Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ОСНОВНЫЕ УРОВНИ УСТОЙЧИВОСТИ В ОБЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕОСИСТЕМ ЗЕМЛИ

Скрыльник Г.П. 1
1 ФГБУ ФАНО «Тихоокеанский институт географии» ДВО РАН
Геосистемы, как природные целостности в рамках комплексной физико-географической оболочки, отличаются контрастной пространственной и временной упорядоченностью, причинно согласующейся с основными (каркасными) уровнями их организации – локальными, региональными, континентальными и глобальными планами. Эти уровни могут быть выявлены при помощи сквозных направлений – палеогеографического, геофизического, геохимического, биогеографического, картографического и математического. Учитывая их структурную важность, как разделительно-баръерную и буферную стабилизирующую, вполне целесообразно введение в эколого-географическую экспертизу обязательного комплексного исследования различных аспектов устойчивости ГС на основных соподчиненных пространственно-временных (каркасных) уровнях организации (локальном, региональном, континентальном и глобальном), и особенно на трансграничных полосах вдоль природных рубежей (в контактных подсистемах) – последовательно в прошлые эпохи, историческое время, настоящем и ближайшем будущем. Ожидается, что реализация таких подходов принесет положительные результаты для ведения оптимального природопользования с соблюдением устойчивого развития природных и социальных объектов.
геосистемы
уровни организации
устойчивость
развитие
географическая экспертиза
1. Бакланов П.Я. Географические и геополитические факторы в региональном развитии / П.Я. Бакланов // Региональные исследования – 2014. – № 2. – С. 4–10.
2. Бакланов П.Я. Мониторинг трансграничного российско-китайского сотрудничества / П.Я. Бакланов // Азиатско-Тихоокеанский регион: экономика, политика, право. – 2011. – № 1. – С. 63–70.
3. Короткий А.М. Аномальные природные процессы и их влияние на состояние геосистем юга российского Дальнего Востока / А.М. Короткий, В.В. Коробов, Г.П. Скрыльник. – Владивосток: Дальнаука, 2011. – 265 с.
4. Скрыльник Г.П. Основные уровни общей организации и устойчивость геосистем Земли // Самоорганизация и динамика геоморфосистем: мат-лы ХХУII Пленума геоморфологич. комис. РАН (Томск, 25 августа – 3 сентября 2003 г.). – Томск, 2003. – С. 72–73.
5. Готванский В.И. Влияние природных и антропогенных факторов на напряженность геоморфологических процессов на Дальнем Востоке / В.И. Готванский, Е.В. Лебедева // Геоморфология. – 2010. – № 2. – С. 26–35.
6. Осипов В.И. Управление природными рисками / В.И. Осипов // Вестн. РАН. – 2002. – Т. 72, № 8. – С. 678–686.
7. Скрыльник Г.П. Эколого-геоморфологические оценки и требования географической экспертизы зон влияния «линейные сооружения – природная среда» на юге российского Дальнего Востока // Теоретические проблемы современной геоморфологии. Теория и практика изучения геоморфологических систем: мат-лы ХХХI Пленума геоморфологич. комис. РАН (Астрахань, 5–9 октября 2011 г.). Часть II. – Астрахань, 2011. – 368 с.
8. Прибрежно-морское природопользование: теория, индикаторы, региональные особенности. Под общей редакцией академика РАН П.Я. Бакланова / И.С. Арзамасцев, П.Я. Бакланов, С.М. Говорушко и др. – Владивосток: Дальнаука, 2010. – 308 с.
9. Говорушко С.М. Сооружение и эксплуатация трубопроводов: воздействие на окружающую среду / С.М. Говорушко // Экология промышленного производства. – 2011. – № 6. – С. 23–26.
10. Эколого-географические аспекты развития нефтегазового комплекса на Дальнем Востоке России. Под общей редакцией академика РАН П.Я. Бакланова / И.С. Арзамасцев, П.Я. Бакланов, Ю.И. Берсенев и др. – Владивосток: Дальнаука, 2007. – 264 с.
11. Геосистемы Дальнего Востока России на рубеже ХХ–ХХ1 веков. Под общей редакцией академика П.Я. Бакланова. Т. 11. Природные ресурсы и региональное природопользование. Отв. ред. акад. П.Я. Бакланов, к.г.н. В.П. Каракин. – Владивосток: Дальнаука, 2010. – 560 с.
12. Бакланов П.Я. Тихоокеанская Россия: географические и геополитические факторы развития / П.Я. Бакланов // Изв. РАН. Сер. геогр. – 2015. – № 5. – С. 8–19.

