystkich tych konstrukcji umieszczano podziałkę w łokciach królewskich (52,4 cm). Ale woda nie wszędzie i nie zawsze przybierała tak samo. Plutarch (I/II w. n.e.) pisze, że dobrych zbiorów oczekiwano, gdy na Elefantynie Nil przybrał o 28 łokci, w okolicach Kairu – o 14, a w Delcie – o 7. Zbyt duże wylewy lub susza powodowały – wielokrotnie wspominany w tekstach – głód.
Niestety pozostałości konstrukcji nawadniających i kanałów transportowych nie zachowały się. Z tekstów wiadomo, że Egipcjanie budowali szerokie kanały, którymi przewożono tak ciężkie ładunki jak obeliski i materiały do budowy świątyń czy piramid. – Jedno z największych przedsięwzięć inżynieryjnych miało miejsce za faraona Amenemheta III w XX w. p.n.e. Kazał on zbudować rozległy system irygacyjny oraz towarzyszące mu instalacje (m.in. tamy i przepusty wodne) do sztucznego nawadniania całej oazy Fajum – mówi dr Fabian Welc, pracujący przy najstarszej piramidzie świata w Sakkarze, w polskiej misji prof. Karola Myśliwca. Cała nadzieja badaczy w nowych technologiach, które coraz częściej dostarczają świeżych informacji.
Kamienne węże Mezoameryki
W starożytnym mieście Majów Caracol, w Belize, w połowie I tys. były nie tylko piramidy, domy mieszkalne czy drogi, ale i niezwykle rozległe uprawy tarasowe. W ubiegłym roku Arlen i Diane Chase z University of Central Florida udało się po wielu latach ustalić, co skrywa dżungla, i nanieść na trójwymiarową mapę. A wszystko dzięki wykorzystaniu do pomiarów technik satelitarnych. Południowy Meksyk i Belize to kolebka rolnictwa Nowego Świata i miejsce narodzin upraw, przede wszystkim kukurydzy. Tropikalny klimat i trwająca pół roku pora deszczowa gwarantowały bogate plony, ale przez pół roku panowała tam susza. Radzono sobie, wybierając na miejsca upraw tereny podmokłe, ale badania ostatnich lat dowodzą, że stosowano też uprawy tarasowe, systemy drenażowo-kanałowe oraz tamy umożliwiające uprawę ziemi na terenach naturalnie się do tego nienadających. Zwiększenie plonów pozwalało wyżywić wiele tysięcy ludzi, pisze Justyna Olko w wydanej właśnie książce „Meksyk przed konkwistą”.
Być może pierwsze proste instalacje nawadniające pojawiły się wcześniej (studnia w San Marcos Necoxtla ma 10 tys. lat), ale systemy kanałów pochodzą dopiero z pierwszej połowy I tys. p.n.e.; podobnie jak największa – aż do XVIII w. – tama Ameryki Purrón w dolinie Tehuacán (400 m dł., 100 m szer. i 25 m wys.). Prekolumbijskie systemy najlepiej zachowały się w dolinie Tehuacán i Oaxaca. Starożytni specjaliści od irygacji kopali rowy na skraju wąskich poletek tarasowych, a po obu ich stronach usypywano niewielkie wały. Woda pochodząca z górskich źródeł płynęła w nich dzięki 2-stopniowemu nachyleniu. Christopher Caran i James Neely z University of Texas w Austin zauważyli, że znajdujące się w wodzie minerały odkładały się na ścianach kanałów. Skamieniałe ściany rosły, a meandrujący kanał przypominał wijącego się węża, stąd jego nazwa – tecoatl – kamienny wąż.
Tu i ówdzie powstawały też kamienno-ziemne akwedukty. Co prawda nie były tak doskonałe technicznie, jak wznoszone w tym samym czasie akwedukty rzymskie, ale spełniały swoje zadanie. W wielu miejscach instalacje irygacyjne przetrwały od połowy I tys. p.n.e. aż do przybycia konkwistadorów. Ostatnio okazało się też, że to wcale nie Europejczycy pokazali mieszkańcom Mezoameryki, jak budować fontanny. Tamtejsi inżynierowie znali wodotryski już na początku I tys. – tak stwierdzili badacze z Penn State University, którzy pod ruinami majowskiego miasta Palenque natrafili na system kanałów. Inżynier środowiska i hydrolog prof. Christopher Duffy stwierdził, że zwężający się w pewnym miejscu akwedukt mógł służyć do uzyskania ciśnienia wystarczającego do podniesienia wody na wysokość 6 m, choć nie wiadomo, czy po to, by dostarczyć ją do miejskiej fontanny, czy pomieszczeń jakiejś budowli.
