Глава 12. Устройство

Следствием существования общих 
системных свойств служит появление 
структурных подобий или 
изоморфизмов в различных областях.

Л. фон Берталанфи

При анализе особенностей строения хорионов обращает на себя внимание наличие двух резко отличающихся по своей структуре систем. Причина такого полиморфизма, как всегда, кроется в свойствах ядер. Только геосистемы одного типа давно-изучаются в физической географии, правда, преимущественно не во всем их объеме, а в границах территории ядра. Они известны под названием природных территориальных комплексов. Это геосистемы, образованные скоплениями минерального вещества (геологическим фундаментом, или геоматической основой в терминах ландшафтоведения). Принятый аспект рассмотрения подобных объектов приводит к представлениям о господстве вертикальных связей в их структуре, противопоставляемой структурам с господством горизонтальных связей в крупных системах. Характер последних остается, однако, нераскрытым. Указанные представления правильно отражают дифференциацию строения геосистем, но фиксируют лишь одну его сторону.

Гелиогенные системы. Геосистемы, созданные скоплениями косного вещества, т. е. стационарными телами, выделяются прежде всего видом симметрии оболочки, которая более или менее близка к симметрии конуса. Ее качества демонстрируют лучше всего геосистемы правильных холмов эрозионного происхождения. Если вещество ядра находится в циркуляционном движении, то соответствующая геосистема нередко обладает диссимметрией. Хорошим примером этого явления служат сформированные циклонами системы, в строении которых из-за вращения ядра прослеживаются черты Д- и Л-форм диссимметрии (в зависимости от полушария).

Потоки, порождая геосистемы, сообщают им элементы билатеральной симметрии, отчетливо видимой в речных долинах и трогах.

Описываемые типы геосистем различны в отношении пространственной приуроченности составляющих оболочки. В геосистемах с ядрами-скоплениями концентрация продуктов и процессов, связанных с влиянием центрального тела, происходит у его поверхности и на периферии (в плане), как то наблюдается, например, на озерах. Аналогичное явление у геосистем с ядрами-потоками наблюдается в сравнительно узкой полосе по обе стороны потока и особенно в его устьевой зоне, что наиболее рельефно выражено в речных геосистемах (см. рис. 46). Есть еще три промежуточные группы систем. В системах, сформированных движущимися телами-скоплениями, наиболее сильные эффекты воздействия ядра на оболочку локализованы в части, обращенной вперед, причем "головные" эффекты по своему характеру заметно отличаются от "хвостовых" (см. рис. 47). В системах, сформированных телами-скоплениями, находящимися в подвижной среде с односторонним переносом, обнаруживается сгущение оболочки на стороне, обращенной к потоку, и разрежение ее на противоположной стороне. Этот феномен многократно описан для гор с их наветренными и подветренными oсклонами (см. рис. 48). В том случае, когда действуют совместно движение тела и движение окружающей его среды, поляризация оболочки достигает своего максимума. Подобная ситуация складывается у Земли, летящей в космосе навстречу солнечному ветру.

Рис. 46. Дифференциация в речной геосистеме (профиль долины р. Шапкина в Болынеземельской тундре): 1, 2 - елово-березовый лес; 3 - заросли ивы; 4 - ерник; 5 - луг; 6 - кустарнички; 7 - мхи; 8 - мерзлота; 9 - талик; 10 - горные породы

Рис. 47. Широтный профиль через систему Атлантического океана: 1 - хвойные леса; 2 - западноприатлантические леса; 3 - центральноевропейские леса; 4 - восточноевропейские леса; 5 - степи; 6 - полупустыни; 7 - Лабрадорское холодное течение; 8 - Северо-Атлантическое теплое течение; 9 - фронт в атмосфере; 10 - вероятность циклонов в июле; 11 - индекс континентальности Хромова

Рис. 48. Влияние горного хребта, связанное преимущественно с барьерным эффектом

В связи с распространенностью и большим хозяйственным значением геосистем с ядрами-потоками особое значение имеет изучение их структуры. Основная черта реогенной структуры - это расчленение системы на два отдела - передний и задний, oсоответствующих областям питания и расхода потока вещества. По характеру сопряжения отделов можно выделить три типа структур (см. рис. 49).

