В. Н. Каразіна 25-річному Ювілеєві першої в Україні природоохоронної кафедри

1   2   3   4   5   6

У ФГМС має місце не тільки деформація відстаней, але і кривизна найкоротших ліній. Стосовно рельєфу земної поверхні це було відоме давно. Ще Гаусом введені поняття геодезична лінія, геодезична (Гаусова) кривизна. Наприклад, поверхневий стік звичайно переміщається по складній траєкторії, хоча фізично вода повинна спрямовуватися за напрямом найшвидшого спуску. Траєкторія повітряного потоку, викликаного градієнтом тиску, виявляється спіральною, тобто не відповідає градієнту, крім того, відхиляється орографічними особливостями території.

У рамках викладеного можна, видимо, запропонувати наступну трансформацію однієї з аксіом Евклідової геометрії: у геосистемах на земній поверхні найкоротшою відстанню між точками є траєкторія найшвидшого чи найпростішого (у сенсі витрат енергії, часу, інших ресурсів системи) подолання дистанції між об'єктами, що мимовільно обирається потоком відповідно до топологічної структури системи і позиції даної точки в ній.

Просторово-часові відносини, узяті разом. Простір і час розглядаються роздільно тільки в методичних цілях заради спрощення дослідження. Реальні географічні об'єкти характеризуються нерозривністю просторово-часових відносин. Часові відносини має сенс розглядати стосовно до явищ, між якими є просторові відносини (впливу, взаємодії), а просторові - стосовно до одночасних явищ.

Єдність просторових і часових відносин у геосистемах виявляється в декількох формах. Динаміка й еволюція геосистем відбуваються в більшості випадків через просторові взаємодії, причому зміна геосистем у часі часто відповідає їх просторовому чергуванню. У геології і палеогеоморфології відомий закон Головкінського-Вальтера, відповідно до якого послідовність фацій у вертикальному розрізі відкладень відповідає їх чергуванню (зміні по напрямку) латерально стосовно окремо узятої часової епохи. Приблизно те ж саме можна сказати і про просторово-часові ряди геосистем. Наприклад, при зміні клімату географічні зони будуть зміщатися чи переважно до полюса, чи до екватора, при цьому в кожній конкретній точці буде відбуватися прослизання суміжних зон по черзі. Про це свідчать релікти цих зон, що зустрічаються повсюдно.

В флювіальному рельєфі таке ж значення мають річкові тераси, кожна з який являє собою релікт визначеної просторово-часової обстановки.

Одна з форм прояву в геосистемах просторово-часових відносин - їхня ергодичність. Відповідно до ергодичної теореми, при стаціонарних процесах, тобто в умовах, коли стан системи не залежить від часу (ми їх називаємо умовами функціонування), спостерігається рівність середніх часових і просторових змін. Ю.Г. Симонов [³⁰] показав, що просторово-часові відносини деяких географічних явищ задовольняють умові ергодичності. Завдяки цьому за просторовою структурою можна відтворити часову мінливість і навпаки. Цей висновок, отриманий теоретично, добре підтверджується емпіричними даними. Уже давно географи прагнуть зіставляти аналогічні об'єкти, що знаходяться на різних стадіях розвитку в момент їхнього спостереження, поєднуючи їх у часові ряди з метою аналізу і прогнозу розвитку. Геоморфологічним прикладом такого роду є вивчення процесів саморозвитку форм рельєфу шляхом розташування їх у часовий ряд.

Користуючись зазначеним принципом, В.О.Боков сформулював позиційно-еволюційний принцип: послідовність еволюційних змін геосистем визначається через виявлення просторової послідовності геосистем, що творять у даний момент часу позиційний ряд (див. ^2,3).

Відома, як приклад, будова акумулятивної серії відкладень, де у вертикальному розрізі спостерігаються ті ж фації, що й у горизонтальному. В ерозійній формі через кожну точку подовжнього (і в ряді випадків поперечного) профілю послідовно прослизають ділянки, що характеризуються то активною ерозією, то акумуляцією.

