Учение о геосистемах: объект физической географии, логические основы и методы моделирования

Тип работы: Материал
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 23 страниц
В избранное:

Сочава Виктор Борисович, Учение о геосистемах. - Новосибирск: Наука, 1975. - 39 с.

УЧЕНИЕ О ГЕОСИСТЕМАХ

1. К постановке вопроса

Со времени V съезда Географического общества СССР (1970 г. ) внимание к концепции геосистем в разных странах заметно усилилось. При этом некоторые авторы рассматривают ее как основополагающую в современной физической географии [Исаченко, 1971; Дьяконов, 1974; Chorley, 1971; Chorley, Kennedy, 1971; Hidore, 1974; Schmidt, 1974] . Симпозиум, имевший место в 1975 г. в Иркутске на III Всесоюзном совещании по прикладной географии, отчетливо показал, что учение о геосистемах в состоянии играть конструктивную роль в решении ряда прикладных вопросов, где требуется участие географа. Физическая география, опираясь на системные принципы, может занять прочные позиции в современной прикладной географии, лежащей в основе планирования социально-экономического развития страны и проектирования мероприятий по освоению и переустройству ее территорий.
Не меньшее значение имеет системная парадигма для фундаментальных разделов физической географии и для правильного понимания взаимоотношений ее с отраслевыми природно-географическими дисциплинами. Это нужно принять во внимание, поскольку оно неизбежно должно повлиять на ориентацию научно-исследовательских работ по физической географии. Имея свой собственный весьма мало изученный объект (геосистемы всех размерностей), физическая география освобождается от необходимости вторгаться в сферу частных географических дисциплин. При современных условиях она должна изучать не компоненты природы, а связь между ними, не ограничиваться морфологией ландшафта и его подразделений, а вдаваться в изучение их динамики, функциональной структуры, порядка связей и т. д.
Учение о геосистемах обязывает нас внести коррективы в популяризацию географических знаний и в программы школьной географии. За рубежом П. Какела и Р. Христоферсон [Kakela, Christopherson, 1972] сделали это только частично. У нас в стране в школьной географии и в области энциклопедических знаний этот вопрос пока обходят молчанием.
При таких условиях постановка вопроса о логических основах учения о геосистемах, об изменениях, с ним связанных, в содержании физической географии, а также перспективах применения ее данных на практике представляется своевременной.
Автор стремился хотя бы упомянуть основные (в том числе нерешенные и проблематичные) вопросы, касающиеся учения о геосистемах, с тем чтобы привлечь к ним внимание и провизорно наметить абрис перспективной тематики по физической географии в ее современном понимании.
Со времен Михаила Ломоносова (1711-1765) и Иммануила Канта (1724-1804) представление о содержании физической географии изменялось неоднократно в соответствии с эволюцией наук о Земле и Космосе и прогрессирующим развитием общей методологии. Гибкость научных концепций - показатель их жизненности.
Признание учения о геосистемах стержнем современной физической географии (без ее прежних разделов, нашедших самостоятельное место в цикле наук о Земле) не должно вызывать сомнений и колебаний, так как оно вполне закономерно и в состоянии обеспечить дальнейший прогресс нашей науки.

2. Объект физической географии в свете учения о геосистемах

Концепция геосистем позволяет по-новому сформулировать объекты исследования физикогеографа, ясно обозначить их содержание, отличное от такового частных географических дисциплин. Она порождает новую точку роста нашей науки и расширяет перспективы практического использования ее результатов.
Сформулируем основную проблематику учения о геосистемах, характеризующую современные узловые задачи физической географии.
Моделирование геосистем на основе их спонтанной и антропогенной динамики и соответствующего им интегрального природного режима.
Анализ аксиом и других положений специальной теории геосистем как части общей теории (метатеории) систем.
Поиски рациональных приемов количественной оценки геосистем и ландшафтообразующих процессов, в частности математического аппарата, пригодного для их описания.
Системный анализ пространственных связей в географической оболочке на планетарном, региональном и топологическом уровнях.
Исследование пространственно-временного состояния геосистем и создание их графических моделей, в первую очередь карт среды в связи с проблемами ее охраны и оптимизации.
Изучение влияния социально-экономических факторов на природную среду и прогнозирование геосистем будущего.
Географическая экспертиза проектов комплексного использования и охраны географической среды.
Подбор, переработка и систематизация природно-страноведческой информации для учебных и справочных целей.
Названные проблемы не исчерпывают всего круга задач физической географии, но они характеризуют основное ее содержание, отличное от такового отраслевых географических проблем. Некоторые из них (метеорология, гидрология) давно обособились и отошли от физической географии; другие (геоморфология, палеогеография) начали обособляться позднее и до последнего времени не до конца размежевали с физической географией сферу деятельности.
Как учение о геосистемах физическая география не поглощает ни одной отраслевой географической дисциплины, а имеет с ними некоторые общие проблемы, касающиеся порядка связей компонентов геосистемы, основывается на их данных, но ни в коем случае не подменяет их и сама не может быть заменена ими.
Не представляя суперсинтеза даже части географических наук, изучающих природу, из отраслевых географических дисциплин она черпает только отдельные разделы, в основном решает комплексные географические проблемы. Более специализированные функции физической географии такого рода приобретают особое значение в настоящее время в связи с прогнозированием геосистем будущего, исследованиями, направленными на защиту среды обитания.
Физическая география непосредственно соприкасается с вопросами географии населения и учения о территориально-производственных системах. Обремененная в прошлом гидрологическими, геоморфологическими и прочими непрерывно усложнявшимися отраслевыми проблемами, она невольно отрывалась от своей основной концепции - связи природы с человеческим обществом. В современном понимании физическая география имеет отношение преимущественно к аспектам природной среды, ориентированным на человека, к прямым и обратным связям, которые при этом возникают. Эти связи входят в сложную системную организацию и проникают в экономическую и социальную сферы.
С учетом сказанного концепция геосистем приобретает особое значение; она обеспечивает четкость границ физической географии с другими географическими дисциплинами и одновременно определяет сущность физико-географических исследований и место их в географии в целом.
Все изложенное имеет отношение к "переднему краю" физической географии, ее основному содержанию, питающему науку как таковую и оправдывающему ее суверенитет.
Содержание курсов физической географии, особенно в специальных вузах, и тематики физико-географических разделов в страноведческих описаниях могут иметь и несколько иной объем, заключая помимо собственно физико-географических данных и вопросы, относящиеся к частным наукам о Земле.

