Направление и наклон пластов также имеют некоторое влияние в этом деле; ибо в пропорции к тому, как основные трещины пластов из-за своего направления или наклона более охотно представляются корням овощей, тем менее вредной будет их поверхность для растительности. Горизонтальные пласты, поэтому, являются наименее благоприятными для растительности, перпендикулярные — наиболее. В наклоне пластов, промежуточном в некоторой степени между этими положениями, корни овощей найдут большее препятствие на стороне холма, в которой поверхность пласта противопоставлена им, чем на другой, в которой основные трещины пластов открыты. Эффекты этого обстоятельства могут часто наблюдаться в горных трактах, имеющих два основных наклона, состояние растительности и особенно рост леса, будучи более процветающими на одном из этих склонов, чем на другом.
Поверхность твердых пластов земли может также иметь косвенное влияние на возделывание овощей. Различные наклоны этой поверхности заслуживают в первую очередь быть рассмотренными, будучи наибольшего эффекта в отношении закрепления плодородной почвы. Горизонтальное положение скалистой поверхности является в высшей степени благоприятным для стабильности растительной земли; и чем больше ее угол наклона, тем больше опасность ее потери почвы на ней. В сильно наклонной плоскости несовершенная опора центра тяжести является единственной причиной потери земли; в менее наклонной плоскости уменьшение почвы обычно вызывается водой, которая производит этот эффект в большей или меньшей степени в соответствии с разницей наклона. В обоих этих способах, которыми производится удаление почвы, эффект может быть модифицирован разницей в состоянии рыхлой земли, так как не только ее стабильность в отношении положения, но также ее сопротивление силе воды варьируются в соответствии с размером, фигурой и сцеплением частей, а также их адгезией к поверхности скалы. Песчаные рыхлые почвы, например, более подвержены транспозиции, чем мергелистые или суглинистые; и эти, опять же, легче перемещаются, чем такие, как глинистые и адгезивные.
Какова бы ни была природа почвы, малой степени наклона в твердой скале достаточно, чтобы способствовать ее денудации путем удаления первой; и наклоны поверхностей скал, имеющих покров земли и растительности, в действительности гораздо менее значительны, чем мы обычно предполагаем их быть, судя просто на глаз. Знаменитый Гумбольдт опубликовал наблюдения по этому предмету. Согласно его измерениям, склон даже в пятнадцать градусов кажется крутым, а покатость в тридцать семь градусов столь обрывиста, что если она покрыта плотным дерном, на нее едва можно взобраться. Наклон пастбищ Альп редко превышает угол в десять или пятнадцать градусов, а склон в двадцать градусов довольно крут. При наклоне в сорок градусов поверхность скалы иногда покрыта землей, несущей дерн, но при большем наклоне скалы обычно лишены почвы и растительности. В Верхнем Гарце наиболее обычный наклон склонов гор составляет двадцать пять градусов; и он обычно не превышает тридцати трех, при котором растут бук и ель. Наибольшие склоны, при которых земля может быть выгодно возделана, имеют наклон в тридцать градусов.
Корни овощей, особенно трав, кустарников и деревьев, имеют большое значение в поддержке земли на склонах скал. Поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы склоны гор, которые покрыты дерном или лесом, не были полностью лишены этих покровов, как иногда случается вследствие разрыхления дерна для сельскохозяйственных целей или неосторожного истребления леса. В Норвегии, близ Рораса, встречаются горы, лишенные всякой растительности, которые ранее были покрыты лесами, но где теперь, из-за недостатка почвы, никакие семена не могли пустить корни. То же самое происходит во многих частях Альп, где из-за нерегулярного долго продолжающегося удаления древесины стороны гор, которые ранее были покрыты густыми лесами, теперь показывают ничего, кроме голых скал. По этой причине в горных странах с очень крутыми склонами разведение скота и посадка лесов часто более выгодны, чем сельское хозяйство. Во Франции наибольший наклон общественных дорог ограничен законом углом в четыре градуса и сорок шесть минут: подобное ограничение в отношении сельского хозяйства могло бы быть не без пользы в некоторых горных странах.
Наклоны поверхности твердой коры земли сильно варьируются в соответствии с различными качествами скал; некоторые имеют тенденцию образовывать обрывистые утесы, другие, опять же, производить пологие склоны. По этой причине горы, состоящие из кварца или порфира, например, очень часто представляют поверхности, лишенные растительности; в то время как, с другой стороны, горы из гранита, сланца или песчаника более часто приспособлены для сельского хозяйства и посадки. В северных частях Шотландии кварцевые скалы, лишенные всякой растительности, поднимаются посреди гор, покрытых злаковыми растениями, а иногда и лесом. В наиболее плодородной части юга Норвегии порфировые горы поднимаются из известковой и сланцевой основы с высокими, неровными и голыми утесами. В южных частях Тироля скалистая бесплодность обрывистых и высоких порфировых гор представляет поразительный контраст с плодородием соседних известковых гор, которые покрыты виноградниками, грецкими орехами и каштанами.