Kunszt rzymskich mistrzów
W tym samym czasie po drugiej stronie kuli ziemskiej także Persowie mieli swoje sposoby na irygację. Zasada tych instalacji, zwanych z arabska qanatami, była prosta – wodę ze źródeł w górach prowadzono podziemnymi tunelami, co zapobiegało jej parowaniu. Tego typu instalacje były popularne nie tylko na Bliskim Wschodzie, ale i w innych gorących regionach pozbawionych rzek. Najstarszy qanat, datowany na 5 tys. lat, zlokalizowano na skraju pustyni Lut w Iranie, ale pierwsze tekstowe doniesienia na ten temat znane są dopiero z czasów Sargona II (722–705 r. p.n.e.). Niektóre z perskich kanałów, jak wybudowany w połowie VI w. p.n.e. akwedukt doprowadzający wodę z gór do Pasargade – stolicy Cyrusa Wielkiego, widoczne są do dziś. Persów przebili dopiero inżynierowie rzymscy. Bo nawet jeśli inni budowali akwedukty, tamy i fontanny wcześniej (pierwsi byli Minojczycy, którzy ok. 1400 r. p.n.e. w pałacu w Knossos podwyższali ciśnienie wody poprzez zmniejszanie średnicy terakotowych rur), Rzymianie wyrośli na absolutnych mistrzów inżynierii wodnej. Ich sieć kanałów, doprowadzająca wodę do Rzymu, nie miała sobie równych aż do XIX w. Niektóre odcinki funkcjonują do dziś, jak Aqua Virgo, zbudowany przez Agryppę w 19 r. p.n.e., zaopatrujący w wodę Fontannę di Trevi.
Najstarszym akweduktem Rzymu była zbudowana w 312 r. p.n.e. Aqua Apia, którą codziennie docierało do miasta 73 tys. m sześc.wody. Ok. 400 r. n.e. woda płynęła ołowianymi i terakotowymi rurami z 11 akweduktów do 11 publicznych i 856 prywatnych łaźni i 1352 fontann miejskich. Do dziś zachowało się kilka cudów rzymskiej techniki, m.in. zbudowany pod koniec I w. p.n.e. trzypiętrowy most arkadowy nad rzeką Gard, który był fragmentem 50-kilometrowego akweduktu z Uzčs do Nîmes. A także mający 28 m wysokości akwedukt w hiszpańskiej Segowii z I/II w., który zaopatrywał miasto aż do lat 70. XX w. z oddalonej o 18 km rzeki Río Frío.
Rzymianie, których imperium sięgnęło w pewnym momencie Bliskiego Wschodu, zmuszeni byli stosować rozwiązania techniczne sprawdzające się w różnych warunkach. W 2004 r. prof. Mathias Döring, hydromechanik z Darmstadt, pierwszy przebadał najdłuższy podziemny akwedukt rzymski, który doprowadzał wodę do Dekapolis, czyli 10 miast Jordanii. Zaczynał się on w Syrii, a kończył w Gadara i miał 170 km. Trzy razy znikał pod ziemią – raz w górach, które budowniczym stanęły na drodze, aż na 94 km. Budowa tego tunelu (wys. 2,5 m i szer. 1,5 m) rozpoczęła się ok. 90 r. i trwała ponad 100 lat. Pomimo starań, by zachować odpowiedni spadek, w Gadara woda miała już zbyt słaby nurt. W Italii i europejskich prowincjach Rzymianie dbali o dostarczenie wody do miast, chłopi nawadniali pola na własną rękę, choć zdarzało się, że szli na skróty, kradnąc wodę z państwowych akweduktów. W prowincjach bliskowschodnich i afrykańskich Rzymianie wspierali sprawdzone sposoby sztucznego nawadniania. Warto było, w końcu Egipt był dla Rzymu niezawodnym spichlerzem.