Єдність просторово-часових відносин виявляється також у формі ймовірнісно-стохастичної інтеграції явищ геоморфогенезу, що мають різні просторово-часові масштаби. Уже відзначалося, що час життя, тривалість періодів становлення, розвитку і згасання форм, що складають ФГМС, істотно різні для кожної з них. Те ж саме стосується і просторових масштабів.

Отже, інтеграція явищ різного просторово-часового масштабу в природі відбувається тим способом, який можна назвати ймовірнісно-стохастичним. Його зміст полягає в тому, що випадкове спочатку сполучення явищ і властивостей, характерне для кожної точки земної поверхні, згодом заміщається таким статистичним набором форм, що забезпечує функціонування цілої ФГМС у певних межах зовнішніх умов. Образно говорячи, у ФГМС відбувається "притирання" різномасштабних у просторово-часовому відношенні явищ: ті з них, що не можуть "вписатися" у систему, повинні чи зруйнуватися, чи перебудуватися; інші, що виявились придатними для сформованого у ній сполучення явищ, можуть надто бурхливо розвиватися, захоплюючи територію і, можливо, переформовуючи на свою користь зв'язки, що виникли в системі раніше.

Напрошується конкретизація цих положень стосовно до схилових процесів. Наприклад, на схилі, де відсутні форми лінійної ерозії, але відбувається поверхневий стік, досить "зародка" лінійної форми (стежки, борозни), яка б створила початкову концентрацію стоку, як відразу почнеться процес перебудови всієї схилової системи за принципом позитивного зворотного зв‘язку.

Ймовірнісно-стохастична інтеграція виявляється у природних системах, що виникають у результаті взаємодії різночасних і різномасштабних утворень. Це географічні і геоморфологічні ландшафти, інші територіальні комплекси різного рангу, у тому числі географічна і топографічна структури ґрунтового покриву, різні ландшафтно-геофізичні і геохімічні процеси. Виникнення таких сполучень, кожне з який реалізується у визначеному типі (навіть індивіді) територіальних комплексів, породжує, у свою чергу, відносини між суміжними чи просторово-співпадаючими системами (явищами). Унаслідок цього з'являються нові просторово-часові відносини, усе більш ускладнюючи природу будь-якої ФГМС. Вони тим самим підвищують ступінь її автономності щодо зовнішніх умов і відносно сукупності оточуючих систем.

Ймовірнісно-стохастичне пристосування характерне для рельєфу, просторова структура якого складається з різнопорядкових і різночасних (у відношенні віку та характерного часу) форм і елементів, примхливо сполучених на земній поверхні. Представити цю систему як детерміновану можна тільки в генеральних рисах. У цілому ж система форм рельєфу ФГМС створюється структурно-еволюційно, тобто послідовно, ймовірнісно-стохастичним шляхом: "притиранням" чи, навпаки, відчуженням виниклих форм і елементів стосовно сформованої раніше структури.

Конкретною реалізацією просторових відносин виступають просторові структури. Аналіз початкових станів первинних ділянок, що вийшли з-під рівня моря, свідчить про первісну однорідність земної поверхні, що потім, вже в ході подальшого розвитку, здобуває диференційованості і усе зростаючої складності.

Просторові структури географічної оболонки і рельєфу земної поверхні відображаються в плановій упорядкованості географічних і геоморфологічних явищ, у парагенетичних і парадинамічних рядах геоморфосистем, у характері сусідства природних об'єктів і т. ін.