Геосистемы (ГС), как иерархически строго соподчиненные природные целостности в рамках комплексной физико-географической оболочки (КФГО), отличаются контрастной пространственной (и по горизонтали, и по вертикали) и временной упорядоченностью, причинно согласующейся с основными (каркасными) уровнями их организации – локальными (топологическими типами организации ГС на сезонно-ритмическом временном, до нескольких лет, фоне развития, с учетом бассейновой и определенной ландшафтной, процессно-факторной приуроченности; региональными (бассейновыми типами организации ГС на циклически-временном, до десятков и первых сотен лет, фоне развития, с учетом зонально-провинциальной и высотно-поясной приуроченности; континентальными (зональными типами организации ГС на периодически-временном, до нескольких тысяч лет, фоне развития, с учетом природно-климатической поясной приуроченности) и глобальными планами (комплексными биогеофизическими типами организации на периодически-длительном, до сотен тысяч – миллионов лет, фоне развития, с учетом планетно-галактической динамики и комплексирования геофизических полей и характеристик).

Цель исследования

В этих планах различны и типы функционирования (обмен веществом, энергией и информацией между одно- и разноуровневыми ГС), предопределенные индивидуальными особенностями их вертикальных и горизонтальных связей, выявление которых и вскрывает механизмы функционирования и состояния ГС. Наиболее показательно это отражается в проявлении соответствующих пространственно-временных показателей устойчивости общих и компонентных ГС:

а) относительно повышенных в центре, и пониженных – по их периферии;

б) в целом, при прочих равных условиях, возрастающих в направлении от иерархически низких природных образований – к высоким (от локальных к глобальным).

Здесь под устойчивостью геосистем (ГС) нами понимается их способность сохранять, при различных колебаниях темпа и направленности воздействий, основные черты своей организации, а также поддерживать возвратно-поступательное развитие, что создает основу их пластичности.

Уровни устойчивости ГС, устойчивого развития объектов (природных, антропогенно-природных, антропо-техногенных, социально-экономических и других) и организации географической оболочки органично взаимосвязаны. Это результат сложного пространственно-временного комплексирования взаимодействий пяти типов факторов (гравитационного, геофизического, геохимического, антропо-техногенного и геоинформационного) и процессов (космических – экзогенных – эндогенных – антропогенных). Все эти взаимодействия в настоящее время еще не выходят за экстремальные рамки и все еще обеспечивают устойчивую целостность географической оболочки.

Геосистемы постоянно подвергаются внешним воздействиям и испытывают различные трансформации. Последние регулируются устойчивостью, определяемой суммарным вкладом устойчивости частных геосистем. При этом в рамках ГС наибольшей устойчивостью обладают на восходящих отрезках развития относительно самые консервативные (из-за максимального характерного времени развития) – геоморфологические (ГМС), тем самым контролирующие именно устойчивость общих ГС.

Соответствующие рассмотренным уровням общие ГС, обладая относительно высокой потенциальной устойчивостью, в общем не разрушаются от катастроф только на нижележащих уровнях (например, региональные ГС не разрушаются от локальных катастроф и даже «способствуют» в дальнейшем восстановлению локальных ГС).

