1.1.2. Структурна організація земної поверхні

Відповідно до сучасних уявлень, базовим поняттям фізичної географії, що має слугувати її об‘єктом, є характерна просторова структура, що існує як самоорганізована цілісність – геосистема. Як геосистему розуміють таку сукупність структурних одиниць нижчого ієрархічного рангу, які взаємодіють поміж собою певним чином залежно від внутрішніх властивостей кожної з них, їхнього просторового положення та топологічних відношень (сусідство, ієрархія). Геосистема є тривимірним (тобто просторовим у загальновідомому смислі) утворенням ².

Поняття геосистеми не є ієрархічно однорівневим, тобто існують у природі досить різні за масштабами і особливо – за способом підпорядкування геосистеми. Але досі їхня строга ієрархія не встановлена, що є певним нонсенсом щодо географії. Відомо лише те, що геосистемою найвищого рангу є географічна оболонка (комплексна геосфера), а геосистемою найнижчого рангу є топологічна структура рангу урочища у ландшафтознавстві (бо морфологічні одиниці нижчих рангів є елементними). Досить різнобічний аналіз поняття геосистеми є у згаданій монографії О.М. Ласточкіна.

На відміну від класичної географії, де основним способом виділення складових одиниць будь-якої системи є просторовий, що найбільш чітко проявляється у морфологічній структурі географічного ландшафту, геосистеми вирізняються переважно за структурно-функціональними рисами. Через це, як правило, геосистема не є однорідною ділянкою території (якою за визначенням є морфологічний елемент ПТК у ландшафтознавстві), а становить певну різноманітність і водночас єдність різнорідних ділянок, що поєднується у цілісність потоками речовини, енергії й інформації.

Будь-яка геосистема функціонує у певних просторово-часових масштабах. Геосистема не є, як правило, стаціонарним утворенням (у строгому фізичному розумінні поняття), бо її стан залежить від часу фіксації параметрів, а незмінність стану – частіше виняток, аніж норма. Вона не є врівноваженим утворенням з двох причин:

- бо зовнішні умови функціонування постійно змінюються;

- через те, що геосистема гетерогенна, причому кожна генетично (але й структурно) відмінна складова існує, “живе” за власним характерним часом, через що досить часто власні (тобто внутрішні) ритми коливань параметрів не співпадають, а лише корелюють поміж собою.

Геосистемна концепція в цілому спирається на розуміння простору і часу в різному сенсі. Простір у геосистемній концепції має різну структуру в залежності від рангу досліджуваної геосистеми.

Час у геосистемній концепції існує принаймні в трьох формах. Зовнішній час відповідає, в основному, природним ритмам, що незалежні від рельєфу (космічні і телуричні чинники). Поряд з ним, є внутрішній час. Він є іманентною властивістю геосистеми. Звичайними є фази розвитку, коли кожна фаза незалежно від фізичної тривалості (дління) має значення одиниці часу (свого роду «топологічний час»). Є також час функціонування, що має дискретно-пульсуючий режим. Існують час реакції і т.п.

Ключовою властивістю геосистеми є баланс речовини-енергії. Стала неврівноваженість – це такий стан геосистеми, коли нею підтримується певний (кількісно незначний) дисбаланс приходу-видатків речовини/енергії. Завдяки йому відбуваються процеси самоорганізації: механічна робота, перетворення енергії (з витратою частини її на дисипацію), впорядкування й удосконалення структури. Отже, рівновага, якщо розглядати її щодо геосистеми, не є станом, котрий ми знаємо з побутового досвіду. Образно, стійка неврівноваженість нагадує стан людини під час сильного вітру, коли для того, щоб втриматися на ногах, вона має нахилятись проти вітру так, щоб навіть центр ваги опинився поза меж площини опору. Отже, така людина здатна утримуватися у стійкому стані лише за рахунок протидії зовнішній силі. Це і є груба, але образна модель системи у стані стійкої неврівноваженості.

Геосистема у стані стійкої неврівноваженості здійснює, як тепер вважається, три типи рухів ⁴:

- розвиток, тобто таку послідовність змін, котра не відтворюється надалі і лише частково залежить від стану зовнішнього середовища, оскільки воно є джерелом ресурсів розвитку;

- динаміку (у точному смислі слова) – сукупність змін, як правило, спричинених ритмікою стану зовнішнього середовища, причому ці зміни є зворотними;

- функціонування – сукупність рухів усередині геосистеми, котрі спрямовані на підтримання нею певного стану (гомеостазис).

Зрозуміло, що така класифікація рухів, притаманних геосистемі у часі, є досить умовною, але вона зручна через те, що має досить чіткі фізичні критерії.

Розвиток геосистеми є, вважають, циклічним процесом, тобто таким, де реально існують початок і кінець:

- геосистема проходить цикл розвитку через зміну послідовності фаз (закон послідовності фаз розвитку за В.О. Боковим), котрі можуть чергуватися лише у певному, еволюційно закріпленому, порядку. Перестановка таких фаз (подій) неможлива (закон некомутативності геосистемних подій В.О. Бокова)

Досить часто цей порядок набуває жорсткості сукцесії, коли новий стан геосистеми неодмінно слідує за попереднім, тому дослідник може його спрогнозувати й за потреби - попередити. Іншими словами, існує в природі порядок, що схожий на топологічний час, коли кожний стан неодмінно наслідує попередній, але тривалість їх може бути якою завгодно різною. Через це:

- дві чи більше геосистем, навіть якщо вони є ієрархічно однаковими, можуть розвиватись за одним і тим самим сценарієм, але водночас не синхронно (що реально найчастіше спостерігається у природі географічної оболонки (закон метахронності розвитку географічної оболонки за К.К.Марковим).

Геосистеми конкурують поміж собою за простір, енергію, речовину тощо. У цьому суперництві найчастіше перемагає та геосистема, що найефективніше сприяє надходженню речовини й енергії й найефективніше їх переробляє (закон максимізації енергії Одума).

Геосистеми домагаються максимально можливої різноманітності. На нашу думку, різноманітність зростає доти, доки вистачає енергії, що надійшла ззовні (закон максимальної різноманітності Шеннона).

Найскладнішим є функціонування геосистеми. На відміну від попередників, котрі досліджували функціонування геосистем (О.Д. Арманд, Н.Г. Беручашвілі, В.О. Боков та ін.) вважаємо наступне:

- нормальним станом геосистеми є неврівноваженість, що самодовільно підтримується односпрямованими потоками речовини та енергії ¹¹,³²,³⁶.