Формы в мире почв - Игорь Николаевич Степанов

Ветвящиеся системы связаны с неотектоникой. Подъемы и опускания земной коры приводят к образованию закономерной сети трещин, по которым затем формируются речные долины. Они столь правильны, что поддаются описанию посредством аппарата теории симметрии.

Ветвящиеся почвенно-геологические системы — это проявление специфического закона природы, объяснение которого требует и своего математического подхода. Они — результат движения, но не поступательного, а волнового, по спирали, способного через определенные этапы воссоздавать себе подобное: «движения с возвратами к исходным пунктам, т. е. диалектического…»[17].

Ветвящиеся почвенные системы принимают самые неожиданные формы. Так, в Казахстане бассейны озер Теке и Кызылкак (см. рис. 16) с радиусом до 20 км (рис. 22, I, II) имеют формы рельефа, напоминающие узор искусственной молнии, созданной в лаборатории с помощью скользящего разряда (рис. 22, III). Структура рельефа озерных впадин взята с карты (см. рис. 16), а снимок молнии — из журнала «Химия и жизнь» (1983, № 7, с. 37) со ссылкой на книгу Г. Франке[18]. Можно предположить, что некоторые участки земной коры формировались подобным же образом, только электроны на них были разогнаны до колоссальной энергии процессами сжатия и растяжения, происходящими внутри Земли. Под влиянием избыточной энергии земная кора раскалывалась по закону радиальной симметрии. С этим явлением можно связать формирование полезных ископаемых и образование речной сети.

Рис. 22. Структура рельефа бассейнов озер Текс н Кызылкак, Казахстан (I, II). Для сравнения приведена фотография искусственной молнии (III)

Предложенная геоатомная модель может быть усложнена, если учитывать не один заряд, а пару взаимодействующих «электродов» — блоков земной коры, заряженных одинаково или различно, причем заряды могут отличаться по величине. Тогда структура силовых линий станет разнообразней: они будут расходиться, если два взаимодействующих блока земной коры имеют одинаковые заряды, или сближаться, если блоки окажутся с противоположными по знаку зарядами. Сами блоки-«электроды» могут иметь разные формы: точки, пластины, кольца и т. п. Многие из этих рисунков силовых линий обнаруживают себя в лике земной поверхности. Но нужны доказательства изоморфизма этих явлений.

ЗАКОН ПОСТОЯНСТВА УГЛОВ

ВЕТВЯЩИХСЯ СИСТЕМ

Рис. 23. Ветвящиеся почвенные системы Кура-Араксинской низменности (по В. Р. Волобуеву)

1 — почвы повышений

Впервые ветвящиеся почвенные системы выделены академиком АН АзССР В. Р. Волобуевым (1948). Для Кура-Араксинской низменности им составлена карта пластики рельефа, фрагмент которой помещен па рис 23. Заштрихованы повышения с нормально развитыми незасоленными почвами, благоприятными для орошения. Между повышениями расположены понижения с луговыми засоленными почвами, требующими при сельскохозяйственном освоении промывок от солей на фоне дренажа. Такая карта позволяет видеть почвы и рельеф в объеме, в виде системы, обладающей двумя чертами: 1) качественной узловатостью, 2) интеграцией, эмерджентностью, объединяющей отдельные повышения в целостное архитектурное сооружение — почвенно-геологическую систему. Целостность и интеграция ее неразрывны и двуедины.

Ветвящиеся природные системы интересуют многих. Числовые характеристики геосистем — долин рек разных порядков — изучались В. П. Философовым (1975) при установлении границ тектонических структур. Р. Е. Хортон (1948), Б. П. Панов (1948), Н. А. Ржаницын (1960) исследовали явление возрастания порядка долин при переходе от неразветвленных элементарных потоков к главному руслу реки. Ю. Б. Виноградов (1980) интересно и доступно для широкого круга читателей описал процесс зарождения селевых потоков — основных поставщиков грязе-каменного материала для ветвящихся почвенных систем.

Карта пластики рельефа В. Р. Волобуева была хорошим началом. Вслед за ней появились подобные карты и на другие территории. Их анализ привел к важному выводу: ветви располагаются по отношению к стержневой оси под определенным углом, зависящим от вещественного состава системы. Например, в пустынях при углах 7—15° образуются ветвящиеся системы легкого механического состава (супеси, легкие суглинки), незасоленные, хорошо дренируемые; при угле 45° — тяжелого механического состава (тяжелые суглинки, глины), засоленные, плохо дренируемые.

Видимо, свойства ветвящихся систем обусловлены физико-механическим и химическим составом наносов, из которых они образуются. Их особенности можно объяснить и спецификой природных сил. Каждая из них формирует почвенно-геологическую систему (речную, озерную, ледниковую, эоловую) со своей пространственно-временной геометрией, со своей индивидуальной симметрией. Так, вода, будучи величайшим стабилизатором на Земле, способна создавать только определенное, ограниченное число форм потоков по известным геометрическим законам. Поэтому почвоведы и геологи стараются выявить эти законы, чтобы затем использовать их при освоении природных ресурсов.

КАК ПРОЧИТАТЬ СТРУКТУРНЫЕ ЗАПИСИ НА ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ

ДВИЖЕНИЕ — ОСНОВА КЛАССИФИКАЦИИ

ПОЧВЕННЫХ СТРУКТУР

Движение — важный фактор симметрии любых почвенных систем. Использование принципов симметрии позволит почвоведам читать геометрическую структуру почвенных тел в следующей последовательности. Сначала определяется размерность их расположения на карте или снимке. Почвенные тела могут быть неподвижными, «прикрепленными» к одной точке (и тогда их называют нульмерными) или располагаться вдоль линии (одномерные), а также находиться в узлах параллелограмматической сетки (двумерные). Затем уточняется их более тонкая структура, т. е. характер взаимного расположения с помощью операций симметрии (движений): поворотов, перестановок, отражений и Других.

В явном или неявном виде движение как форма познания присутствует в любой научной теории. Мыслимые перестановки, повороты, отражения выявляют устойчивую повторяемость в пространстве и во времени тех или иных форм почвенных тел, т. е. инвариантность. Последняя всегда связана с каким-либо законом сохранения. Каждая почвенная система характеризуется конкретным, присущим только ей устойчиво сохраняющимся (инвариантным) повторением тел и соответствующим ему законом сохранения: энергии, импульса, момента импульса, электрического заряда и других. Д. И. Менделеев отличал исследователя от простого исполнителя по способности мыслить категориями инвариантности. Он считал, что истинный ученый тот, для кого поиск постоянного среди переменного и вечного среди