Географічні процеси: понятійно-термінологічна система (за Е.Б. Алаєвим)

 

Процеси	Результати процесів	Зворотні процеси (анти- процеси)
А. Територіально-структурні
Диференціювання	диференціація	Нівелювання
Концентрування Стягування Зосередження	концентрація	Деконцентрація Дифузія
Агломерування	агломерація	Деагломерування
Б. Компонентно-структурні
Поляризація	виникнення полюсів	Вирівнювання
Диверсифікація	компонентне подрібнення та ускладнення	Симпліфікація
Інтеграція	нова цілісність	Дезінтеграція
В. Вертикально-структурні
Стратифікація	вертикальна ярусність	Вертикальна однорідність (вирівнювання)
Г. Хроноструктурні
Зростання	збільшення	Зменшення
Розвиток	структурні зрушення	Деградація

Примітка: в оригіналі таблиця називається «Просторово-географічні процеси: понятійно-термінологічний апарат», але на наше переконання термін-додаток «Просторовий» зайвий, бо він звужує дійсний зміст таблиці.

 

Другою ознакою«географічності»науково-дослідної роботи, яка логічно випливає із територіального (геопросторового) підходу, є застосування картографічного методу дослідження. За К.О.Саліщевим, це метод використання карт для опису, аналіза, пізнання явищ, для отримання нових знань і характеристик, для вивчення процесів розвитку, встановлення просторових взаємозв’язків і прогнозування явищ.. Цей метод спеціально вивчається в окремому навчальному курсі, тому немає потреби його виклад далі поглиблювати. Зазначимо лише, що застосування його має два аспекти:використання готових карт і створення карт спеціально.

Ще однією ознакою «географічності» науково-дослідницької роботи є часткове абстрагування від часової компоненти дійсності, проте обов’язкове врахування часу як фактору просторових географічних процесів. Усі явища існують у просторі, в той же час всі явища існують у часі та історії. Французький географ Е. Реклю зазначав, що історія — це географія в часі, а географія — історія у просторі. Саме тому вважають, що географія та історія є найважливішими науками, які дозволяють зрозуміти наш світ. Географія досліджує земний простір і, відповідно, користується земним часом.

За В.Б.Сочавою, геосистема - " независимо от ее размерности - это иерархически организованное целое, состоящее из взаимосвязанных компонентов природы, подчиняющихся закономерностям, действующим в географической оболочке или в ландшафтной сфере " (Сочава, 1973), " земное пространство всех размерностей, где отдельные компоненты природы находятся в системной связи друг с другом и как определенная целостность взаимодействуют с космической сферой и человеческим обществом "[133].

Основні аксіоми і постулати геосистемної парадигмитакі^[134]:

- геосистема завжди складається з елементів, якими можуть бути компоненти географічної оболонки або більш дрібні геосистеми;

- елементи геосистеми перебувають у різноманітних зв'язках, які можуть бути жорстко детермінованими або ж стохастичними (ймовірнісними), позитивними чи негативними, прямими чи зворотними; прямі зв'язки є причинно-наслідковими (після такої дії слід очікувати певного наслідку), зворотні — показують реакцію системи на прямий зв'язок і виступають як зв'язки саморегуляції системи;

- серед множини зв'язків виділяють головні, які називають системоутворюючими; кожен клас систем має свої специфічні системоутворюючі відношення; для геосистем такими є відношення просторової впорядкованості (організованості) географічних об'єктів на земній поверхні;

- кожна система має свою будову, яку називають структурою; систему можна розглядати у різних структурних аспектах — морфологічному, функціональному, організаційно-управлінському і т. д.; структуру геосистеми називають геоструктурою;

- геосистеми, як і будь-які інші системи, мають властивість емерджентності: цілісна геосистема має такі якісні характеристики, яких не мають її складові елементи;

- геосистеми мають властивість еквіпотенційності: кожний географічний об'єкт можна розглядати як геосистему, складену певною множиною елементів, і в той же час як один з складових елементів більш загальної (охоплюючої) геосистеми;

- геосистеми мають ієрархічну, багаторівневу організацію, зумовлену їхньою еквіпотенційністю.

Отже, для проникнення у сутність обраних об’єктів дослідження у географії дослідник мусить сформувати певний тип географічного мислення. Підходи до виділення об’єктів та предметів географічних дослідження, сутність фундаментальних категорій географії, формують методологічні принципи конструктивно-географічних знань.

