Во-вторых, подъем озера коррелирует по времени с увеличением притока рек, которое повсеместно отмечается мелиораторами, и логично отнести оба эти явления к одной и той же причине.
И, наконец, если бы поднятие могло объяснить увеличение размеров озера, оно все равно оказалось бы недостаточным для объяснения поддержания этих возросших размеров перед лицом испарения, которое ежегодно удаляет слой глубиной в несколько футов. Тот же компенсационный принцип, который ограничивает «ограниченные колебания», быстро восстановил бы равновесие между притоком и испарением, каким бы образом оно ни было нарушено.
КЛИМАТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ.
Принято считать, что это изменение представляет собой климатическое явление, и эта гипотеза гармонично объединяет увеличение водности рек с увеличением поверхности озера. Некоторые полагают, что климат округа претерпевает или претерпел необратимое изменение; другие же считают, что ряд колебаний около среднего состояния, характерный для любого климата, в данном случае привел к развитию влажной фазы исключительной степени и продолжительности. Последняя точка зрения была моей собственной до того, как я ознакомился с особенностями древней штормовой линии, но теперь она кажется мне несостоятельной. Крайне маловероятно, чтобы переменная поверхность испарения, которая в течение длительного периода имела предел своего расширения, не просто превысила этот предел, но и сохраняла аномальные размеры более десятилетия.
Гораздо более вероятно, что здесь находит свое проявление одно из тех постепенных изменений климата, масштаб которых показан геологией, а медлительность проиллюстрирована метеорологией. Наблюдаемое изменение кажется резким и даже скачкообразным; однако мы не можем быть в этом уверены, поскольку невозможно на основе записей всего за тридцать лет исключить ограниченные колебания. Вполне можно представить, что если бы такое исключение было произведено, остаточное изменение предстало бы в виде непрерывного и равномерного увеличения озера. Как бы то ни заслуживало внимания, определенная степень быстроты изменений здесь неизбежно присутствует, поскольку климатическое изменение, способное за десятилетие увеличить среднюю площадь испарения на одну шестую, не может быть чрезвычайно медленным. Если мы сможем определить, насколько значительное изменение потребуется, будет полезно сравнить его с изменениями, наблюдавшимися в других частях страны, и посмотреть, таков ли его масштаб, чтобы помешать его допущению.
Преобладающие ветры Юты имеют западное направление, и можно сказать в общем плане, что атмосфера водосборного бассейна Большого Соленого озера является частью воздушного потока, движущегося с запада на восток. Поскольку бассейн не имеет стока, осадки в виде дождя и снега в его пределах должны компенсироваться испарением. Воздушный поток должен в среднем поглощать такое же количество влаги, какое он выделяет. Часть влаги поглощается с поверхности суши, а часть — с водной поверхности, причем последняя происходит быстрее.
Если теперь равновесие нарушается повышенной влажностью поступающего воздуха, возникают два следствия. С одной стороны, количество осадков увеличивается, а с другой стороны, поскольку абсорбирующая способность воздуха снижается, скорость испарения уменьшается. В столь сухом климате количество осадков увеличивается в большей степени, чем влажность, а скорость испарения уменьшается в меньшей степени; при этом из увеличенного объема осадков большая доля собирается в водотоки и находит свой путь к озере. Этот водоем, имея увеличенный приток и сниженную скорость испарения, набирает объем и увеличивается в ширину до тех площади, пока испарение с прибавившейся водной глади не окажется достаточным для восстановления равновесия. Обращая внимание на тот факт, что озеро получает больший процент от общего объема осадков, чем раньше, и на тот факт, что скорость испарения в нем одновременно снижается, очевидно, что результирующее увеличение поверхности озера превышает пропорциональное увеличение осадков.
Следовательно, мы имеем основания предполагать, что увеличение влажности, достаточное для объяснения наблюдаемого увеличения размеров озера на 17 процентов, изменит количество осадков менее чем на 17 процентов. Фактическое изменение количества осадков невозможно оценить с какой-либо степенью точности, но на основе обзора имеющихся у меня данных я прихожу к мнению, что допущение в 10 процентов с большей вероятностью превысит реальное значение, чем окажется меньше него, в то время как допущение в 7 процентов находилось бы на грани возможности.