Материалы и методы исследования

Рассматриваемые уровни организации ГС, по нашему мнению, могут быть предметно выявлены и обозначены при помощи сквозных направлений изучения комплексной физико-географической оболочки (КФГО) – палеогеографического, геофизического, геохимического, биогеографического, картографического и математического. Учитывая их структурную важность, как разделительно-барьерную и буферную стабилизирующую, вполне целесообразно введение в эколого-географическую экспертизу обязательного комплексного исследования различных аспектов устойчивости ГС на основных соподчиненных пространственно-временных (каркасных) уровнях организации (локальном, региональном, континентальном и глобальном) – последовательно в прошлые эпохи, историческое время, настоящем и ближайшем будущем.

Результаты исследования и их обсуждение

Границы между различными ГС всегда представляют собой относительно подвижные полосы – зоны взаимовлияний и взаимодействий соседних ГС. Подобные образования в географии рассматриваются как переходные полосы природных образований как целостностей или же «контактные географические структуры» [1, 2]. Они, обладая известной пластичностью (во многом приобретенной в ходе разноплановых взаимодействий и взаимовлияний между соседними ГС), выполняют разделительно-барьерную роль, а в случае антропогенного воздействия на ГС – буферную стабилизирующую (сами при этом первыми испытывая любые трансформации). Организующая роль контактных подсистем по ходу увеличения их иерархического уровня неуклонно возрастает, а их динамическое поведение направленно увеличивает информативность по устойчивости породивших их ГС. Более того, усложнение или упрощение структуры ГС проявляется через поведение контактных подсистем, а с этим в дальнейшем связана и вероятность проявления опасных для ГС процессов.

Устойчивость общих ГС на всех уровнях является результирующей сложного комплексирования, одновременно по аналогичным характеристикам, компонентных (геоморфологических, почвенных, гидроклиматических, мерзлотных, фито- и зооценотических и т.д.) и иерархически разных (фаций, урочищ, ландшафтов, районов, провинций, зон, поясов) ГС. При этом наибольший вклад в формирование устойчивости любой общей ГС вносит соответствующая геоморфологическая система (рельеф и рельефообразующие субстраты), из-за ее консервативности, и фитоценотическая – благодаря ее повышенной пластичности. В целом же устойчивость ГС контролируется энергетическими и динамическими соотношениями типичных и аномальных (экстремальных – критических, и кризисных, и катастрофических) факторов и процессов в соответствующих им обстановках. При этом критические, кризисные и катастрофические обстановки, возникающие и в дальнейшем по-разному разрешаемые в ходе развития ГС, отождествляются нами с порогами устойчивости геосистем в целом и их компонентных подсистем в частности.

С возрастанием иерархического уровня ГС увеличивается и соответствующая им устойчивость, равно как и с увеличением их возраста, что согласуется с известными свойствами их самоорганизации [3]. Более того, естественные и антропогенно-естественные ГС неодинаково «откликаются» даже на однотипные (и естественные, и антропогенные) воздействия:

а) одни ГС выдерживают воздействия с минимальными потерями в организации, возвращаются в исходные состояния и обеспечивают стабилизацию своей структуры и привычных режимов функционирования;

б) другие ГС преобразуются с упрощением исходной структуры, вплоть до полного ее разрушения, и переходят в специфические новообразования.

Эти количественные изменения устойчивости ГС, отвечая типичным подвижно-равновесным состояниям объектов, предопределяют и динамическое формирование на общем эволюционном фоне основных комплексных системобразующих уровней [4].

Общая принципиальная схема основных уровней организации и устойчивости ГС (в одномоментном срезе) представляется следующей на различных планах (таблица).

Локальный план – топологический тип организации ГС на сезонно-ритмическом временном (до нескольких лет) фоне развития, с учетом бассейновой и определенной ландшафтной (процессно-факторной) приуроченности. Усложняющими факторами выступают:

а) экспозиция (инсоляционная, влажностная и «ветровая»);

б) микроположение в рамках геоморфологической триады (дополнительно – центральное или окраинное в конкретных элементах триады) и то же – в ареале локальной совокупности геомов (фаций);

в) характер взаимодействий (прежде всего, обмена веществом и энергией) между геомами;

г) динамика соответствующих последних контактных подсистем; и др.