Характер просторових відносин виявляється й у територіальному рисунку ФГМС. Він відображає як сучасні, так і колишні просторові відносини. Деревоподібний малюнок зв'язаний з водно-ерозійними процесами на однорідному схилі, складеному розмивними породами; ґратчастий - обумовлений тріщинуватістю твердих гірських порід, використаною ерозійною мережею. Плямистий і плямисто-кільцевий рисунки спричинені суфозією, карстом; смугастий рисунок виникає в долинах рік на молодих терасах і в береговій зоні і т.д. В аналізі рисунків географічного і геоморфологічного ландшафтів закладені не тільки розпізнавальні можливості, але і значний конструктивний потенціал. Проектування штучного ландшафту, створення рельєфу, стійкого стосовно визначених видів природокористування, не можуть не спиратися на виявлення і дослідження, а потім відтворення стійких топологічних структур.

Причому для цілей дослідження анізотропії рельєфу (див. п. 1.3.5) одна з таких моделей подається на кольоровій ілюстрації нижче (рис. 2-В) у тому ж самому вигляді який вже обговорювався вище (стор. 37) – як прямий й зворотній тривимірні образи рельєфу. У даному випадку автори скористувались цифровою моделлю ділянки території США, отриманою з Інтернету. Це класичний флювіальний рельєф басейну р. Колорадо. Функціональність такої моделі полягає в адекватному наочному відтворенні регіональних характеристик флювіального рельєфу, генеральних процесів рельєфоутворення й гідрологічного стоку на ділянці річкового водозбору. Зворотний вигляд флювіального рельєфу забезпечує наочне дослідження анізотропних властивостей останнього і слугує доказом того, наскільки важливим для дослідника морфології є знання походження рельєфу.

ВИСНОВКИ ¹

ВИСНОВКИ

1.1. Сучасна парадигма флювіальної геоморфології виглядає як сукупність понять, способу бачення, аналітичних підходів, синтезу моделі рельєфу, відображення й способів аналізу флювіальних геоморфосистем.


1.2. Флювіальні геоморфосистеми (ФГМС) є найбільш досконалими морфологічними утвореннями земної поверхні через органічне поєднання в їхній природі структурного й динамічного аспектів у їх цілісності й взаємній узгодженості. Кожна ФГМС є, водночас, потужним регулятором, котрий управляє речовинно-енергетичними потоками, формуючи, серед іншого, середовище буття людини.


1.3. Водночас, існує нездоланне протиріччя поміж формою й процесом, що у ФГМС править за джерело її саморозвитку.


1.4. Геосистемний підхід і поняття ФГМС в сучасних умовах панування системно-структурного підходу, інформатизації суспільства і зростання уваги до системних катастрофічних і несприятливих природних процесів, вимагають усе більш об’ємного й широкого входження у всі сфери пізнавальної й конструктивно-географічної діяльності комп‘ютерних технологій як єдино спроможного засобу проектування заходів і моніторингу навколишнього середовища.


1.5. Морфологія ФГМС мусить досліджуватись, крім аспектів структурного й речовинно-енергетичного, як інформаційний морфологічний код рельєфу. Його розшифрування завжди було характерною рисою геоморфологічного дослідження. Але в сучасних умовах такому баченню рельєфу відповідає наявна апаратно-технічна база, що надає пізнавальному процесові вивчення ФГМС відповідної технологічної забезпеченості для здобуття якісно нового знання.


1.6. Через колосальну складність морфології земного рельєфу досі був відсутній адекватний пізнавальний апарат, котрий би забезпечував її дослідження. З цієї причини, склалося протиріччя поміж лавиноподібним зростанням потоку інформації про рельєф, з одного боку, і засобами її асиміляції й наукового аналізу – з іншого.


1.7. У наведеній частині монографії подані основні методологічні засади вчення про ФГМС. Їх тривимірним каркасом є мережі тальвегових і вододільних ліній. У межах цього каркасу відбувається флювіальний процес і здійснюється самоорганізація ФГМС. Відмінними від традиційних положень є наведені уявлення про час і простір ФГМС, що надають самостійності (зокрема, відносно геологічних шкал) геоморфологічному аналізові рельєфу.


