Глава 17. Взаимопревращения

Я видел гончара в толпе людей, 
Вращая колесо ногой своей, 
Кувшины, чашки делал он проворно 
Из праха нищих, из голов царей.

Омар Хайям

Важнейшие события в жизни любого объекта - его рождение и смерть. В чем их причины? Как вообще геосистемы возникают и исчезают? Можно ли предвидеть подобные явления? Наконец, как научиться правильно воздействовать на них? Это вопросы, на которые должны дать ответ географы и историки, коль скоро они стремятся к всестороннему пониманию мира.

В отраслевых дисциплинах давно уже изучаются проблемы генезиса. Но совершенно ясно, что образование всякого тела на Земле, где все так тесно взаимосвязано, есть нечто большее, чем просто появление какого-то однородного вещественного образования. Это рождение первоосновы целого комплекса феноменов. С обособлением нового тела неразрывно сопряжено раскрытие оболочки его нуклеарной системы, сначала существующей в виде своего рода заростков - водной пленки на изверженной породе, жгутиконосцев в кишечниках молодого поколения термитов, временных домов у построенного завода и т. д. И важно выяснить, что общего в условиях возникновения геосистем с разными телами, будь то волновой циклон, истоки Гольфстрима, москитный очаг или рудничный поселок. Точно так же важно знать единые закономерности, обусловливающие неизбежность распада геосистем.

Едва ли следует рассчитывать на быстрое решение проблемы синтеза и распада целого. Однако мы можем попытаться продвинуться в этом направлении, использовав в виде предпосылки идею биосферы как плода активности живого вещества. Но активностью наделена вся материя. Значит, нужно установить ее пределы в конкретной обстановке Земли.

Зарождение. Новое рождается от соприкосновения. Такое эмпирическое обобщение выводится из всей совокупности наших знаний о происхождении окружающих объектов. Частные его варианты известны в дисциплинах, исследующих отдельные типы тел. В геологии, например, мы располагаем многочисленными данными, свидетельствующими о связи роста минералов с границами, а зависимость генезиса пород, формаций и других твердых тел от контакта больших масс в процессах метаморфизма и тектонических движений совершенно очевидна для специалистов. Синоптика детально изучает фронтальные зоны как причину целого ряда метеорологических явлений в разделяемых ими воздушных массах. В биологии генетический и вообще формообразующий эффект контактов гамет, организмов и популяций - давно установленная истина. Этот перечень можно было бы продолжить.

Соприкосновением и объясняется возникновение хорионов всех структурно-организационных уровней - от биосферы и других планетарных геосистем до микроскопических комплексов с центром в виде коллоидных частиц, пузырьков газа или бактерий. Оно возникает различно у небесных и земных тел, а также у больших и малых земных тел. В общем, чем крупнее тела, тем большее значение в системообразовании приобретает дальнодействие через физические поля. Зарождение биосферы представляет собой следствие соприкосновения Солнца с Землей через электромагнитное и гравитационное поля. В свою очередь Земля собственным гравитационным полем создала, вероятно, на видимой стороне Луны мегаформы рельефа. При малых размерах тел возрастает роль прямого контакта.

Фундаментальная причина системогенеза при соприкосновении тел заключается в появлении в пограничной зоне градиентов, а значит, и сил, приводящих к перемещению субстанции, циркуляции, дивергенции и конвергенции, торможению потоков, турбулентности, волнению, концентрации организмов и многим другим эффектам, способствующим порождению всякого рода вещественных неоднородностей и вместе с ними и геосистем. Естественно, что в случае соприкосновения косных тел системогенез определяется геохимическими и геофизическими факторами. При соприкосновении живых тел системообразующее значение этих факторов сохраняется, но вступают в действие и специфические факторы, в том числе обмен генами. Физико-географическое значение контактов тел наиболее подробно раскрыто на примере океана.