Рис. 49. Формы сопряжения между частями разомкнутых геосистем: 1 - системы с переносным движением вещества в ядре (рек, морских течений, лавин и т. д.); 2 - системы с центробежным движением вещества в ядре (ледникового покрова); 3 - системы с центростремительным движением вещества в ядре (рек, впадающих в озеро)

Соединение частей посредством переносного движения вещества свойственно большинству систем с ядрами-потоками. Последовательный тип сопряжения присущ системам, функционирующим благодаря деятельности потоков воды в атмосфере (осадков), в гидросфере (течений), в толще литосферы и на ее поверхности (ручьев и рек, лавин, ледников). Второй тип сопряжения встречается в геосистемах с конвергирующими потоками воды и льда. Сопряжение между отделами при дивергенции потоков из переднего отдела известно для некоторых ледниковых систем.

Все типы и виды структур в различных вариациях реализуют два основных плана работы (см. рис. 50). Создание оболочки ядром осуществляется либо путем регулярной отдачи центральным телом в окружающую его среду вещества и энергии, полученных им от другого тела, служащего генетическим фактором, либо исключительно за счет активности окружения тела-ядра, которое лишь пассивно отражает потоки вещества и энергии в окружающей среде или пассивно рождает их под действием внешних сил.

Рис. 50. Два типа организации геосистем: 1 - с открытым телесным ядром; 2 - с закрытым телесным ядром

Разделение геосистем по организационному принципу на две группы развивает генетическую классификацию. Гелиогенные системы с активными ядрами можно представить как ветви одного дерева, корнями уходящего в недра Солнца и постоянно поддерживаемого энергией излучений. Геосистемы с пассивным ядром - это отделившиеся ветви, которые потеряли связь с источником питания. Земные тела не настолько массивны, чтобы обеспечить автономность образуемых ими систем. Существует, правда, небольшая промежуточная группа систем, лишенных энергоснабжения, но действующих по типу активных. Имеются в виду реликты, существующие благодаря таянию остатков ледниковых и снежных покровов.

Теллурогенные системы. Типы строения теллурогенных систем в общем аналогичны таковым у вышеописанных гелиогенных систем. Явно обособляются структуры систем с ядрами-скоплениями и ядрами-потоками. Геосистемы с ядрами-скоплениями - это обычнейшая форма проявления свойств крупных геологических тел, которые кроме пассивного, а иногда и активного влияния на окружающую среду выступают в роли фундамента для тел оболочки. Геосистемы с ядрами-потоками в виде терм или расплавов также широко распространены на Земле и имеют характерное для данной структурной группы строение с четкой дифференциацией на два отдела.

Среди теллурогенных систем встречаются и объекты с промежуточными типами структур, являющихся результатом движения тела-ядра в относительно стабильной среде и движения среды вокруг стабильного тела-ядра. Характерная для этих структур поляризация оболочки с возникновением "головных" и "хвостовых" эффектов хорошо прослеживается в тех случаях, когда мы имеем дело с крупными телами.

Теллурогенные системы демонстрируют оба типа организации хориона - и открытый, и закрытый. По причине медленного протекания геологических процессов мы обычно рассматриваем минеральные тела в статическом аспекте. Поэтому в физической географии всегда особое внимание уделялось природным комплексам, входящим в состав геосистем с закрытым типом организации, где тело-ядро пассивно и служит главным образом ландшафтной основой. Однако для понимания природы Земли важно знать и другую группу систем - с активным ядром, находящимся в состоянии движения (переносного или циркуляционного). Системы обоих типов генетически связаны и объединены в один планетарный ансамбль.

Биогенные системы. Среди биогенов обнаруживаются объекты с чертами структур, которые характерны для систем с косными ядрами-скоплениями и ядрами-потоками. Структуру первого типа напоминает строение фитогенных и в особенности лесных систем, где многие элементы оболочки сосредоточены вдоль внешней границы массы деревьев,- так называемые опушечные эффекты (концентрация животных у границы леса), местная циркуляция воздуха и т. д. Второй тип структуры (горизонтальной) прослеживается в зоогенных системах, образованных подвижными, колониально живущими птицами и млекопитающими. Однако аналогия здесь далеко не полная.

Специфике биогенных систем более соответствует подразделение их структур на моноцентрические и полицентрические. Моноцентричны системы, ядрами которых служат отдельные организмы. Полицентричны системы с ядрами из групп организмов. Различие во влиянии этих ядер на оболочку существенно. Но противопоставление структур не абсолютно, поскольку, как уже отмечалось выше, генетические группы организмов, будучи также телом, хотя и своеобразным, выступают по отношению к окружающей среде как целое, что явно проявляется в лесу, но наблюдается также и в зоогенных системах, например в системах, созданных таким дисперсным телом, как криль, который при определенной плотности поддерживает существование стай рыб, стад китов и популяций других организмов. Эффекты действия каждого элемента составного тела складываются и дают новое качество.

