ГЛАВА X. Температура почвы.

Температура почвы очень важный географический фактор. Кроме сказаннаго на стр. 25-ой о значении теплоты вообще, упомянем еще, что деятельность корней зависит от теплоты почем и увеличивается по мере повышения температуры до известнаго оптимума. Растете, находящееся в насыщенной водой почве, может увянуть, если температура ея опустится ниже известных пределов, что объясняется тем, что корни не способны поглощать воду при столь низкой температуре. Растение может также замерзнуть при низкой температуре почвы, несмотря на то, что оно в состоянии вынести без вреда для себя гораздо более низкую температуру воздуха. Бук, дуб, ясень в состоянии вынести тем. в -25 град., но их более нежные корни замерзают уже при -13 до -16 град. (Mohl). Некоторыя места на высоких горах и в полярных странах несомненно были бы лишены растительности, если бы не существовало в почве теплоты, которая местами бываеть значительно выше теплоты воздуха. Измерения температуры поверхностных слоев почвы в названных странах были сделаны Saussure'ом, братьями Schlagintweit, John Ваll'ем и др.

Теплота почвы несомненно является причиной многочисленных географических особенностей. Разница в теплоте почвы способна будто вызвать перемещение растительных зон в Альпах, напр. вызвать появление кустарников Pinus montana, Picea excelsa и Larix decidua ниже высокоствольных лесов (Krasan).

Формирующая роль почвенной теплоты мало известна. Vesque (I), однако, доказал опытным путем, что высокая температура почвы вызывает обильное образование растительных соков (образование коротких и толстых корней, стеблей и листьев), что обусловливается, быть может, страданием корневой деятельности вследствие высокой температуры. Prillieux пришел также к убеждению, что высокая температура почвы вызывает образование клубней. Таким образом становится ясным, почему толстянковыя растения произрастают часто на скалах, между камнями и вообще на легко нагреваемой почве.

Карликовый рост, быть может, появляется под влиянием низкой почвенной температуры, благодаря которой уменьшается количество поглощенной корнями воды и, вместе с тем, растворенной в ней минеральной пищи. Это обстоятельство вероятно принимает также участие в развитии карликовой растительности в приледниковых местностях. Уже на странице З3-ой было упомянуто, что разнотеплая (гетеротермическая) почва вызывает образование лежачих побегов, располагающихся розеткообразно, между тем как на гомотермической почве произрастают ровныя, высокия растения, что доказал Krasan для Pinus, Juniperus, Asperula longiflora и др. Гетеротермическая почва вызывает появление голубоватаго налета на разных частях побегов, сокращает время развития и т. д., и ведет, таким образом, иногда к распадению вида на несколько новых.

Главные источники почвенной теплоты следующие: 1) теплота солнца; 2) немаловажную роль играет по Krasan'y собственная теплота земли. Кроме того могут оказывать некоторое влияние: 3) поглощение паров воды парами почвы и 4) химические процессы в почве (главным образом гниение). Эти процессы приобретают особенное значение в холодных странах.

Для нагревания почвы, а следовательно и для жизни растений, имеют большое значение деятели, препятствующие или благоприятствующие охлаждению (лучеиспускание, испарение, теплопроводность и т. д.), а также и другие деятели, о которых мы упомянем вкратце. Из них разобранные в 1-3 отделах, относятся к теплоте солнечной, а остальные собственно к почвенной.

1) Доступность солнечной теплоты. В полярных странах непосредственное солнечное освещение играет выдающуюся роль, на что указывает распределение растительных сообществ в этих странах. Согревание почвы играет тут большую роль, чем согревание воздуха (стр. 34).

2) Угол падения солнечных лучей. Чем ближе к прямому угол падения солнечных лучей, тем больше согревающее действие их (оно пропорционально косинусу угла падения). В этом отношении оказывают влияние географическая широта местности, а также угол и направление наклона местности (Expositio). В наших широтах самыми теплыми являются SW-S- и SE - склоны, самыми холодными NE-, N-, и NW-. Упомянутыя в 1 и 2 условия вызывают большое разнообразие в распределении растительных сообществ, независимо от географической широты. Можно наблюдать, напр. не только в Гренландии, что южные склоны горных кряжей, покрытые ксерофильной растительностью, могут быть сожженными солнцем, между тем как северные склоны, орошаемые летом водой из медленно тающих ледников, в тоже самое время покрыты свежим, густым ковром мхов, между которыми попадаются также отдельныя цветковыя растения. (Warming, V). На побережьях Средиземнаго моря точно также можно наблюдать, на южных склонах горных кряжей, ксерофильную растительность с характерными формами и ранним временем цветения, достигающую значительнаго вертикальнаго распространения, между тем как среднеевропейская растительность с более длинным периодом развития придает характерный отпечаток более холодным северным склонам гор (Flahault, III). Даже вблизи экватора, напр. в Венецуеле, можно наблюдать такое же резкое различие между южным и северным склонами гор. В Каракасе встречаются неглубокия, направленныя с востока на запад эрозионныя долины или складки, южные склоны которых до того бедны растительностью, что колорит местности обусловливается исключительно красными глинами почвы, между тем как северный склон покрыть бывает более густой и высокой растительностью.