3. Геосистема - природное явление

Приходится еще раз ставить вопрос о том, что геосистема - природное образование, развивающееся по законам, действующим прежде всего в географической сфере. Так понимают ее многие авторы в СССР и за рубежом. Только такого рода геосистемы изучаются в натуре, и результаты этого изучения публикуются. Другие трактовки геосистемы пока представляют умозрительную конструкцию, понятия о которой к тому же крайне фрагментарно сформулированы.
Хотя геосистемы - природные явления, но при их изучении в словесном и математическом описаниях принимаются во внимание все экономические и социальные факторы, влияющие на структуру и пространственные особенности. Модели и графы геосистем отражают экономические и социальные параметры, воздействующие на главнейшие связи внутри геосистемы.
В первую очередь это касается ландшафтов, значительно измененных человеком. Антропогенные влияния сказываются на ряде природных составляющих геосистемы (изменения влажности и солевого режима почв, деформация растительности, загрязнение воздушного бассейна) . Все эти показатели определяют переменное состояние геосистемы по отношению к коренной структуре и отражаются в ее модели. Так называемые антропогенные ландшафты есть не что иное, как переменные состояния коренных природных геосистем и относятся к проблеме динамики ландшафтной сферы.
Особое положение занимают так называемые геотехнические системы. Они соответствуют тому типу управляемых систем, которые Р. Чорли [Chorley, 1971] назвал контролируемыми. Переменное состояние, свойственное таким системам, поддерживается посредством технических устройств, но оно также непостоянно и при одной и той же системе технического воздействия меняется во времени в зависимости от природного потенциала местности.
Контролируемые геосистемы подразделяются на эпизодически и постоянно контролируемые. В первом случае проводится разовое вмешательство в структуру геосистемы, после чего она развивается по новому пути, но спонтанно. В постоянно регулируемых геосистемах определенная степень воздействия извне происходит систематически. Антропогенные и спонтанно действующие факторы, обусловливающие структуру геосистемы, во всех случаях относятся к разряду природных, даже если они следуют за теми или иными экономическими или социальными процедурами. Однако как бы существенно социально-экономические факторы ни преобразовали геосистему, понятие о последней не может поглотить представление о территориально-производственной системе, расположенной в пределах геохор.
Сложившееся направление изучения территориально-производственных систем [см. для примера: Экономико-географические проблемы формирования территориально-производственных комплексов Сибири, 1969-1974] подходит к объектам исследования с учетом природных условий, но не как к единой природно-экономической системе. То же относится к разрабатываемому в последние годы методу эколого-экономического анализа применительно к проблемам регионального развития [Isard, 1972] . Он имеет несомненные перспективы, но на пути использования экологических и физико-географических показателей при решении региональных экономических задач, а не в плане рассмотрения тех и других в единой системе. Эколого-экономическая система Н. Изарда, как и территориально-производственные системы сибирских экономикогеографов и экономистов, - категории экономические, контактирующие с представлением о геосистемах, но не сливающиеся с ними.
Все сказанное не исключает существования тотальных систем (компажей), которые в равной мере являются географическими, экономическими, социальными и техническими. Точнее, они представляют взаимодействующий комплекс различных классов систем со своими пространственными, временными и функциональными параметрами. Тотальная система - это все то, что окружает человеческое общество. К. Бухвальд [Buchwald, 1972] понимает такую среду как сложную динамическую глобальную эколого-социально-экономическую относительно замкнутую систему. По существу, это комплекс сред и взаимодействующих систем. При исследовании названный комплекс прежде всего подлежит расчленению, без чего немыслим его эффективный анализ. Экономические, техногенные, социальные элементы окружения человеческого общества в понятие его географической среды не входят. Они могут рассматриваться только как факторы динамики геосистем. Последние, подчеркнем еще раз в заключение, - природные образования, в той или иной мере испытавшие влияние социальной, экономической и техногенной сред.