Количество осадков в некоторых других частях континента фиксировалось с такой степенью тщательности и в течение столь долгого периода, что это предоставляет базу для сравнения. В своем обсуждении осадков Соединенных Штатов мистер Шотт объединил станции по климатическим районам и вывел годовые средние значения для различных районов. Используя его таблицу на странице 154 (Smithsonian Contributions, No. 222) и ограничивая свое внимание результатами, полученными по пяти или более станциям, я выбираю следующие крайние случаи вариаций между средними годовыми осадками последовательных десятилетий. Район I включает морское побережье от штата Мэн до Виргинии, и записи охватывают пять или более станций с 1827 по 1867 год. С десятилетия 1831–1840 гг. по десятилетие 1841–1850 гг. количество осадков увеличилось на 6 процентов. Район II включает штат Нью-Йорк и прилегающие регионы и охватывает пять или более станций с 1830 по 1866 год. С десятилетия 1847–1856 гг. по десятилетие 1857–1866 гг. количество осадков увеличилось на 9 процентов. Район IV включает долину Огайо и прилегающие регионы и охватывает пять или более станций с 1837 по 1866 год. С десятилетия 1841–1850 гг. по десятилетие 1851–1860 гг. количество осадков уменьшилось на 8 процентов.
Таким образом, ситуация складывается так, что наилучшие сопоставимые районы и эпохи демонстрируют крайние колебания от десятилетия к десятилетию в пределах от 6 до 9 процентов, в то время как подъем Большого Соленого озера подразумевает колебание примерно в 10 процентов. Но прежде чем делать вывод о том, что гипотетическое колебание в Юте является экстраординарным, следует принять во внимание тот факт, что в сухом климате этого региона заданное изменение влажности приведет к относительно большому изменению осадков, в то время как идентичное изменение осадков, измеряемое в дюймах, приобретает преувеличенное значение при выражении его в процентах от небольшого общего количества осадков. Уделяя должное внимание этим соображениям, я прихожу к выводу, что предполагаемое увеличение осадков в Юте не имеет невероятной величины, и, следовательно, гипотезу, приписывающую подъем озера изменению климата, следует считать состоятельной. Из этого отнюдь не следует, что она доказана, и пока она опирается на предположение, истинность которого лишь возможна, но не установлена, она может претендовать лишь на предварительное признание.
Уместно добавить, что, поскольку я допускаю мысль об изменении климата, я делаю это, не связывая это изменение с какой-либо местной причиной. Часто утверждают, что обрабатываемые земли Юты «притягивают дождь»; или что молитвы религиозной общины, населяющей эту территорию, принесли воду их растущим посевам; или что телеграфные провода и железные дороги, опоясавшие страну, каким-то образом заставили электричество вызвать выпадение осадков; однако ни один из этих факторов не кажется состоятельным. Погода на земном шаре представляет собой сложное целое, каждая часть которого реагирует на каждую другую и каждая часть которого зависит от каждой другой. Погода в Юте является взаимозависимой частью целого и не может быть отнесена к своим причинам до тех пор, пока весь предмет не будет полностью освоен. Более простые и непосредственные метеорологические реакции были проанализированы настолько, что их результаты предсказываются ежедневно; но отдаленные источники наших ежедневных изменений, равно как и причины более крупных циклов изменений, все еще остаются вне нашего досягаемости. Хотя они выведены из сферы непознаваемого, они остаются в пределах сферы неизвестного.
ТЕОРИЯ АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ.
Единственная оставшаяся ценная теория — это теория, отстаиваемая профессором Пауэллом: о том, что эти явления следует приписывать изменению поверхности Земли под воздействием человека. Подъем озера и увеличение водности рек наблюдаются с момента заселения страны белым человеком, а кусты полыни на старой штормовой линии показывают, что в течение предыдущего периода этого столетия они не достигали такого масштаба. Они совпали по времени с расширением масштабов цивилизации; и поселенцы связывают эту идею с фактами как в деталях, так и в целом. Они неоднократно говорили мне, что везде и всегда, где основывалось поселение, через несколько лет следовало увеличение запаса воды, и эти утверждения подкреплялись столькими перечислениями деталей, что они кажутся заслуживающими внимания. Если они обоснованы, секрет этого изменения непременно обнаружится среди изменений, сопутствующих деятельности поселенца.