Поверхность твердых пластов земли также оказывает косвенное влияние на возделывание растений, поскольку вода, которую растительный перегной приобретает из атмосферы, удерживается в почве или отводится подлежащей скалой. Различные скалы производят очень разные эффекты в этом отношении, зависящие как от их состава, так и от их структуры. Компонентные части скал впитывают воду в разных режимах и степенях; и разные виды скал не только притягивают воду с разной быстротой, но также впитывают разные количества ее. Последняя разница зависит главным образом от различных веществ, из которых состоят скалы, отчасти также от их пористости. Кремнистые скалы притягивают воду в наименьшей степени, глинистые — в наибольшей, а известковые скалы, по-видимому, имеют промежуточное действие в этом отношении. Компактные и зернистые кристаллические скалы притягивают воду в меньшей степени и более медленно; рыхлые или раскрошившиеся скалы впитывают ее в большем количестве и с большей быстротой, чем те, которые не дезинтегрированы. Состояние скал в отношении притяжения воды влияет различным образом на влажность почвы; ибо этим притяжением влага может как извлекаться из рыхлой земли или почвы, которой покрыты скалы, так и придаваться ей. Часть влаги, которую растительная земля или почва получает из атмосферы, переходит в подлежащую массу скалы, но это может быть снова компенсировано испарением; по этой причине почва таких скал, которые имеют лишь малое притяжение к воде, обычно высыхает более охотно, чем почвы, чей твердый субстрат притягивает и удерживает влагу в большей степени.
Вероятно, что структура скал также имеет большее и не менее разнообразное влияние на влажность продуктивной почвы. Твердые скалы, которые не пересечены многочисленными перпендикулярными трещинами, проникающими на значительную глубину, позволяют воде оставаться в почве; но столбчатые и сланцевые скалы с перпендикулярными трещинами и пластами, отклоненными от горизонтального положения, отводят воду из почвы, покрывающей их поверхность, в более низкие места, где она часто вновь появляется в форме источников. В этих обстоятельствах мы находим частичное объяснение большой разницы между влажностью почвы, покрывающей поверхность твердого гранита, и той, что лежит на известняке, который пересечен многочисленными трещинами. Гранитные горы часто снабжены болотами, тогда как, с другой стороны, сухость почвы на известковых горах обычно чрезмерна [411], причина чего феномена в значительной мере должна быть приписана обстоятельствам, упомянутым выше. Колумелла замечает, что кремень, имеющий умеренный покров земли, сохраняет последней ее влажность; и Палладий повторяет это замечание. В районах, которые состоят из кварцевых скал, не менее чем из гранитных, поверхность часто покрыта болотами. Порфировые скалы, напротив, которые имеют заметную сегрегацию частей, так же как столбчатый базальт, отводят воду в более низкие места. Источники очень часто встречаются у подножия базальтовых гор; ибо атмосферные воды проникают по перпендикулярным трещинам к пластам, на которых покоится базальт, и появляются в месте, где две скалы встречаются.
Эффект различных скал на сохранение и уменьшение влажности плодородной почвы влияет на растительность в разных степенях. Удерживающая сила поверхности скал имеет величайшее значение, где почва состоит главным образом из песка, через который вода просачивается и уходит полностью, если только она не встречает пласт такой природы, чтобы препятствовать ее проходу, или не выходит на поверхность твердой скалы. Причина бесплодия песчаных равнин — не просто их песчаная природа, но также большая глубина массы или скалы, способной удерживать воду. Тот же песок, покрывая горы, состоящие из песчаника, имеет гораздо меньшую степень бесплодия, чем на тех равнинах, потому что поверхность подлежащей скалы препятствует продвижению воды и, следовательно, удерживает ее в почве [412]. Было достаточно доказано экспериментами, что растения могут расти в чистом песке, когда снабжены необходимым количеством воды. Подлежащая скалистая поверхность имеет совершенно другой эффект на почву, которая очень удерживает влагу, на глинистую почву, например, так как в этом случае влажность увеличивается до вредной степени. В земле такого рода субстрат скалы, имеющий свойство отводить воду, был бы полезен.