1.8. Запровадження новітніх підходів надає можливості покращити повний шлях сучасного наукового дослідження ФГМС – від парадигми до розробки технології аналізу й здобуття якісно нових результатів, зокрема, на основі застосування оригінальних ГІС-технологій.


1.9. Існує певний перелік практичних (зокрема, інженерних) задач), спосіб вирішення котрих найрішучішим чином визначається алгоритмічним озброєнням розробників. Це надає прагматичності наведеним методологічним результатам.


КИВИСНОВКИЛітература до першої частини

i Кампанія Ambercore Software Inc., ссылка скрыта

ii Тут і надалі індекс –В у номері рисунку означає кольорову вкладку. Вкладки розміщені поза текстом і мають окрему нумерацію.- Прим. авт.

1. 1Багров М.В. та ін. Землезнавство. Підручник. – К.: Либідь, 2000. 464 с.
   
2. Боков В.А. Пространственно-временная организация геосистем. – Симферополь: СГУ, 1982. 82 с.
   
3. Боков В.А., Лущик А.В. Основы экологической безопасности. – Симферополь: Сонат, 1998. 224 с.
   
4. Боков В.А., Черванев И.Г. Пространственно-временные отношения в концепции самоорганизации рельефа / Самоорганизация и динамика геоморфосистем / XXYII пленум Геоморфологической комиссии РАН. – Томск, 2003. С. 56-61.
   
5. Бронгулеев В.В., Тимофеев Д.А., Чичагов В.П. Геоморфологические режимы // Геоморфология, № 4. 2000. С. 3-10.
   
6. Вернадский В.И. Проблема времени в современной науке / Биосфера и ноосфера. – М.: 2003. – С. 483-519.
   
7. Гарцман И.Н. Топология речных систем и гидрографические индикационные исследования // Водные ресурсы, 1973, № 3. С. 109-124.
   
8. Готт В.С. Философские вопросы современной физики. – М.: ВШ, 1972. 342 с.
   
9. Дмитриев Н.И. Геоморфология в Харьковском университете // Ученые записки ХГУ. Труды географического факультета, посвященные 150-летию Университета. Харьков: изд-во Харьковск. у-та, 1955. С. 7-40.
   
10. Казанский Б.А. Роль принципов симметрии в геоморфологии // Геоморфология, 1998, № 2. С. 23-28.
    
11. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Жизнь неживого с точки зрения синергетики / Самоорганизация и динамика геоморфосистем /ХХУ Пленум Геоморфологической комиссии РАН. – Томск: 2003. С. 3-13.
    
12. Ковальчук І. Регіональний еколого-геоморфологічний аналіз. – Львів: Інститут українознавства, 1997. 438 с.
    
13. Костриков C.В., Черванев И.Г. Свойства структурной сети флювиального рельефа и изучение эрозионных процессов // Физико-географические процессы и охрана окружающей среды. Сб. научн. трудов. – К.: Наукова думка, 1991. - С. 22-31.
    
14. Костріков С.В. Водозбірний басейн як об’єкт фрактального моделювання // Вісник Харківського університету. – 1999. - № 455. – Геологія. Географія. Екологія. С. 109-113.
    
15. Куценко Н.В., Черванев И.Г. Геоморфологическая концепция рекультивации земель // Самоорганизация и динамика геоморфосистем /ХХУ Пленум Геоморфологичес-кой комиссии РАН. – Томск: 2003. С.264-267.
    
16. Ласточкин А.Н. Системно-морфологическое основание наук о Земле (гео-топология, структурная география и общая теория геосистем).– СПб.: 2002.
    

762 с.

17. Лялин Ю.В., Поздняков А.В. Фракталы и автоколебания в геоморфосистемах // Геоморфология Центр. Азии: Матер. ХХУІ Пленума Геоморф. комиссии. – Барнаул: изд-во Алтайск. у-та. 2001. С. 141-144.
    
