2.3.1. Классификации систем. Стр. 2
На каждом из этих уровней сложности можно выделить системы различного масштаба. Наиболее важным, однако, является раздел между четвертым и пятым уровнями, то есть между косными и живыми (самовоспроизводящимися) системами. Связь между этими уровнями обеспечивается общей тенденцией к образованию уровней иерархии в результате неравенства вовлекаемых в них потоков энергии и массы. Почвоведов более всего будут интересовать первые четыре уровня сложности систем: уровни морфологической, каскадной систем и уровни систем типа "процесс - ответ" (процессорных) и управляемых систем. Рассмотрим их немного подробнее.
Морфологические системы.
Первый уровень структурной сложности предполагает системы, состоящие из нескольких связанных между собой элементов: например, это может быть почва, состоящая из почвенных горизонтов, или почвенный горизонт, состоящий из структурных отдельностей.
Как видно из рисунка, элементы могут быть соединены в цепь или в кольцо (при помощи обратных связей).
Каскадная система.
Эти системы представляют собой цепочку подсистем или элементов одной системы. Они имеют пространственные размеры и конкретное географическое положение. Эти подсистемы динамически связаны перепадом массы или энергии.
Масса или энергия, выходящая из одной подсистемы, становится входной величиной для другой. Например, мы имеем почвенный покров на некотором склоне - так называемую почвенную катену. Он состоит из трех типов почв: почвы на вершине склона, в середине склона и у подножья склона. Осадки, выпавшие на вершине склона, частично там и впитаются, а часть их поступит на почву в середине склона. Там часть их также впитается (это звено - накопитель), а остатки попадут на почву нижней части склона. По такому принципу действуют многие гидрологические системы, а также идет процесс эрозии склоновых поверхностей.
Системы "процесс - ответ" (процессорные).
Эти системы образуются при переплетении морфологической и каскадной систем. Связи между этими двумя типами систем обеспечиваются морфологическими состояниями, которые либо совпадают, либо зависят от звеньев накопителей или регуляторов, внедренных в каскадные системы. Это наблюдается обычно тогда, когда эти два типа систем имеют несколько общих переменных. Например, инфильтрационная способность почв является одновременно и морфологическим свойством системы склона, и пороговым регулятором в гидрологической каскадной системе того же склона.
Состояние накопителей в каскадных системах является наиболее важной системной связью. Если каскад инфильтрации полностью заполняет водой ее накопитель - почву, то это приводит к появлению поверхностного стока воды в системе, а следовательно, и процесса эрозии и процесса поверхностного переноса питательных веществ. Взаимодействия в таких системах обычно происходят при помощи обратных связей, о которых мы более подробно будем говорить далее.
Управляемые системы.
Интересующие нас системы четвертого уровня сложности являются управляемыми системами.
Анализ их структуры показывает, что здесь имеются определенные ключевые переменные (клапаны). Обычно они включают в себя пороговые регуляторы. Клапаны-регуляторы допускают вмешательство извне, то есть регулирование. Это обеспечивает изменение распределения потоков энергии и массы в каскадных и морфологических системах. Например, мы изменили фильтрационную способность одной из почв в системе склона. Это обязательно вызовет перераспределение стока воды во всей процессорной системе склона со всеми последствиями.