Нетрудно видеть, что зарождение геосистем в сущности есть процесс формирования составляющих оболочки крупных хорионов. Конкретные механизмы зарождения отличаются исключительным разнообразием, которое можно, однако, свести к двум типам: отделению геосистем и новообразованию.

Геосистемы способны делиться под действием внутренних и внешних сил, если распадается их ядро. В качестве посторонних причин, вынуждающих систему к делению, часто выступают изменения положения, числа или размеров тел, с которыми она находится в контакте. Так, тектонические перемещения масс пород обусловливают расщепление биогенных систем. Уменьшение количества циклонов и сокращение их размеров вызывают расчленения на самостоятельные водоемы морей и озер. Но самым мощным фактором деления всех геосистем в последнее время стал человек.

Внутренние процессы, приводящие в конце концов к разделению геосистем,- это, как правило, либо рост размеров ядра (в особенности биотического), либо накопление вторичных тел в оболочке, которые препятствуют транспортировке вещества и энергии. Вклад обеих причин в системогенез неодинаков. Интересно, что и в случае деления как следствия роста конечной причиной зарождения новой системы служит контакт увеличившегося ядра и оболочки.

Есть способ зарождения системы, когда ее ядро возникает как образование, качественно иное по сравнению с давшими ему начало телами. Яркий пример новообразования дает рождение вулкана при соприкосновении магмы с воздухом или водой (при подводном извержении). Облачные системы на холодном и теплом фронте, апвеллинг с его богатством растительной и животной жизни при дивергенции морских течений, системы зарослей тростника при заполнении водохранилищ, системы полей и садов - все это новообразования. Значительными системогене-рирующими свойствами обладает волнение на границе разных сред или разнокачественных областей одной среды. Достаточно здесь вспомнить аккумулятивные берега, находящиеся в зоне прибоя, песчаную пустыню с барханами или циклогенез на полярном фронте.

Исчезновение. Уничтожение геосистемы часто вызвано причинами внешнего порядка. Они кроются либо в прекращении существования питающего тела, либо в далеко зашедшем повреждении структуры ядра посторонними агентами, либо в его простом поглощении в ходе трофических взаимоотношений систем. В природе можно наблюдать лишь гибель малых систем, обычно связанную с деятельностью потоков косного вещества, организмов и в особенности человека. Внутренними причинами исчезновения геосистем служат нарушения структуры и функционирования, ведущие к полному расстройству энергообеспечения. О близком распаде системы свидетельствует обычно разделение ядра на части, чрезмерное накопление балластных тел в оболочке, не участвующих в механизмах жизнеобеспечения, а также сужение каналов, по которым транспортируется вещество и энергия, и уменьшение емкости их хранилищ. Эти анатомические признаки обнаруживаются почти во всех исчезающих системах, в том числе в клетках организмов. В функциональном отношении показателем близкого распада служит уменьшение до минимума внутренних градиентов в геосистеме и ослабление движущихся в ней потоков. Тенденцию к умиранию системы часто усугубляет рост автономности подсистем оболочки, в которых накопление вещества (а также энергии, информации) во вторичных ядрах достигает максимума.

Исследование процессов старения живых организмов выявило особую роль генетического аппарата в утрате ими жизнеспособности. Как обнаружилось, белки в дряхлеющем организме в результате повреждений теряют способность к самоидентификации и начинают реагировать на соединения собственного организма как на чужие. Кроме того, установлены явления нарушений самоидентификации на уровне индивидуума.

Таким образом, выясняется важная роль памяти (в широком смысле слова) в сохранении системы. Имея в виду эти выводы, можно попытаться найти и на других уровнях живого аналогичные явления. Вопрос о том, что считать концом существования данного сообщества, например леса или луга, и когда следует говорить о смене одного сообщества другим, постоянно обсуждается в геоботанике. Он сложен, поскольку в данном случае нет дискретного тела. Упомянутые выше результаты позволяют наметить возможное решение, которое сводится к тому, что нужно фиксировать элементы памяти данной биогенной системы, представленные в семенах, молодых особях, симбионтах и прочих частях сообщества, обеспечивающих его самовоспроизведение и самосохранение. Обобщая, можно этот вывод распространить на все геосистемы, в том числе с косными ядрами.