Chmury nad piramidami
Brak lub nadmiar wody był przyczyną upadku niejednej dynastii, a nawet cywilizacji. Polacy badający nekropolę w Sakkarze znaleźli dowody na zmiany klimatyczne sprzed 4100 lat, które przyczyniły się do upadku Starego Państwa. Archeolog dr Fabian Welc i geolog dr Jerzy Trzciński przeanalizowali skład osadów w odsłanianych grobowcach. Okazało się, że w połowie III tys. p.n.e. nekropolę w Sakkarze zalewały strumienie wody. – Ulewne deszcze dawały starożytnym w kość. Budowana z wapiennych bloków tama w Heluanie (32 km od Kairu), długości 100 m i szerokości 50 m, miała zapewne służyć jako rodzaj instalacji przeciwburzowej. Ponieważ jednak w trakcie budowy tamę zniszczyły wywołane opadami błotno-gruzowe potoki, projektu nie ukończono – mówi dr Welc. Kolejne mokre lata nastąpiły w czasach VI dynastii, ok. 2100 r. p.n.e. Polacy w szybach grobowych z tego czasu znaleźli warstwy silnie scementowanego gruzu skalnego, naniesionego przez wodę po niezwykle gwałtownych burzach.
Te zmiany klimatyczne oraz kłopoty polityczne doprowadziły do upadku dynastii, po której państwo faraonów pogrążyło się w chaosie. Dopiero pod koniec tzw. I okresu przejściowego klimat zaczął się osuszać i ocieplać, a deszcze ustąpiły burzom piaskowym, które do szybów w Sakkarze nawiały pustynny piach. Ciekawe, że opady w Dolnym Egipcie nie miały wpływu na poziom wody w Nilu. Zapisy w annałach wskazują, że przez całe III tys. p.n.e. obniżył się on o metr, z tym że jego poziom zależy od opadów w centralnej Afryce, a nie w północnym Egipcie. Na początku II tys. p.n.e. klimat w Egipcie unormował się i bez większych zmian trwa do dziś. Gdy z nieba znikły deszczowe chmury, Nil stał się dla wielu regionów kraju faraonów jedynym źródłem wody.
Kapryśni bogowie
W Egipcie upadła tylko dynastia, ale zmiany klimatu przyczyniały się jeszcze kilka razy do upadku całych państw. Tak było w XIV w. na Półwyspie Indochińskim z państwem Khmerów, budowniczych wspaniałego Angkor. Dotychczas uważano, że przyczyną kilkudziesięcioletniego kryzysu królestwa były upadek autorytetu władzy, najazdy Tajów i zaniedbania systemu kanałów, ostatnio dominuje jednak teoria klimatyczna Brendana Buckleya. Ten dendrochronolog z Columbia University w Nowym Jorku, badając słoje tamtejszych drzew iglastych (fokienia hodginisi), doszedł do wniosku, że w XIV w. Kambodżę nawiedzały na przemian fale ulewnych monsunowych deszczy i susze. Zdezorientowani Khmerowie próbowali dostosować system kanałów i zbiorników retencyjnych do gwałtownie zmieniających się warunków, ale powodzie niszczyły ich wysiłki, a nowe zbiorniki nie wystarczały w czasie susz. W rezultacie przegrali z naturą.
Podobna sytuacja miała miejsce kilka wieków wcześniej w Mezoameryce. Umiejętności inżynieryjne Majów nie wystarczyły, by powstrzymać upadek ich cywilizacji. Straszliwa susza, która nawiedziła świat w IX w. i doprowadziła do upadku dynastię Tang w Chinach, wywołała w Mezoameryce kryzys, z którego Majowie nigdy się nie podnieśli. Dziś badacze uważają zmiany klimatyczne za jedną z głównych przyczyn upadku cywilizacji Majów, zaraz obok inwazji Tolteków, katastrof naturalnych i epidemii. Jared Diamond w „Upadku” sugeruje, że powodem załamania się wielu cywilizacji była również niewłaściwa eksploatacja środowiska. Ma rację, ludzie nigdy nie szanowali przyrody, czerpiąc z niej bez umiaru. Ale nie tylko my przyczynialiśmy się do kolejnych katastrof, natura często robiła własne porządki, a woda nadawała się do tego doskonale. W wielu religiach bogowie wody, deszczu i rzek mieli podwójne oblicza – ich przychylność gwarantowała dostatek i dobre plony, gniew niósł ze sobą śmierć z głodu, podczas suszy lub w strumieniach deszczu. Starano się udobruchać tych kapryśnych bogów na różne sposoby. Majom nie pomogły nawet ofiary z ludzi.