Прибавим еще, что снеговая линия может лежать на северном и южном склонах гор на весьма различной высоте, и что вертикальное распределение многих растительных видов часто находится в зависимости от направления наклона местности, напр. предел распространения бука в Альпах; высота его распространения в южной Баварии по Sendtner'y достигает самой значительной величины на SE, и самой малой на NW склоне. Границы распространения различных видов поднимаются вообще гораздо выше на южном склоне гор, чем на северном (напр. в Пиренеях по Bonnier). Сказаннаго достаточно, чтобы показать, что теплота, в данном случае почвенная теплота, зависит от вышеуказанных условий (ее нельзя однако разсматривать отдельно от теплоты воздуха и освещения).

3) Продолжительность освещения весьма различна в тропических и в полярных странах, особенно в отношении распределения света по временам года.

4) Химический состав почвы. Теплоемкость почвы бывает различна в зависимости от химическаго состава почвы. Легче всего согревается кварцевый песок, труднее всего торфянистая почва. Известковый песок, глина и др. занимают среднее место. Теплоемкость кварцеваго песка равняется 0,2, торфа почти 0,5 (вода = 1).

5) Цвет почвы. Темных цветов почва при одних и тех же условиях согревается легче и сильнее, чем почва окрашенная в более светлые цвета. Humboldt нашел, что черный базальтовый песок на острове Грациоза был нагрет до 51,2 град., между тем как кварцевый песок при тех же самых условиях имел температуру лишь в 40 град. Обратное имеет место при лучеиспускании: темноцветная почва ночью охлаждается быстрее, чем почва более светлаго цвета, но не делается более холодной, чем вторая.

6) Пористость почвы. Очень пористая, кремнистая почва (гетеротермическая почва по Krasan'y) быстро поглощает солнечную теплоту и сильно нагревается с поверхности, но она также быстро теряет теплоту путем лучеиспускания. Богатая воздухом почва плохо проводит теплоту, тем хуже, чем богаче воздухом, т. к. воздух плохой проводник теплоты. Плотная почва хорошо проводит теплоту. Скалистая почва обладает лучшей и более равномерной теплопроводностью (гомотермическая почва, Krasan), причем скорость, с которой распространяется в почве теплота, находится в зависимости от вида каменистой породы. Напр. известняки Карста превосходные проводники теплоты, что обусловливается их равномерно - плотным строением и отсутствием в них влаги. Дальше, хорошими проводниками теплоты являются гранит, базальт и другия кристалическия горныя породы. Гетеротермическия почвы подвергаются большим колебаниям температуры: теплота летом проникает в почву на менее значительную глубину и быстрее уходит зимой.

7) Богатство почвы водою оказывает самое большое влияние на ея температуру, так как при нагревании и испарении воды происходит поглощение теплоты. Вода имеет гораздо большую теплоемкость, чем разные виды почвы. Чем больше воды содержит почва, тем она холоднее; сухая почва легче согревается, чем влажная, но почва богатая водой дольше удерживает теплоту, вследствие чего, осенью, сырая почва бывает теплее сухой почвы. Песчаная почва "тепла", потому что она быстро теряет воду и быстро нагревается, глинистая почва - холодна. Богатая водой почва лучше проводить воду в подпочву, чем сухая. Все эти обстоятельства оказывают большое влияние на время появления растительности весной.

Мерзлая почва (мерзлота), встречающаяся в полярных странах на большей или меньшей глубине под поверхностью, а в торфяных болотах наблюдавшаяся даже в Архангельской губ. (Мезенский у.) и в горах Норвегии, играет в растительном мире естественно значительную роль, частью потому, что она, подобно скалистой почве, заставляет корни растений уклоняться в сторону (быть может вследствие термотропичности корней), отчасти же потому, что холод замедляет деятельность корней.

8) Характер растительности влияет на температуру почвы, главным образом на ея плотность. Она препяствует прямому нагреванию почвы и оказывает влияние на испарение и лучеиспускание (ср. 9. и 16. главы).

9) Собственная теплота земли. Следующее предположение Krasan'a заслуживает внимания. Он думает, что на растительный мир оказывает влияние не непосредственная теплота солнца, а собственная теплота земли, и что без собственной теплоты земли органическия существа, такия какия живут теперь, не могли бы существовать. Но собственная теплота земли влияет не везде равномерно; ея влияние находится в зависимости от физических свойств почвы и, главным образом, от теплопроводности и теплоиспускания. В этом отношении, напр. между известковой скалой и рыхлым песком будет большая разница: первая почва отличается хорошей теплопроводностью и малым лучеиспусканием, вторая обладает как раз противоположными свойствами. Рельеф поверхности также имеет значение; острая и изрезанная горная масса больше отдает теплоты, чем равнины или связная, компактная горная масса. Это может оказать существенное влияние на вертикальное распределение растительных видов. Образование горных пустошей в юго-восточных известковых Альпах Krasan считает возможным объяснять исключительно условиями температуры почвы; оне приурочены к доломитовым пескам и осыпям. Мощность верхних слоев почвы играет тут также известную роль.

В заключение упомянем еще, что у Цвиккау благодаря теплоте, производимой медленно горящим углем, удалось культивировать на вольном воздухе субтропическия растения.

Что касается отношения теплоты воздуха к почвенной теплоте, то заметим, что в наиболее жаркое время дня температура поверхности почвы часто значительно превышает температуру воздуха; ночью наблюдается обратное. В холодное время года температура почвы в среднем выше температуры воздуха, т. к. почва более энергично поглощает теплоту. В поверхностных слоях почвы колебания температуры могут быть весьма значительны, гораздо значительнее, чем в более глубоких слоях. Колебания эти совсем прекращаются на известной глубине, где царит постоянная температура - средняя температура местности (в Дании она равна 7,4 град. на глубине 25 м).