Аналогичные свидетельства были собраны профессором Сайрусом Томасом в 1869 году относительно увеличения запаса воды на западной окраине равнин, и в его отчете доктору Хайдену (страница 237 переиздания отчетов доктора Хайдена за 1867, 1868 и 1869 годы) приводится следующий вывод:
Все это, как мне кажется, должно привести к выводу, что с тех пор, как территория [Колорадо] начала заселяться, строиться поселкам и городам, обрабатываться фермам, открываться рудникам, а также прокладываться и использоваться дорогам, наблюдается постепенное увеличение влажности. Какова бы ни была причина, если только не предполагать существование цикла лет, в течение которого происходит увеличение, за которым последует соответствующее уменьшение, этот факт следует признать на основе накопившихся свидетельств. Поэтому я заявляю со всей твердостью своей убежденности, что это увеличение имеет постоянный, а не периодический характер, что оно началось в течение последних восьми лет, что оно каким-то образом связано с заселением страны и что по мере роста населения влажность будет увеличиваться.
Несмотря на уверенность выводов профессора Томаса, он, судя по всему, пришел к ним сскоком, поскольку он не делает никаких попыток проанализировать влияние цивилизованного человека на природу, к которому он апеллирует. Прежде чем принять его результаты, необходимо будет выяснить, каким именно образом белый человек изменил условия, управляющие водными ресурсами.
Для облегчения этого исследования будет предпринята попытка придать новую и более удобную форму выражению объема изменений, которые необходимо объяснить в бассейне Большого Соленого озера.
Приток в озеро поступает главным образом из трех рек и поддается весьма точному определению. Тщательные измерения еще не проводились, но было выполнено по одному измерению для каждой реки и малого водотока, и на их основе можно составить приблизительную оценку. Реки Бэр и Уэбер были измерены в октябре 1877 года, и по аналогии с другими реками, а также по характеристикам речных русл я прихожу к заключению, что средний объем реки Бэр за год вдвое превышал ее объем на момент измерения, а объем Уэбера — в четыре раза. Средний сток Иордана можно оценить с большим доверием по причинам, которые будут изложены в следующей главе. «Поставка из других источников», упомянутая в таблице, включает все ручьи, стекающие с гор Уосатч между Дрейпером и Хэмпденом, а также реку Малад, ручей Блю-Крик, ручейки долин Скалл и Туэле и цепочку источников, опоясывающих озеро.
Rivers, etc.Measured volume in feet per second.Estimated mean volume in feet per second. Bear River, measured October 4, 1877, at Hampden Bridge 2,600 5,200 Weber River, measured October 11, near Ogden 500 2,000 Jordan River, measured July 8, near Draper 1,275 1,000 Supply from other sources — 1,800 Total — 10,000 Deduct the water used in irrigation — 600 Remainder — 9,400
Полученный результат выражает средний приток в озеро в 1877 году и, вероятно, имеет погрешность не более 25 процентов. Общий приток за год был бы достаточен, чтобы покрыть озеро слоем глубиной 60 дюймов. В том же году (или с октября 1876 по октябрь 1877 года) уровень озера понизился на 6¹⁄₂ дюйма, что показывает, что потеря от испарения была настолько же больше прироста за счет притока. Таким образом, общее годовое испарение притекающей воды можно предварительно оценить в 66¹⁄₂ дюйма. Если мы добавим к этому дождь и снег, выпадающие на озеро, мы получим общее годовое испарение воды на уровне около 80 дюймов; однако для текущей цели будет удобнее рассматривать первую цифру.
Площадь бассейна Соленого озера составляет около 28 500 квадратных миль. Западная часть площадью 12 500 миль не дает воды в озеро, отдавая все свои осадки на испарение в собственных пределах. Оставшиеся 16 000 миль включают как равнины, так и горы, и их вклад неравномерен. Чтобы обеспечить поступление 66¹⁄₂ дюймов ежегодно на всю площадь озера (2125 миль), они должны давать слой воды со средней толщиной 8,83 дюйма. В прежние времена, когда озеро имело площадь всего 1820 миль, отдача с той же площади составляла 7,43 дюйма. Увеличение с 7,43 до 8,83, или прибавление 1 дюйма и 4 десятых к среднему стоку района, и представляет собой явление, которое требует объяснения.
Вся вода, выпадающая в пределах района в виде дождя или снега, в конечном счете возвращается в воздух, но разные ее порции возвращаются по-разному. Часть снега тает, а часть испаряется без таяния. Часть растаявшего снега и дождя поглощается растительностью и почвой, а затем вновь поглощается воздухом; другая часть стекает с поверхности ручейками, а третья часть просачивается в нижележащие формации и впоследствии выходит на поверхность в виде родников. Реки, берущие начало из родников и ручейков, снова разделяются. Часть воды испаряется с поверхностей рек и пресноводных озер, прерывающих их течение. Другая часть проникает в близлежащие пористые грунты и либо встречается в них с воздухом, которым медленно поглощается, либо настолько насыщает их, что образует болота, с поверхности которых идет быстрое испарение. Остальная часть стекает в Большое Соленое озеро и со временем испаряется с его поверхности. Меньшая часть осадков попадает в озеро; большая перехватывается по пути и возвращается в воздух. Все, что человек сделал для расчистки путей для текущей воды, уменьшило местное испарение и помогло наполнить озеро. Все, что он сделал для увеличения местного испарения, способствовало обмелению озера.