Найбільш вдало ці принципи сформулював відомий географ Д. Харвей у вигляді шести моделей пояснення:

1) пізнавальний опис, пов'язаний із збором, впорядкуванням і класифікацією даних. Він може варіювати в широких межах – від простих первинних спостережень до теоретично осмислених понять;

2) морфометричний аналіз, що дозволяє вивчити розподіл форм і об’єктів у просторі за допомогою просторово-часової мови. Теоретичні передумови методу в основному геометричні і зводяться до встановлення системи координат;

3) причинно-наслідковий (генетичний) аналіз, обґрунтований К. Ріттером та О.Гумбольдтом, який пов'язаний із встановленням закономірних причинних зв’язків, що пояснюють розміщення об’єктів під впливом певних факторів;

4) часовий (хронологічний) тип пояснення, як і причинний (генетичний) аналіз, пов'язаний з абстрактними припущеннями про характер процесів реального світу. Теоретична основа полягає у тому, що конкретну послідовність явищ можна пояснити, вивчаючи виникнення і подальший розвиток цих явищ і застосовуючи процесні закони;

5) функціональний та екологічний аналіз, які дають можливість пояснити взаємні зв’язки в межах території, що розглядається. Так, функціональний аналіз має на меті дослідити об’єкти, виходячи з тих функцій, які на них покладені в межах упорядкованої системи;

6) системний аналіз дозволяє перейти від вивчення функцій конкретного об’єкту в межах упорядкованої системи до вивчення структури самої системи, її взаємопов’язаних елементів і процесів.^[135]

 

 

Автоколивання в геосистемах. Проявом самоорганізації є виникнення автоколивань. Автоколивання є внутрішньо притаманними системі непостійностями, які, як правило, обумовлені поєднанням у ній елементів різного характерного часу. Два географи-кібернетики В.Я. і С.Я. Сергіни стали відомими ще у 70-х рр.. 20 ст. тим, що довели можливість виникнення автоколивань через поєднання в системі географічної оболонки мало інерційного клімату та надто повільно змінюваних (у тепловому відношенні) льодовиків і Світового океану. Вони показали, що відбувається накладення (фізичний термін - суперпозиція) власних ритмів коливань кожної з цих складових. У результаті суперпозиції виникають «биття», що виявляються, в окремому випадку кліматичних коливань, у виникненні материкових льодовиків (зледеніння) і зникнення їх (інтергляціал).

Екологам відомі автоколивання в двучленной системі взаємодії «хижак-жертва» (класична модель Вольтерра-Лотки). Є й значна кількість описаних в літературі інших автоколивань, що генеруються геосистемами. Д. Харвею вдалося створити своєрідний «генетичний код» процесу отримання географічних знань від найпростішого - морфометричного (топографічного) аналізу поверхні Землі до найскладнішого - системного аналізу.

На сьогодні йде мова уже про наступний етап процесу еволюції наукових підходів у географії – перехід до синергетичної парадигми.

 

Керування геосистемами. У сучасну індустріальну епоху, поряд із впливом, звичайно зв'язаними з певними господарськими цілями, стали широко використовуватися експерименти, що дають більш чітке і певне уявлення про характер перетворення природного середовища. До таких експериментів належать:

- Впливу на метеорологічні процеси, в тому числі шляхом засівання хмар активними ядрами конденсації.

- Снігові меліорації,

- Дощування схилів, в тому числі і з метою визначення закономірностей формування схилової ерозії і т.д.

- Нормування антропогенного впливу на природні та природно-антропогенні ландшафти.

Для отримання уявлення про більш глобальні явища широко використовуються чисельне моделювання та теоретичні розрахунки.

Отримані дані дозволили виявити основні принципи управління природним середовищем.Їхньою теоретичною базою, з одного боку, є досягнення кібернетики, з іншого - закономірності, виявлені в ході вивчення просторово-часової організації, структури, еволюції геосистем і географічної оболонки в цілому.

 

На стику географії та кібернетики виникла геокібернетика. Вона вивчає поведінку геосистем, способи цілеспрямованого впливу на них, управління ними для досягнення різних цілей (у тому числі заради стабілізації природних процесів, порушених людською діяльністю).В даний час в її рамках розвивається методологія адаптивного управління геосистемами, яка має географічне і екологічне значення.