Конец системы - это исчезновение специфической памяти, в которой запечатлена ее индивидуальная история. Один пример может пояснить сказанное. В целях борьбы с заболачиванием иногда практикуется спрямление русл рек. Остается в таком случае речная система или она исчезает? Как показывает геоморфологический анализ, следы, сохраняющие память о прошлом системы, при подобном мероприятии либо практически уничтожаются, либо не актуализируются (не используются водным потоком). Это означает, что старая система исчезла и на ее месте возникла новая, искусственная. Такой вывод подтверждается при знакомстве с историей замещения старой пойменной и долинной растительности новой, более простой.

Геосистема как таковая прекращает свое существование с распадом ядра. При этом более или менее одновременно с ним исчезают части оболочки, которые оно питало и которые прямо или косвенно поддерживало. Однако сохраняются целые ветви и подсистемы, образованные вещественными следами деятельности ядра в оболочке. В целом же с ликвидацией ядра как определенной энергетической аномалии, как центра активности остатки оболочки неизбежно становятся ареной действия других сил, которые постепенно нивелируют старые неоднородности. Если возникновение хориона есть негэнтропийный процесс (что возможно только в ограниченном пространстве-времени за счет уменьшения упорядоченности в источнике энергии), то с исчезновением его энтропия в бывшей сфере влияния вновь увеличивается. Распад оболочки можно рассматривать и как следствие закона рассеяния.

Переход хорионов в сфрагиды. С исчезновением ядра прекращает свое существование хорион, но система не распадается - она превращается в сфрагиду, т. е. совокупность следов, оставленных одним агентом. В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся со сфрагидами древних и более или менее современных хорионов. На природу северных и умеренных широт, например, наложило сильный отпечаток четвертичное оледенение. Его следы изучаются в физической географии. В береговой зоне Мирового океана исследуются сфрагиды ныне исчезнувших морей. В угольных бассейнах люди имеют дело со сфрагидами карбоновых, пермских и других лесов, которые росли сотни миллионов лет назад.

Очевидно, при изучении сфрагид наиболее важны условия, в которых они сохраняются, и причины их разрушения внешними факторами. Иногда постоянное возобновление сфрагид приводит к тому, что они существуют неопределенно долгое время в одном и том же месте. Это случается при сезонном действии ядер хорионов. Примером здесь может служить снежный покров, ежегодно устанавливающийся на несколько месяцев и формирующий свою геосистему, которая в отдельных своих элементах сохраняется до следующей зимы. Благодаря регулярности снежных зим на значительных территориях наблюдаются и короткоживущие хионогенные хорионы со своими индивидуальными особенностями, зависящими от соответствующей зимней погоды, и их теплосезонные сфрагиды, а также длительноживущие хорионы, которые образовались из таких сфрагид.

Хотя сфрагида лишена системообразующего начала, она после исчезновения хориона продолжает существовать более или менее длительное время. Такое последействие ядра связано с образованием вторичных центров активности в его оболочке, многие из которых еще до разрушения ядра теряют с ним контакт. Это относительно крупные скопления вещества, сами по себе обладающие значительной системоформирующей силой. Естественно, что подсистемы, созданные потоками, идущими от ядра, в сфрагидах отсутствуют. Благодаря массе вещественных следов сфрагиды имеют определенную устойчивость. Высокая устойчивость связана также с влиянием отрицательных форм рельефа - котловин озер, карров, карстовых полостей и т. п., а также зданий, выполняющих функцию емкостей.

