Эволюция и динамика геосистем

Динамика в отличие от эволюции проявляется в пределах определенной структуры геосистемы. Между понятиями “динамика” и “структура” существует непосредственная связь – они взаимообусловлены. С другой стороны, по трактовке некоторых философов, структура – это инвариантный аспект системы. Если следовать этой формуле, то структура геосистемы и есть инвариантное начало. Динамика проявляется в рамках определенного “кадра” в эволюционном ряду развития геосистемы. Последний можно для образности сравнить с кинематографической лентой. Каждый кадр такой ленты соответствует определенному инварианту и содержит некое множество переменных структур. Переход одного инварианта в другой (смена кадра) – это уже проявление эволюционного развития природной среды, для которого динамические явления представляют одну из движущих сил. Ландшафтной сфере свойственно множество динамических состояний, полную типизацию которых в настоящее время мы еще можем предложить. Все же рационально отличить два вида состояний: 1) эквифинальное 2) переменное. К эквифиальным геосистемам относится коренные, условно-коренные и квази (ложно) коренные. Коренные геосистемы – это устойчивые геомеры и геохоры с прочно установившимися внутрисистемными и внешними связями. Это понятие соответствует общеизвестному представлению о климаксе, или заключительном природном комплексе. Условнокоренные геосистемы обычно близки к коренным и отличаются от последних лишь тем, что за недостатком времени еще не пришли в равновесие как внутри себя, так и с внешней средой. Растительность условнокоренных геосистем соответствует понятию плезиоклимакса по Г. Госсену (Gausse, 1954) или потенциальной растительности по Р. Тюксену (uxe, 1957). Квазикоренные геосистемы по сравнению с коренными видоизменены в результате гипертрафии или гипотрофии одного из компанентов системы (например, избытка влаги и недостатка кислорода на торфяных болотах, скопления солей в грунтах солончаках и прочие). Все геосистемы эквифинального вида – коренные, условнокоренные и квазикоренные – представляют собой своего рода материнские ядра многочисленных серийных геосистем, ряды которых исходят от эквифинала, когда сукцессия начинает прогрессировать, и всходят к нему, когда коренное (или условно-, или квази-) состояние начинает восстанавливаться. Природа серийных рядов во многом зависит от причин, вызвавших отклонение от эквифинального состояния, выявление которых нередко представляет трудность. Различного типа факторальные, динамические и прочие ряды серийных геосистем соответствуют сукцессионным рядам в понимание экологов, они заключают серию сменяющих друг друга состояний в ходе спонтанного развития или в результате воздействия человека. Каждой геосистеме свойственны ритмы изменчивые по годам, они входят в понятия ее состояния и должны учитываться при его определении. Состояние геосистемы – это не моментальный снимок геосистемы; оно может выявляться в интервале, например около 10 лет, если при этом не действуют какие – либо обстоятельства, удлиняющие или укорачивающие этот срок. Необходимо иметь в виду, что в любое время сколько – нибудь значительный участок ландшафтной сферы состоит из многих разнокачественных геосистем – не только по морфологическим и функциональным особенностям, но и по динамическому состоянию.

Разным эпифациям свойственна различная интенсивность динамических процессов. Они характеризуются разнообразием производных структур и разной скоростью их трансформации. При обработке и систематизации полевых материалов может быть использована, наряду с другими приемами, теория графов, обеспечивающая наглядность и геометрический подход к пониманию динамического состояния геосистем. Построение графа осуществляется следующим образом: коренную фацию изображают в центре ряда сукцессии, как материнское ядро эпифации. Вершины графов обозначают переменные состояния фации (рис.). Такой граф эпифации представляет в настоящее время наилучший способ информации о ее динамическом состоянии (Сачава, 1978). Граф, отображающий структурно – динамические связи в пределах эпифации, должен строиться на основе хорошо обработанного и обобщенного материала полевых наблюдений. Эпигеомы, их группы и классы. Группа эпифаций представляет собою еще более сложную динамическую полисистему, чем эпифация. Это относится и к последующей геперализации групп фаций в классы фаций и далее - в геомы. Понятие об эпигеомах еще должно разрабатываться, но оно может использоваться уже сейчас при современных классификационных построениях. Переменные состояния геосистем, относящихся к одному геому (эпигеому), - это переменные состояния фации, при надлежащих к группам и классам, входящим в состав геома. Таким образом, представление об эпигеоме получается в результате обобщения данных топологического порядка (полевых исследований и крупномасштабных карт) в процессе последовательной и поэтапной геперализации эпифаций (Сачава, 1978). Эпигеом имеет узловое значение и в классификации геомеров регионального порядка. Все выше его стоящие подразделения природной среды представляют объединение эпиогемов. От правильности выделения эпигеомов зависит стройность всей классификационной системы региональных геомеров. Эпигеомы позволяют получить общее впечатление о разнообразии ландшафтной сферы больших территорий. Вся природа укладывается в группы эпигеомов, заключающих коренные, условнокоренные, многочисленные квазикоренные группы и классы фаций. Сюда же относятся многочисленные серийные геосистемы, а также возделываемые и используемые под промышленное строительство земли, о ландшафтной принадлежности которых мы можем судить по их инварианту. Классификация геосистем с учетом их динамического состояния. Возможно судить классификацию не геомеров, а эпигеомеров, но она будет не достаточно действенна. Большое значение имеет классификация геомеров, где коренной фации или коренному геомеру подчинены хотя бы главнейшие динамические ряды. Однако, этого в ряде случаев бывает недостаточно. Нередко отнасительно устойчивые производные или преобразованные геосистемы, например междуречные луга в лесной зоне, имеют специальный итерес, и их систематизация практически необходима. Тогда встает вопрос о вспомогательных классификациях динамически неустойчивых систем. Эти классификации должны быть строго целевыми, но по возможности построенными так, чтобы связь классифицируемых производных геосистем с их эквифинальными фиксировалась бы тем или иным способом.

