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.

Но не все шаги по направлению к интенсивному сельскому хозяйству были столь энергозатратны, как использование нескольких базовых культур, которое требует постоянного труда для посадки и сбора урожая; как увеличение роли более сильных тягловых животных и, следовательно, необходимость отводить все больше земли на выращивание фуража; или как потребность в создании и поддержании ирригационных систем, а это тяжелая и бесконечная работа. Используя механическую аналогию: некоторые перемены давали возможность обуздать большую долю доступного фотосинтетического потенциала, но и включали открытие критических неэнергетических вентилей, которые ранее останавливали существующие потоки или предотвращали их трансформацию в съедобную фитомассу.

Доступность азота, ключевого питательного вещества для растений, возможно, является наиболее важным примером этого эффекта, и ротация бобовых, которые обогащают почву азотом, со злаками и клубнями, увеличивала продуктивность обработки земли и давала определенные агроэкосистемные преимущества. Схожим образом, прогресс в устройстве ирригационных систем и посев новых растений помогали получить большие урожаи. В свою очередь, более интенсивное растениеводство не только приносило энергетические выгоды (больше пищи и корма), но также способствовало общему развитию доиндустриальных цивилизаций, поскольку требовало долговременного планирования, долгосрочных инвестиций, более высокого уровня организации труда, социальной и экономической интеграции.

Конечно, не каждая форма интенсификации в сельском хозяйстве требовала централизованной организации и контроля. Копать короткие, мелкие оросительные каналы или колодцы, строить небольшие террасы было под силу нескольким крестьянским семьям или деревням. Но при больших масштабах такой деятельности не обойтись без иерархической координации и управления. Необходимость в более мощных источниках энергии для обработки большего количества зерна и масличных семян для растущих городов была важным стимулом для развития первых заменителей человеческих и животных мускулов, для использования потоков воды и ветра при помоле зерна и выдавливании масла из семян. Тысячелетия эволюции сельского хозяйства привели к появлению широкого набора способов действия и уровней продуктивности в пределах разделяемых всеми агрономических практик и общих энергетических императивов.

Первичные общие практики включали базовые операции, как в поле, так и с собранным урожаем, широко распространенную опору на злаковые и последовательность циклов производства, определяемых большей частью условиями окружающей среды. Четыре главных шага в сторону интенсификации традиционного сельского хозяйства: более эффективное использование труда животных, развитие ирригации, применение удобрений, севооборот и одновременное выращивание нескольких культур. Несмотря на ограничения, накладываемые внешней средой и уровнем технологии, традиционное сельское хозяйство могло поддерживать плотность населения на порядки выше, чем практически во всех социумах охотников-собирателей. Сравнительно рано в сельскохозяйственных обществах стали появляться излишки энергии, которые позволили изначально малому, но все время растущему числу взрослых отвлекаться на виды деятельности, не связанные с сельским хозяйством, что в конечном итоге привело к возникновению сильно диверсифицированных и стратифицированных доиндустриальных обществ. Лимиты производительности традиционного сельского хозяйства упали, только когда началось широкое использование ископаемого топлива, энергия которого позволила сделать сельскохозяйственный труд лишь небольшой частью общих трудозатрат, и это привело к зарождению современных высокоэнергетичных городских обществ.