Белый человек изменил условия дренажа: во-первых, путем обработки почвы; во-вторых, путем выпаса стад; и, в-третьих, путем вырубки деревьев.
1. Вспахивая землю, фермер сделал ее более пористой и впитывающей, так что меньший процент проходящего ливня стекает поверхностно. Он уничтожил естественную растительность и заменил ее другой, которая может как увеличивать, так и не увеличивать местное испарение; но это имеет небольшое значение, поскольку его деятельность велась на пологих склонах, которые в своем естественном состоянии вносили очень незначительный вклад в сток рек. Большее значение имеет то, что он отвел воду, уже собравшуюся в водотоки, и для целей ирригации широко распределил ее по земле, откуда она поглощается воздухом. Таким образом он уменьшил приток в озеро.
Побочным эффектом ирригационных работ стало то, что называют «раскрытием» родников. Небольшие родники склонны образовывать топи, с которых испаряется много воды, и было обнаружено, что путем прокладки канав через них воду можно вместо этого собрать в ручьи. Водотоки, спасенные таким образом от местного рассеивания, в течение нескольких месяцев года расходуются на орошение, но в остальное время идут на пополнение рек, и общая тенденция этой работы заключается в увеличении притока в озеро. Аналогичный и, вероятно, больший результат был достигнут разрушением бобровых плотин. В своем естественном состоянии каждый водоток, не подверженный сильным паводкам, был запружен бобрами от края до края. Поверхность его вод значительно расширилась, а поймы превратились в болота. Мелиоратор разрушил плотины и осушил болота.
Есть несколько местностей, где к осушению прибегали для мелиорации влажных сенокосных земель, и эта работа оказывает такое же влияние на сток в озеро.
2. Площадь, затронутая выпасом скота, гораздо больше площади, затронутой земледелием. Крупный рогатый скот, лошади и овцы бродили по всем долинам и по всем горам. На обширных территориях они уничтожили естественные травы, и повсеместно они их сократили. Там, где некогда дождевая вода запутывалась в сети растительности и удерживалась от собирания в ручейки, теперь имеется лишь разреженный травостой из кустарников, не представляющих никаких препятствий. Там, где некогда осенние снега ложились на непроводящий мат из сена и растрачивались на испарение до тех пор, пока солнце не растапливало их, теперь они падают на обнаженную землю и тают немедленно от ее тепла.
Вытаптывание множеством ног у заболоченных родников уплотняет губчатый перегной и делает его водонепроницаемым. Вода больше не может просачиваться и убегает ручьями. Пористые русла ручейков точно так же вытаптываются и превращаются в грязь ногами скота, и большая часть воды, которая раньше уходила в землю по пути, теперь уносится вперед.
Всеми этими способами стада способствуют увеличению притока в озеро, и нет, пожалуй, ни одного способа, которым они уменьшили бы его.
3. Вырубка деревьев на пиломатериалы, материалы для изгородей и топливо дополнительно увеличила водность рек. Удаление листвы позволяет той части дождей и снега, которая раньше задерживалась ею и испарялась, достигать земли, и некоторая ее часть поступает в водотоки. Снежные залежи, которые раньше находились в тени, теперь открыты солнцу, и их таяние ускоряется настолько, что относительно небольшая доля их содержимого растрачивается ветром. Более того, то, что тает, тает быстрее, и большая доля этого объема превращается в ручейки.
В целом оказывается, что белый человек заставляет больший процент осадков в виде снега таять и меньший процент испаряться напрямую. Это вытекает из уничтожения деревьев и трав. Сокращая количество растительности, он обеспечивает более свободный сток воды от дождей и тающего снега и направляет больший ее процент в водотоки, в то время как меньший процент достигает воздуха путем испарения из почвы. Вытаптыванием скота он уменьшает утечку в мелких водных артериях и сохраняет собранные там водотоки. Тем же путем и прокладкой осушительных канав он осушает болота и тем самым увеличивает водность рек. Всеми этими способами он увеличивает отток с суши и приток в озеро. Он уменьшает приток в заметной степени только посредством ирригации.