18. Методы геоморфологических исследований. – Новосибирск: Наука. 1967. 234 с.
    
19. Мильков Ф.Н. Ландшафтная асимметрия природных комплексов и систем. - М.: 1978. 72 с.
    
20. Мороз С. Історія біосфери Землі. Книга 1. – К.: Заповіт, 1996. 439 с.
    
21. Основные проблемы теоретической геоморфологии. – Новосибирск: Наука, 1985. 192 с.
    
22. Палиенко Э.Т. Поисковая и инженерная геоморфология. – К.: Вища школа, 1978. 199 с.
    
23. Перельман А.И. Геохимия. – М.: ВШ, 1990. 628 с.
    
24. Поздняков А.В. Динамическое равновесие в рельефообразовании. – М.: Наука, 1988. 207 с.
    
25. Поздняков А.В. Проблемы самоорганизации. Выпуск первый: Самоорганизация геоморфологических систем. – Томск: КТИ «Оптика» РАН, 1994. 64 с.
    
26. Поздняков А.В., Черванев И.Г. Самоорганизация в развитии форм рельефа. – М.: Наука, 1990.- 204 с.
    
27. Рельеф среды жизни человека (экологическая геоморфология) / Отв. ред. Лихачева Э.А., Тимофеев Д.А. – В 2-т. – М.: Медиа-ПРЕСС, 2002.- 640 с.
    
28. Ржаницын Н.А. Ручейковая сеть и склоновые процессы // Результаты исследований речных русел и гидротехнических сооружений. М.: Изд-во ун-та ДН, 1983. С. 106-129.
    
29. Рудько Г.І. Екологічна безпека техноприродних геосистем. Дис. ... д-ра техн. наук. Рукопис. - 2005.- 35 с.
    
30. Симонов Ю.Г. Анализ геоморфологических систем //Актуальн. пробл. теоретич. и прикл. геоморф.- М.: МФГО СССР. -1976. –С. 69-92.
    
31. Симонов Ю.Г. Морфометрический анализ.М.: Изд. Моск. у-та, 1985.- 32 с.
    
32. Скрыльник Г.П. К вопросу о самоорганизации геосистем Земли / Самоорганизация и динамика геосистем. ХХУП пленум Геоморфологической комиссии РАН.- Томск: ИОС РАН, 2003. С. 62-64.
    
33. Спиридонов А.И. Физиономические черты рельефа как показатель его происхождения и развития // Индикац. геогр. исслед. – М.: Наука, 1970. С. 92-104.
    
34. Стецюк В., Ткаченко Т. Екологічна геоморфологія України. – К.: КНУ, 2004. 222 с.
    
35. Токарский О.Г. Принцип симметрии и его значение в решении теоретических и практических вопросов геоморфологии / Основные проблемы теоретической геоморфологии. – Новосибирск, Наука, 1985. С. 145-146.
    
36. Уфимцев Г.Ф. Геоид, планетарный рельеф и послепангейская Земля / Самоорганизация и динамика геоморфосистем. ХХУІІ Пленум Геоморфо-логической комиссии РАН.- Томск, ИОС РАН, 2003. С. 156-158.
    
37. Философов В.П. Краткое руководство по морфометрическому методу поисков тектонических структур, перспективных на нефть и газ. – Саратов: СГУ, 1960. 115 с.
    
38. Философов В.П. Основы морфометрического метода поисков тектонических структур. – Саратов: СГУ, 1975. 230 с.
    
39. Флоренсов Н.А. Очерки структурной геоморфологии. – М.: Наука, 1978. 238 с.
    
40. Хакен Г. Синергетика (пер. с англ.). – М.: Мир, 1980. 404 с.
    
41. Худяков Г.И. Геология, геоморфология и геоэкология растущей Земли: приоритеты Дальневосточной геоморфологической школы // Геоморфология в России: научные школы: Материалы Иркутск. геоморф. семинара. Чтения памяти Н.А.Флоренсова.- Иркутск: ИЗК СО РАН. 2001. С.49-51.
    