4. Логические основы учения о геосистемах

Последовательность и взаимосвязь понятий в учении о геосистемах рассматривается нами по ходу изложения на протяжении всей работы. Коснемся некоторых главнейших положений.
Геосистемы - особый класс открытых иерархически организованных динамических систем [Bertalanfry, 1973] . Они подразделяются на геосистемы сферы с наземной жизнью и геосистемы сферы морей и океанов. Для них характерен ввод негэнтропии извне за счет солнечной радиации и внутренних сил Земли.
Иерархичность строения - важнейшее свойство геосистем. Благодаря ему, как элементарный участок земной поверхности, так и планетарная геосистема (географическая оболочка) и промежуточные подразделения природной среды представляют собой (каждый в отдельности и вместе взятые) динамическую целостность с особой, присущей ей, географической организацией. Последняя выявляется на пространстве, допускающем размещение всех слагаемых геосистемы, обеспечивающих ее функциональную целостность. Геосистема не делится без предела; географической организации присущи ареалы.
Пространственный критерий в географии, как известно, имеет особое значение. Каждой категории размерности геосистем (топологической, региональной, планетарной и промежуточным) свойственны свои масштабы и качественные особенности географической организации.
Время оценивается возрастом, который для современных геосистем исчисляется от той временной ступени, когда между компонентами комплекса начали устанавливаться системные связи, подобные действующим в настоящее время.
Переход геосистем из одной временной ступени в другую знаменует их эволюцию - объект изучения палеогеографии, а также учения о геосистемах. Многочисленные проявления мобильности геосистем в пределах одной возрастной ступени (одного этапа эволюции) составляют сущность ее динамики. Эти движения в большинстве случаев обратимы или почти обратимы; в совокупности они представляют важный фактор эволюции геосистем. В процессе динамики отдельные природные компоненты проявляют различные темпы и степень изменчивости. Из них наиболее изменчивые и быстро трансформирующиеся под влиянием человека и разного рода периодических явлений обычно оказываются критическими в создании структуры геосистемы. В зависимости от физико-географической обстановки критическими могут быть различные компоненты геосистемы, они обусловливают интенсивность физико-географического процесса.
В природе наблюдается чрезвычайное разнообразие местных ее особенностей и значительная мобильность геосистем. Под влиянием деятельности человеческого общества они усиливаются. Разнообразие элементарных геосистем, если воспринимать его только физиономически, граничит с хаотичностью, отсюда необходимость выявлений инвариантов природной среды. Последние представляют практически неизменную при преобразовании в определенном отрезке времени часть динамической системы.
Инварианту подчинены многочисленные производные от него структуры с различными долговечностью и динамическими тенденциями (коренные, условно-коренные, квазикоренные, серийные, антропогенно-производные и др. ) . Изменение инварианта (и его потенции образовывать переменные структуры) происходит медленно в процессе эволюции геосистем. Последняя протекает под влиянием изменения внешних факторов по отношению к геосистеме (в первую очередь энергетических), а также вследствие эндогенных причин, возникающих на разных уровнях дифференциаций природной среды в процессе динамических проявлений в самой геосистеме. Эндогенные процессы внутри географической оболочки протекают непрерывно на топологическом, региональном и планетарном уровнях. В последнее время динамике геосистем уделяется большое внимание [Топология степных геосистем, 1970; Топология геосистем-71, 1971; Геренчук, Топчиев, 1974; Дьяконов, 1974; Исаченко, 1974] .
Вследствие тех же внешних и внутренних причин в процессе развития географической оболочки одновременно действует процесс гомогенизации и дифференциации природной среды. Процесс дифференциации осуществляется на протяжении всей истории природной среды. Он обусловлен формой Земли и планетарным механизмом действия радиации. При этом дифференциация стимулируется различного рода причинами, ускоряющими интенсивность физико-географического процесса и временами приводящими к кризисам.
Гомогенизация получает преобладающее значение главным образом в период между нарушениями, вызванными внешними для географической оболочки явлениями, а также деятельностью человека, когда создаются условия, благоприятствующие для саморазвития геосистем. Этому, как фактору большого радиуса действия, способствует также ослабление интенсивности физико-географического процесса.

5. Модели и графы

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.