Таким образом, системообразование - это инертный процесс, продолжающийся и после распада хориона. Большую роль в нем играет актуализация памяти, зафиксированной в вещественных следах. Чтобы действовать, они должны постоянно вовлекаться в оборот. Информация, в них заключенная, должна все время считываться, иначе сфрагида будет рассеиваться в окружающей среде. Например, формы флювиогляциального рельефа, оставленные ледниками, более четко проявляются, когда они находятся в лесной зоне с ее богатой и разнообразной растительностью и служат ареной человеческой деятельности, подчеркивающей природные различия, обусловленные составом отложений и характером склонов. Аналогично этому следы труда предыдущих поколений людей в виде объектов материальной и духовной культуры продолжают оказывать влияние при контакте с ними.

Поскольку следы, составляющие сфрагиду, сосредоточивают в себе более или менее значительную массу вещества, они проходят ряд стадий в своем развитии, связанных с освоением этих ресурсов организмами и затем человеком. Каждая сфрагида, которая обладает аномальным количеством химических элементов, как бы притягивает к себе определенные виды бактерий, растений и животных и в особенности человека, находящего здесь источник сырья. Итак, сохраняется известная преемственность в развитии участков пространства вблизи места расположения тела-ядра.

В значительной мере причина разрушения сфрагиды заключается в ней самой. Тела бывшей оболочки, обладая значительной массой, а следовательно, крупным обобщенным зарядом, создают в окружающей среде большие градиенты и выступают как область распространения повышенных скоростей процессов. Эти процессы ведут к денудации тел, завершающейся их исчезновением. В том же направлении влияет деятельность людей, особенно если они видят в телах сфрагиды природный ресурс. Следовательно, с той же закономерной необходимостью, с какой всякое возникшее тело создает геосистему, которая проходит стадии развития от возникновения до исчезновения, всякая сфрагида неизбежно, в силу заложенных в ней свойств, движется к полному рассеянию в окружающей среде. Судьба системы от зарождения ядра до полного прекращения его последействий - это единый процесс, в котором хорион и сфрагида последовательно связаны.

Переход сфрагид в хорионы. Если в определенном месте земной поверхности периодически возникают однотипные ядра хорионов, то следы их влияния постоянно возобновляются. Это, как правило, небольшие минеральные тела, водные скопления и организмы в виде спор, цист, семян и других покоящихся стадий, а также взрослых особей, пребывающих в состоянии анабиоза или пониженной активности. Через свою сфрагиду каждый короткоживущий хорион как бы передает эстафету следующему, и в совокупности они образуют новое качество - долгоживущий хорион. Характерным примером подобного возобновления может служить деятельность временных водотоков в пустыне, долины которых хранят семена растений иногда в течение нескольких лет до следующего паводка. Конечно, важным элементом памяти в них служат сами постоянные русла (вади) при мигрирующих руслах никакой преемственности не обеспечивается. Другой пример хориона, существующего благодаря непрерывному наложению эффектов сезонных сфрагид,- система, созданная сибирским антициклоном, появляющимся в зимний период года и накладывающим столь сильный отпечаток на природу, а также хозяйство и население, что он сохраняется до следующей зимы. Помимо хорионов, образованных сезонными сфрагидами, существуют системы, которые порождены более короткоживущими сфрагидами, включая суточные и даже полусуточные (приливные).

Поскольку переход сфрагид в хорионы определяется периодичностью действия системообразующего фактора, то этот процесс подвержен сильным изменениям. Относительно небольшие нарушения периодичности, сдвиги по фазе и колебания величины системообразующего фактора оказывают влияние на следы в сфрагидах, а через них - на хорион, меняющий при этом свои качественные параметры. Иллюстрацией сказанного может служить поведение такого индикатора состояния исландского цикло-нального хориона, как уловы рыбы в Северной Атлантике и количество атмосферных осадков на ее побережье. Столь же сильную вариабельность обнаруживает хорион, созданный снежным покровом в Европе, что прослеживается, например, по динамике урожайности озимых культур, в наибольшей степени зависящих от глубины снега.

Закономерности перехода сфрагид в хорионы специально почти не изучались, но практическая полезность знания их очевидна.