42. Черванев И.Г. и др. Математическое моделирование рельефа на ЭВМ // Изв. АН СССР. Сер. География. 1977, № 4, с. 106-111.
    
43. Черванев И.Г. Автоматизация структурно-морфометрических построений // Физическая география и геоморфология. Вып. 21. К.: Киевский у-т, 1979.
    
44. Черванев И.Г. Структурный анализ рельефа на ЭВМ. Автореф. дис. …д-ра географ. наук. М.: МГУ, 1979. - 42 с.
    
45. Черванев И.Г. О теории систем в геоморфологии. Структурный анализ рельефа // Физ. география и геоморфология - 1983. - Вып. 29. С. 42-48.
    
46. Черванев И.Г. Структура рельефа и ее место в геоморфологической системе // Основные проблемы теоретической геоморфологии /СО АН СССР. Новосибирск: Наука, 1985, сс.164-161.
    
47. Черванев И.Г. Концепция поля в современной геоморфологии // Геоморфология - 1987. - № 4. - С. 12-20.
    
48. Черванев И.Г.,Боков В.А., Тимченко И.С. Геосистемные основы управления природной средой.- Учебное пособие. Харьков: ХНУ /Темпус-Тасис, 2004.- 134 с.
    
49. Шафрановский И.И., Плотников Л.П. Симметрия в геологии. – Л.: Недра, 1975. 280 с.
    
50. Chervanev I.G. Structural analysis of relief and its automatization // Quaestiones Geographicae, 1982, № 8. 37-43 pp.
    
51. Costa-Cabral M., Burges S. Sensitivity of channel network planform laws and the question of topologic randomness. // Water Resour. Res. 33 (9): 1997. 79–97 рр.
    
52. Dodds P.S., Rothman D.H. Scaling,universality and Geomorphology. //Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2000. 28. 571–610 pp.
    
53. Horton R. Erosional development of streams and their drainage basins: hydrological approach in quantitative morphology // Geological Society of America Bulletin. – 1945. – Vol. 56. 275-370 рр.
    
54. Сudennec С., Fouad Y., Sumarjo-Gatot I. Planar Organization of River Networks: A Hidden Gamma Law Structure / Consept and Modelling in Geomorphology: international perspectives - Tokyo, 2003. 133-145 рр.
    
55. Newman W.I., Tarcotte D.I. Cascade model for fluvial geomorphology // Geophys. J.1990, 100, pp. 433-439.
    
56. Pieri D. Geomorphology of martian valleys // Advances in Planetary Geology \ Ed. By A. Woronow. – Washington, DC: NASA, 1980. – 1-160 рр.
    
57. Scheidegger A. The theoretical Geomorphology. – 3^rd edition. – New York: Springer-Verlag - 1991. – 434 p.
    
58. Schum, S.A. The Fluvial System. – New York: Wiley, 1977. Р. 338.
    
59. Shreve RL. Infinite topologically random channel networks // J. Geol. 1967, 75: 178–186 рр.
    
60. Sornette D., Hang Y.-C. Non-linear Langevin model of geomorphic erosion processes / Geophysics, 113, (1993). 382-386 рр.
    
61. Strahler A.N. Hypsometric (area-altitude) analysis of erosional topography // Geological Society of America Bullutin. - 1952. - V. 63. - 1117-1142 рр.
    
62. Strahler A.N. Quantitative Geomorphology / Handbook of Applied Hydrology.- 1964. 68-79 рр.
    
63. Tokunaga, E. Laws of drainage composition in idealized drainage basins: Geogr. Rev. Japan, 48, 1975.- 351–364 pp. (in Japanese with English summary).
    
64. Tokunaga, E. Self-similar natures of drainage basins: In R. Takaki (ed.), Research of Pattern Formation, KTK Scientific Publishers, Tokyo.1994, 445–468 pp.