Различные состояния скал в отношении калорийности могут иметь некоторое косвенное влияние на энергию растений. Тепло, будь то переданное растительной почве солнечными лучами или генерируемое различными химическими процессами в самой земле, проникает к поверхности подлежащих скал и более или менее извлекается из нее в более долгое или короткое время. Колумелла замечает, что скалы в верхней части почвы вредны для виноградных лоз и деревьев, но в нижней части охлаждают их. Тепло почвы будет более или менее извлекаться из нее в соответствии с большей или меньшей проводящей силой подлежащей скалы. Компактные кристаллические скалы, вероятно, являются лучшими проводниками калорийности, чем те, которые имеют более рыхлую текстуру; кремнистые скалы — чем глинистые и известковые. Влияние подлежащей скалы должно быть больше в этом отношении в пропорции к тонкости вышележащей почвы. Эффект абдукции калорийности более особенно ощутим, где корни возделываемых растений касаются скалы, обстоятельство, которое мы часто видим в виноградниках. Виноградная лоза часто процветает замечательно на склонах гор, в которых она посылает свои корни среди фрагментов камней. Опыт показывает, что на качество вина влияет различное состояние камней, среди которых посажены виноградные лозы. Альберт Великий заметил, что виноградная лоза хорошо процветает в земле, которая смешана с фрагментами черного кровельного сланца; и Гумбольдт замечает, что виноградные лозы, которые растут на горах долины Рейна, состоящих из черного глинистого сланца, дают отличное вино. На Мысе Доброй Надежды также виноградная лоза хорошо процветает в почве, произведенной разложением глинистого сланца и смешанной с его фрагментами [413]. Вероятно, что приспособленность этого рода почвы к возделыванию виноградной лозы зависит от ее медленной проводящей силы и от ее быстрого впитывания лучей солнца из-за ее темного цвета и, таким образом, увеличения тепла земли.
До сих пор мы говорили только о проксимальном влиянии скал на растения; но нельзя отрицать, что дистанционные эффекты, которые они производят (поскольку растительная почва происходит от них, и, следовательно, качества этой почвы зависят в значительной мере от их природы), имеют большее значение.
Именно из скал, которые составляют кору земли, происходит основная часть продуктивной почвы. Хотя другие вещества, принадлежащие к животному и растительному царствам, необходимы для питания растений, почва, состоящая главным образом из неорганических частиц, все же более необходима, как для поддержания их корней, так и для получения, удержания и отчасти также подготовки питания для них; ибо, согласно точным наблюдениям, некоторые неорганические вещества оказывают влияние на разложение животных и растительных остатков. Эти эффекты сильно варьируются в соответствии с различиями в агрегации и химической природе неорганических частей; каковые обстоятельства, однако, различные качества скал являются конечной причиной.
Два вида продуктивной почвы могут быть различены в отношении их происхождения. Почва либо возникла в месте, в котором она сейчас находится, из подлежащей скалы, либо она была перенесена в места, в которых она сейчас найдена, какой-либо силой, особенно силой воды. Первый вид может быть назван нетранспортированной, второй — транспортированной почвой. К первому виду почвы следует отнести большую часть почвы, которая покрывает вершины и склоны гор, а к другому — почву, которая заполняет дно долин, а также большую часть рыхлой почвы обширных пластов в холмистых странах и на равнинах. Нетранспортированная почва обычно тоньше, чем транспортированная; и из двух последняя является той, которая наиболее часто встречается на низменности. Первый вид почвы, нетранспортированная, оказывается более или менее похожим в своих основных составных частях на скалы, из которых она возникла; в другом виде, транспортированной почве, напротив, части, которые были первоначально в связи, были разнообразно разделены и смешаны действием сил, которыми ее транспортировка была осуществлена.
Количество и качество почвы, происходящей от дезинтеграции скал, должны зависеть от природы этих скал; ее качество определяется составными частями скалы, из которой она возникла, а ее количество пропорционально большей или меньшей степени, в которой скала может сопротивляться разложению.
Дезинтеграция скал и их превращение в рыхлую землю являются отчасти механическими, а отчасти химическими. Основные механические силы, которыми дезинтеграция осуществляется: 1-е, вес разрыхленных частей; 2-е, вода, не просто в ее жидком и подвижном состоянии, но также, и это главным образом, в состоянии льда; 3-е, корни овощей в общем, и особенно деревьев. Эти силы обычно действуют более или менее в соединении, и эффекты, произведенные этим союзом, во многих случаях почти невероятны.