Характерная особенность строения биогенных систем с массивным ядром - многослойность их оболочки, хорошо изученная в лесах (см. рис. 51). Более или менее выраженной слоистой структурой обладают почти все фитогенные системы, так как их ядра заключают в себе большую биомассу. Зоогенные системы в связи с резким уменьшением биомассы ядра по закону диссипации (конкретным выражением которого служит правило трофической пирамиды) и его подвижностью обычна лишены стратификации и имеют диффузный тип структуры.

Рис. 51. Строение леса (по Б. А. Быкову и Ю. П. Бялловичу): I - главный древесный слой (1 - ярус древостоя; 2 - полог хвои (листвы), 3 - полог стволовой и коровой продукции, 4 - ярус корней); II - второстепенный слой кустарников (А - ярус надземный, Б - ярус корней); III - второстепенный слой трав (а - ярус надземный, б - ярус корней)

В основе системообразующих эффектов деятельности всех живых организмов лежит процесс ассимиляции. Таким образом, все биогенные системы принадлежат к типу систем с организацией открытого типа. Вещество подобных систем приходит в движение благодаря аккумулированной организмами солнечной энергии, часть которой отдается ядром в оболочку, где она дает начало разнообразным процессам. В ходе функционирования и развития биогенных систем постоянно образуются тела из неживого органического вещества, теряющие связь с источником питания и становящиеся ядрами самостоятельных систем. Такие полуоткрытые системы существуют за счет постоянного разрушения ядра, отдающего заключенную в нем энергию.

В отдельных случаях массы неживого органического вещества сохраняют контакт с живым телом, но превосходят его по силе влияния на окружающую среду. Биогенные системы со столь сложной организацией принадлежат к промежуточному типу между открытыми и полуоткрытыми. Их свойства демонстрирует пример верхового болота.

Рассматривая биогенные системы в целом, можно проследить все звенья цепи, обеспечивающие "неразрывную связь живого и мертвого". Мы ясно видим вслед за В. И. Вернадским весь "жизненный вихрь материи... тот вихрь, который проносит химические элементы среды через организм - одни оставляет, другие возвращает". Но в косной среде запечатлевается только то, с чем она имеет сродство,- химические и физические воздействия организмов. Между живым и неживым лежит "непроходимая пропасть".

В социогенных системах мы встречаем признаки всех типов структур, которые были отмечены для хорионов с косным и живым ядром. Структура систем с ядрами-скоплениями ярко проявляется в пространстве городов, где можно наблюдать площадные эффекты (например, в виде шапок теплого и запыленного воздуха или мульд проседания) и эффекты периферийные (скажем, образование городов-спутников, дачных поселков и пригородных хозяйств). Черты структуры систем с ядрами-потоками обнаруживаются в районах развития горнодобывающего производства и крупных транспортных магистралей. При внимательном рассмотрении выявляются характерные свойства систем промежуточного типа с ориентированной структурой, возникающей при одностороннем переносе, в качестве которого в данном случае выступает импорт товаров или технологии (особенно в слаборазвитых странах, где происходит сильная дифференциация внешних и внутренних районов.

Отчетливо видны во многих социогенных системах формы, присущие биогенным системам вообще, что, впрочем, естественно, так как мы имеем дело с их разновидностью, хотя и совершенно обособленной.

Специфична же для структур социогенных систем высокая степень упорядоченности вертикальных и горизонтальных связей. Структура их представителей - это обычно иерархическая структура со строгим соподчинением подсистем. Многие системы отличаются правильностью геометрии, симметричностью. Именно симметричностью, экономически целесообразной, и характерен план строения социогенных систем как особой категории геосистем. Правильность служит важным диагностическим признаком при их идентификации.

Все социогенные системы в организационном смысле сходны между собой. Их функционирование и развитие поддерживается и обеспечивается деятельностью людей. В процессе производства бывают случаи, когда искусственный продукт теряет контакт с человеком (например, сады забрасываются, фонтанирующие скважины оставляются, дома покидаются и т. д.) и оказывается как бы включенным в природу. Такие тела образуют свои нуклеарные системы, сходные по свойствам с природными, но отличающиеся от них генезисом. Технические объекты, различные сооружения, отходы, свалки, одичавшие культурные растения, домашние животные и прочие тела, будучи предоставлены самим себе, могут стать ядрами геосистем, которые принадлежат по существу природе. Их следует рассматривать как реликты социогенных систем, Двойственность положения этих образований лучше всего отражает термин "вторая природа".