Динамическая саморегуляция

Очевидно, что огромное количество разных причин, действуя одновременно, приводят к тому, что любое динамическое равновесие будет неоднократно нарушаться: изменяется погода – и это влияет на темп испарения; осадки увеличивают приток воды; вечер многократно увеличивает испарение. Люди забирают воду на орошение и другие сезонные нужды, не считаясь с потребностями природы – именно тогда, когда вода нужна полям и для других нужд. Например, вода р. Амударья в некоторые маловодные годы разбиралась полностью, не добегая до Аральского моря – пишу об этом ответственно, как эксперт по Аральскому региону 1988¹⁶ и 2002 годов. Все эти спонтанные (по отношению к геосистемам) влияния называются флуктуациями. Поскольку они по-разному комбинируются, геосистема не может находиться в устойчивом состоянии более-менее длительный период. Её состояние определяют как квазиустойчивое (почти устойчивое, не совсем устойчивое). Из-за флуктуаций параметров геосистема не может находиться в состоянии равновесия устойчиво: она лишь к этому стремится.

Такое равновесие, которое постоянно нарушается, хотя геосистема и стремится его воссоздавать, называется динамическим равновесием (рис. 8). Динамическое равновесие, как говорят в таких случаях, колеблется вокруг точки тяготения.

Задание 2. Привести 2-3 примера динамического равновесия в геосистемах (саморегуляции радиационного, теплового баланса и влагооборота).

Выводы:

Саморегулирование (саморегуляция) – это самый простой вид управления, осуществляемый самой системой без участия человека. В любой системе управление интегрирует составные части, поддерживая связь между ними, согласуя входы и выходы системы, набор состояний, в которых система может находиться, и управляющие элементы. Они взаимодействуют в соответствии с двумя принципами: положительной и отрицательной обратной связи.

Исследователю, который намеревается освоить управление такой системой, необходимо определить характер управления и установить, какие возможности человека в деле управления геосистемы, другими словами, имитировать систему, показав её элементы, прямые и обратные связи между ними.

6. Пространственная иерархия геосистем

Географическая оболочка (как и биосфера В.И.Вернадского) состоит из целосной системы иерархически соподчинённых подсистем.

Иерархичность - это такое топологическое свойство, когда объекты одного ранга (которые между собой свободно взаимодействуют, координируются) подчинены определённому объекту больше высокого ранга, то есть субординируются им (см. рис. 4.6, где самый крупный населённый пункт (в центре) субординирует более мелкие). Объект высшего ранга, в свою очередь, субординируется объектом ещё высшего ранга. То же наблюдается при движении вниз. Объекты относительно высокого ранга субординируют топологически мелкие объекты. Такая иерархия органично присуща всей природе. Но она же спонтанно обнаруживает себя в социуме, может сознательно устанавливаться в организованном обществе.

Новые структуры возникают благодаря тому, что в реальности могут взаимодействовать между собой элементы разной иерархии, если они оказались в зоне взаимного тяготения.

Это создаёт разнообразие ландшафтов, например, когда элементы макросклона оживляются отдельными особенностями мезо- и микрорельефа, даже текстурой горных пород или аспектом(внешним видом) растительного покрова. Считают (со времён И. Канта), что благодаря свойству иерархичности природа малым числом возможностей создаёт бесконечное разнообразие явлений.

Следующее важное положение: иерархически одинаковые объекты могут иметь разные пространственные размеры и разное характерное время жизни, но занимать при этом одну и ту же позицию в структуре геосистемы.

Переведём эти общие положения в геосистемное русло. Геосистемы каждого иерархического уровня имеют свой, отличающийся от геосистем других уровней, характер организации и масштаб отношений с геосистемами других уровней, даже если на местности они соседствуют.

Например, в гидрологии Н. И. Маккавеевым был открыт закон факторной относительности:

- Элементы гидросети разного порядка (это также геосистемы) по-разному реагируют на одни и те же факторы влияния.

Существование геосистем разных пространственных уровней означает наличие в природе пространственного квантования. Пространственное квантование (то есть выделение целостных участков или природных образований, между которыми есть объективно существующие естественные рубежи) возникает как результат самоорганизации геосистем. Примеры пространственного квантования:

-метеорологические (ячейки Бенара, циклоны, антициклоны, смерчи, вертикальные ячейки циркуляции атмосферы в жарком поясе (ячейки Гадлея);

- геоморфологические (реки разных порядков в речном бассейне),

- ландшафтные (сочетание на определённой территории разных ландшафтных образований).

- биотические (практически все объекты, кроме живого вещества в понимании В.И.Вернадского, распределены по местообитаниям разного иерархического ранга).

Пространственное квантование создаёт естественную дискретность природы, позволяя выдельяться в ней отдельным телам или процессам. Геосистемы, в каждом отдельном случае, также выделяются благодаря пространственно-временному квантованию. Квантование является дополнительным к континуальности. Пространственное квантование является способом организации геосистем. Оно определяет возможность сосуществования в каждой из них явлений разного пространственного масштаба.

Как это показал известный российский географ-ландшафтовед и геоэколог К.Н.Дьяконов, в природе действует закон квантитативной компенсации: переход от геосистемы одного пространственно-временного уровня к другому уровню происходит скачком.