Дезинтеграция скал начинается в тех частях, где сила сцепления наименее энергична. Разрывы происходят вследствие неравного притяжения частей, а также в направлении плоскостей, в которых гетерогенные части находятся в контакте; и таким образом первоначальная структура скал определяет первые шаги их дезинтеграции. Вода, которая входит в минутные трещины скал силой капиллярного притяжения, расширяется при конгеляции и таким образом преодолевает сцепление частей и производит разрывы. Корни деревьев, действуя как клинья, производят тот же эффект в удивительной степени, феномен, который был столь хорошо проиллюстрирован Аннеем Сенекой в его Естественных Вопросах. «Давайте рассмотрим», говорит он, «какая великая сила проявляется самыми минутными семенами, которые, хотя сначала малы, как они есть, едва могут найти место в щелях скал, все же в конце концов вырастают до такого размера, чтобы разорвать на части огромные скалы, опрокидывая утесы и обрывы силой своих самых минутных и нежных корней». Части скал, разрыхленные этими силами, полностью отделяются и переносятся на большое или меньшее расстояние потоками воды, а в более высоких регионах — силой ветров. В обрывах и утесах, которые были сформированы раскалыванием масс скал, осуществленным способом, описанным выше, разрыхленные части часто теряют свою стабильность; и, следуя направлению гравитации, падают на землю, эффект, который был также описан Сенекой в другом месте. «И не только вероятно», говорит он, «что скалы раскалываются на части своим простым весом, но также когда потоки воды переносятся через них, постоянная влажность работает в соединениях скалы и ежедневно забирает часть соединяющего вещества, и, если я могу так выразиться, истирает кожу, которой она содержится. В конце концов, в течение веков эта постепенная детриция столь сильно уменьшает поддерживающие части, что они больше не могут поддерживать вес. Тогда массы огромного размера падают вниз, и скала, кувыркаясь со своего древнего места, поглощает все, что лежит ниже». Сцепление некоторых скал, особенно глинистых, столь слабо, а их пористость столь велика, что их мельчайшие части впитывают воду и заметно размягчаются ею, эффект, который сильно поддерживается замерзанием воды. Это механическое изменение испытывается различными разновидностями обычной глины, сланцевой глины и некоторыми другими скалами.
Химические силы часто действуют совместно с механическими при разрушении горных пород, причем первые, химические, нередко завершают то, что было начато вторыми. Механические силы, изменяя лишь агрегатное состояние горных пород, могут дробить их части до определенного размера в зависимости от их различной природы; химические же силы, изменяя саму природу веществ, разрушают связь между мельчайшими частицами пород. Когда химическому воздействию предшествует механическое, оно значительно им облегчается. Последнее оказывает гораздо более общее воздействие, поскольку все горные породы подвержены его влиянию; химическое же разложение, напротив, действует лишь на некоторые породы и в них — только на определенные части. Химическое разложение горных пород осуществляется главным образом кислородом атмосферного воздуха и воды; однако мы также убеждены, что определенные тайнобрачные растения, тесно прикрепленные к поверхности камней, а именно лишайники, способствуют их разрушению.
Кислород воздуха и воды может воздействовать только на те составные части горных пород, которые обладают к нему большим сродством, такие как железо и сера, образующие пириты, оксидульное железо, оксидульное марганцевое соединение или те же вещества в смеси с землей или угольной кислотой, углем и битумом. Очень твердые и плотные массы пород, такие как зеленокаменные породы, которые нелегко поддаются воздействию другими средствами, иногда разъедаются в результате химического изменения содержащихся в них пиритов, превращающихся при этом в гидрат железа. В некоторых других породах, которые также легко разрушаются механическими агентами, например, в глинистом сланце, дезинтеграция значительно ускоряется разложением пиритов. Оксидульное железо полевого шпата обычно превращается при разложении в гидрат или охру. Карбонат железа, так же как и марганца, которые иногда встречаются в горных породах, например, в известняке, лишаются угольной кислоты вследствие окисления своих оснований. Уголь и битум, иногда содержащиеся в горных породах, например, в известняковых и глинистых, рассеиваются при контакте с воздухом, так что породы, первоначально имевшие темный цвет, теряют его и становятся белесыми. Вода как химический агент вносит столь значительный вклад в разложение определенных пород, что, будучи в чистом виде или в соединении с угольной кислотой, она растворяет их части, примерами чего служат гипс и известняк. В некоторых других минералах, например, в полевом шпате, наблюдается разделение составных частей, вызванное контактом с воздухом и водой, непосредственная причина которого до сих пор не обнаружена. Масса разлагается, ее пластинчатая структура превращается в землистую, щелочь, содержащаяся в полевом шпате, извлекается водой, и образуется минерал, которому китайцы дали название каолин и который пригоден для производства фарфора. В некоторых районах встречаются гранит и гнейс, полевой шпат которых разлагается таким образом во всей массе — обстоятельство, которое должно иметь большое значение для формирования плодородной почвы.