Для сверх срочного и долгосрочного прогнозов восстанавливают развитие природной среды за время от нескольких десятков лет до тысячелетий и используют палеоботанические палеофаунистические методы, например метод спорово-пыльцевого анализа современных почв. Этот метод позволяет восстановить картину природы и фазы ее развития за время формирования современных почв. Для определений прошлых тенденций развития ландшафта за более короткие сроки применяют палеогляциологический, депдрохронологический, лихенометрический методы. Палеогляциологический метод основан на исследовании ледников – естественных аккумуляторов атмосферных осадков. По ним можно судить о естественном и антропогенном загрязнении среды за значительный период времени. Анализ содержания пыли в годовых слоях ледников позволяет также определять тенденции изменения в составе приземных слоев воздуха и прогнозировать по этим данным возможный ход развития естественного и антропогенного загрязнения атмосферы. Депдрохронологический метод основан на измерении роста древесных пород с большим жизненным циклом, который отражает внутрисезонные и многолетние климатические изменения за несколько сотен лет. При этом изменяется главным образом радиальный прирост древостоя. Отражая динамику фитомассы лесных комплексов, он служит показателем их состояния. По радикальным приростам могут устанавливаться эктраполяционные прогностические ритмы и тенденции развития природной среды. Например, для Дальнего Востока получены депдрохронологические ряды за последние 500 лет для кедра корейского, тиса остроконечного и деревьев других пород. Ряды отражают цикличность, близкую к цекличности солнечной активности, цикличность с длиной волны 5-6, 9-15, 20-28, 30-40, 80-100 лет. Для прогнозирования на еще боле короткие сроки и небольшие площади можно использовать лихенометрический метод, который (как и депдрохропологический) не является собственно полеогеографическим методом. Этот метод основан на изучении лишайников (скорости их роста, размеров, проективного покрытия, видового разнообразия) испытывающих влияние загрязнителей. Прогнозирование изменений природной среды в сфере воздействия крупных промышленных объектов (на примере КАТЭКа). Прогнозирование изменений природжной среды в сфере воздействия промышленных объектов по характеру и методам исследований может быть комплексным и отраслевым. Комплексное прогнозирование подразумевает изучение сочетания промышленных объектов разных отраслей. Обычно оно связано с очень крупными промышленными узлами. Отраслевой подход основан на выделении из суммы промышленных объектов лишь одной отрасли и оценки ее воздействия на природную среду. Сильное воздействие на природную среду оказывают и будут оказывать предприятия черной и цветной металлургии, нефтехимии, электроэнергетики и другие. До начала прогнозирования нужна информация о тенденциях развития природной среды, а также современном состоянии и планах развития хозяйства региона, в частности о размещении промышленных объектов, их будущих объемах, технологии и ее воздействии на природу. В большинстве случаев сложность размещения крупных промышленных предприятий определяется высокой материалоемкостью их производства, потребностью в энергии и воде, а также степенью экологичности и технологии. (Звонков Т.В., 19) Между природными и промышленными блоками многих геотехнических систем главные связи осуществляются через воздушные и водные каналы, поэтому главные объекты прогнозирования это состояние воздуха и воды.

Во-первых, по линии так называемой альтернативной модели эволюции (К. Уоддингтон, К. Халквег, К. Хугер и др.) и, во-вторых, по линии синергетического подхода. К. Уоддингтон и его сторонники считали, что их взгляд на эволюцию дает возможность понять, как такие высокоструктурированные системы, как живые организмы, или концептуальные системы, могут посредством управляющих воздействий самоорганизовываться и создавать устойчивый динамический порядок. В свете этого становится более убедительной аналогия между биологической и эпистемологической эволюцией, чем модели развития научного знания, опирающиеся на традиционную теорию эволюции. Синергетический подход сегодня становится все более перспективным и распространенным, во-первых, потому, что 58 идея самоорганизации лежит в основе прогрессивной эволюции, которая характеризуется возникновением все более сложных и иерархически организованных систем; во-вторых, она позволяет лучше учитывать воздействие социальной среды на развитие научного познания; в-третьих, такой подход свободен от малообоснованного метода "проб и ошибок" в качестве средства решения научных проблем. (Подробнее о синергетике см. гл. III,  6.) В истории науки существует два крайних подхода к анализу динамики, развития научного знания и механизмов этого развития. Кумулятивизм (от лат. cumula - увеличение, скопление) считает, что развитие знания происходит путем постепенного добавления новых положений к накопленной сумме знаний