Поняття адаптивного управління гео- екосистемами. Адаптивне управління являє собою зовнішнє, заздалегідь розраховане вплив на геосистему з метою змінити в потрібну сторону основні показники її стану (індекс біорізноманіття, концентрації шкідливих речовин у природному середовищі та ін.) Як вважає І.Є.Тимченко, адаптивне управління екосистемами важко здійснити, оскільки вона вимагає великих витрат. Але ця необхідність все ясніше вимальовується перед людством, яке стурбоване активізацією стихійних процесів і посиленням антропогенних змін.Якщо не можна зменшити їх кардинально, то необхідно хоча б навчитися переводити геосистеми в «щадний» режим функціонування. Це завдання здається важко реалізується, і це так. Але людські цивілізації накопичили в цьому відношенні певний досвід. Аналізуються також приклади стихійного впливу на природні процеси, які завжди містять у собі елемент управління.

Як правило, необхідно вирішити три головних проблеми:

• створити динамічну модель екосистеми, що відповідає поставленим цілям управління і здатну прогнозувати очікувані процеси розвитку (сценарії) в екосистемі при різних зовнішніх впливах,

• організувати контроль (моніторинг) прогнозованих сценаріїв розвитку,

• побудувати інформаційну технологію управління, засновану на засвоєнні даних спостережень у динамічній моделі екосистеми.

Проблема створення адекватних динамічних моделей природних екосистем є найбільш складною.Відмінною особливістю адаптивного управління є використання принципу зворотного зв'язку, згідно з яким управляє вплив безперервно коригується на основі порівняння очікуваної реакції екосистеми з спостерігаються в ній фактичними змінами.Цей процес ускладнюється через різну реактивності елементів екосистеми, через що її відгуки на впливи можуть помітно відставати від самих впливів, вносячи плутанину в їх оцінку.Певна гнучкість управління, що пристосовуються постійно до поведінки геосистеми, з одного боку, і завданням управління нею - з іншого, дозволяє наблизити реальні зміни в системі до бажаного прогнозного стану.

Тут же варто відразу зазначити певну неоднозначність в реакціях системи на певний зовнішній вплив, які виявляються неоднозначно оцінюваними.

Найбільшого поширення набули глобальні моделі, що зв'язують процеси світового соціально-економічного розвитку людства зі змінами клімату Землі.Цей напрямок досліджень і розробок обумовлено реальною загрозою глобальних кліматичних змін, які, можна сказати, вже почалися. Вони розвиваються за двома напрямками. Перше з них базується на фундаментальних наукових дослідженнях океану і атмосфери в їх взаємодії. Поряд з класичними моделями В. В. Шулейкіна, в сучасних моделях загальної циркуляції океану і атмосфери враховуються додаткові фактори. Ними є орографія і температурний режим материків, льодовий покрив у високих широтах та ін. Особливого значення набуває розгляд біогеохімічних циклів, які відображають глобальний динамічний баланс деяких газів (зокрема, вмісту в ній парникових газів), в співвідношенні зі станом Світового океану і біомасою зелених рослин суші.На регіональному рівні ці процеси розглядаються у зв'язку з дигресієюи ландшафтів у залежності від змін тепло-вологообміну, інспірованих господарською діяльністю. Нижче наведено два малюнки, що характеризують ці процеси в аридних умовах Землі, де основними чинниками антропогенних змін є пасовищна дигресія і зрошуване землеробство.

В залежності від способу регулювання (типу реакції на вихідну величину) виділяється два типи систем: система з негативним зворотним зв'язком - стабілізована система; система з позитивним зворотним зв'язком - система обвальна, лавинна, що самопідсилюється.
4) Управління та регулювання у природі буває двох типів: динамічного та інформаційного. На рис. 5 наведено приклад складного саморегуляції в агроекосистемі щодо поведінки пестициду (модель Борисової).

Схема у спрощеному вигляді ілюструє біогеохімічний механізм, що обумовлює характер і темп деструкції пестицидів в умовах зрошуваного землеробства.
У динамічному регулюванні для його здійснення потрібна велика кількість енергії, тому що вплив на систему здійснюється за принципом:

В інформаційному регулюванні такої відповідності немає. Як зазначалося вище, дія в такій системі (її реакція на інформаційний вплив) не відповідає величині впливу ззовні, а наявність або відсутність протидії залежить від стану системи. Наприклад: пофарбувавши чорну покрівлю будинку в білий колір, ми зменшили б її нагрівання у 5 разів, витративши при цьому невелику енергію (на виробництво фарби і її нанесення). Щоб охолодити ту ж чорну покрівлю, потрібно було б енергії літнім днем ​​приблизно 0,5 квт.м^-2.
Завдання: з досвіду вивчення базових географічних дисциплін наведіть приклади динамічного і інформаційного регулювання.