Александр Перельман - Биокосные системы Земли

Полынов очень широко трактовал задачи новой науки, подчеркивал ее значение для решения практических проблем. В 1947 г. в заключение доклада, посвященного почвоведению и геохимии ландшафта, Полынов сказал:

«Было бы глубоким заблуждением считать, что мы в состоянии расшифровать таким образом всякий ландшафт. Нет, много ландшафтов остается еще нерасшифрованными, и, мало того, даже в тех ландшафтах, о которых было здесь сказано, многое еще остается неясным и нераспознанным.

Но мы владеем самым главным оружием, мы владеем руководящими идеями и обоснованной методологией, и это открывает перед нами широкие перспективы, это дает нам известную уверенность в том, что заполнение пробелов в нашем знании — вопрос времени. Правда, кроме времени, такое заполнение требует большой и напряженной работы, но в Советском Союзе работы не боятся» [15] Полынов Б. Б. Избранные труды, с. 433. .

За истекшие 30 лет предвидение Полынова полностью сбылось. Как и все науки об атомах, геохимия ландшафта в нашей стране быстро развивалась. Научные исследования в данной области ведутся в институтах Академии наук СССР и академиях союзных республик. Эта наука преподается на географических факультетах большинства университетов. В Московском университете на географическом факультете в 1959 г. была создана кафедра географии почв и геохимии ландшафтов, которой руководит профессор М. А. Глазовская. Судя по переводам трудов советских ученых в США, ГДР, Польше, Венгрии, Японии и других странах, интерес к геохимии ландшафта проявляется и за рубежом. В Канаде в университете провинции Онтарио на геологическом факультете проф. Фортеск уже несколько лет читает курс лекций по геохимии ландшафта, там же издается специальный журнал. Силами ученых университета ведутся ландшафтно-геохимические исследования на территории Канады и США.

Геохимия ландшафта применяется при поисках рудных месторождений, в медицине; выявилось большое значение этой науки в решении проблем охраны природы и борьбы с загрязнением окружающей среды.

Ландшафт и кибернетика.В последнее десятилетие выявилось еще одно перспективное направление в изучении ландшафтов — их анализ на основе положений общей теории систем, кибернетики, понятия об информации. Как мы убедились, изучению связей в ландшафте придавалось большое значение со времен Докучаева. В самом определении ландшафта особенно подчеркивалась его целостность, связи между компонентами. Однако это общая черта всех систем: и живой организм — целое и атом — целое, и любая фабрика — целое. Поэтому задача в значительной степени сводится к изучению характера целостности, т. е. природы связей в ландшафте.

Нетрудно убедиться, что по «прочности» связей ландшафт сильно уступает таким системам, как кристаллы, атомы, организмы. Ландшафт — это система не только с другой природой связей, но и с более «расшатанными» связями, более слабой интеграцией (рис. 25).

Рис. 25. Типы связен в лесном ландшафте.

Биокосные тела: почва ( П ); кора выветривания ( КВ ); ил ( И ); водоносный горизонт ( ВГ ); континентальные отложения ( КО ); поверхностные воды ( ПВ ); приземная атмосфера ( А ); наземный фитоценоз ( Ф ). Связи; прямые—водные ( 1 ); воздушные ( 2 ); обратные — биотические ( 3 ); биокосные ( 4 ); водные и воздушные ( 5 ); центр ландшафта ( 6 ); нижняя граница ландшафта ( 7 ); коренные породы ( 8 )

В общей теории систем различают прямые и обратные связи, а среди последних — положительные и отрицательные.

Прямая связь состоит в одностороннем влиянии компонента ландшафта А на Б: А → Б. Примером может служить влияние почвенных процессов на формирование коры выветривания, грунтовых вод — на питание рек и озер.

Обратные связи передаются символом: А ↔ Б, т. е. не только А влияет на Б, но и Б на А. В кибернетике обратная связь определяется как воздействие управляемого процесса на управляющий орган (или влияние выходного сигнала на рабочие параметры системы). К обратным связям относятся взаимодействия в ландшафте: почва растительность, растение — животное, климат — лес и т. д.

Обратная связь положительна, когда результат процесса усиливает его, в связи с чем система удаляется все дальше и дальше от исходного состояния. Примером положительной обратной связи служит процесс зарастания озер: отмирающие ежегодно растения являются материалом для образования сапропеля, нарастание которого уменьшает глубину озера, что, в свою очередь, способствует зарастанию его, превращению озера в болото.

Отрицательная обратная связь ослабляет результаты процесса и способствует стабилизации системы, восстановлению ее исходного состояния. Пример подобной связи — взаимоотношение хищников и жертвы, подробно изученное экологами. Действительно, сильное размножение травоядных животных приводит к увеличению количества хищников, которые, поедая свои жертвы, стабилизируют как их количество, так и собственную численность.

Отрицательная обратная связь приводит к саморегулированию ландшафта, так как отклонения от устойчивого стационарного состояния вызывают изменения, уменьшающие это отклонение.

Особенно большое значение механизм обратной связи приобретает в культурных ландшафтах, где она осуществляется в процессе управления. Однако положительная обратная связь здесь нередко преобладает над отрицательной, в связи с чем культурные ландшафты часто в процессе своего развития становятся менее устойчивыми. Следствиями этого и служат «непредвиденные последствия хозяйственной деятельности», в том числе загрязнение окружающей среды и стихийные бедствия (пыльные бури, наводнения, эрозия почв и т. д.). Преодоление этих нежелательных явлений связано с усилением роли отрицательных обратных связей, позволяющих стабилизировать культурный ландшафт, сделать его саморегулируемой оптимальной системой.

Загрязнение окружающей среды и оптимизация ландшафта.Проблема эта, как известно, настолько актуальна, что ей уделяют внимание правительственные и международные организации. Так, в 1968 г. в Париже состоялась конференция ЮНЕСКО на тему «Биосфера и человечество». В марте 1970 г. в Токио международный симпозиум специально занимался проблемой борьбы с загрязнением окружающей среды. В 1972 г. проходила аналогичная международная конференция в Стокгольме.

Особенно катастрофическое положение сложилось в некоторых развитых и густонаселенных капиталистических странах, где развитие промышленности в условиях анархии производства угрожает жизни и здоровью миллионов людей. «На пути к экологической катастрофе» «Задыхающиеся города», «Реки — сточные канавы» «Проблема мусора», «Смерть от ртути» — эти и прочие заголовки статей в зарубежных журналах дают представление о возникающих проблемах. В глобальном масштабе эта проблема освещена А. М. Рябчиковым в книге «Структура и динамика геосферы» (1972).