Устойчивость ГС на этом уровне формируется преимущественно типичными процессами. Аномальные же процессы в организации ГС играют чаще деструктивную роль.

Региональный план – бассейновый тип организации ГС на циклически-временном (до десятков и первых сотен лет) фоне развития, с учетом зонально-провинциальной и высотно-поясной приуроченности. Общая дифференциация и специфика регионального плана, вскрываемая в ходе ландшафтно-географического зонирования территории, предопределяется:

а) порядковостью и плановой симметричностью речных бассейнов (как «систем эрозии»);

б) мезоположением (центральным и окраинным) в секторальной совокупности ландшафтов;

в) активностью континентальных и океанических системообразующих влияний;

г) набором и величиной контрастов в типовых характеристиках по элементам (водораздел – склон – днище речной долины или впадины) геоморфологической триады;

д) напряженностью в контактных мезо-подсистемах; и др.

Общая принципиальная схема организации геосистем Земли [4]

Геосистемы и подсистемы

Геоморфосистемы и подсистемы

Ведущие факторы, процессы и условия

Уровни организации

Типы организации

Процессы

(по «вкладу»)

«Эффекты» само-

организации

Тренды устойчивости ГС

по

уровням

общая «Стрела»

КФГО

Геоморфо-

сфера

Космогенные

и

эндогенные

Глобальный

Био-

геофизический

Типичные и критические, с участием кризисных и отчасти катастрофических

Возникновение и

развитие: биосферы; природно-климатических поясов; и др.

skrT1.wmf

skrT5.wmf

Материки

и

Океаны

Морфотектуры

(планетарные

формы)

Эндогенные

и

космогенные

(с заметным

участием

антропогенных)

Континентально-океанический

Зональный

Типичные и критические, с участием кризисных

Континентальные и океанические типы

зональности, атмосферной циркуляции, океанических течений; и др.

skrT2.wmf

Провинции

(сектора)

Морфоструктуры и морфоскульптуры

(мега- и макроформы)

Эндо-,

экзо-

и

антропогенные

Региональный

Бассейновый

Типичные

с участием критических

Системы эрозии;

кольцевые структуры;

варианты асимметрии склонов; и др.

skrT3.wmf

Районы

(ландшафты,

фации)

Морфо-

скульптуры

(мезо-, микро-

и наноформы)

Экзо-

и

антропогенные

Локальный

Топологический

Типичные

Меандрирование рек;

полигональные формы; и др.

skrT4.wmf

 

В формировании устойчивости ГС, наравне с типичными процессами, принимают конструктивное участие и критические процессы. Другие аномальные (кризисные и катастрофические) процессы играют деструктивную роль.

Континентальный план – зональный тип организации ГС на периодически-временном (до нескольких тысяч лет) фоне развития, с учетом природно-климатической поясной приуроченности. Общая дифференциация и специфика континентального плана, вскрываемая в ходе трансконтинентального (широтного и долготного) комплексного физико-географического профилирования, предопределяется:

а) широтной порядковостью, количеством, площадью и плановой конфигурацией природных зон;

б) макроположением (в секторах – континентальных и приокеанических);

в) масштабами и активностью континентальных и океанических системообразующих влияний;

г) динамикой напряженных контактных макроподсистем.

В формировании устойчивости ГС прослеживается принципиально равнозначная роль типичных и направленно усиливающихся экстремальных (критических и кризисных) процессов. Масштабы и количество природных [3, 5], и особенно техногенных [6], катастроф испытывают тенденцию роста.

Глобальный план – комплексный биогео-физический тип (принцип) организации на периодически-длительном (сотни тысяч – миллионы лет) фоне развития, с учетом планетно-галактической динамики и комплексирования геофизических полей и характеристик (плотности и изменчивости солнечного ветра; уровней и множественности солнечно-земных связей; радиационных поясов; геоэлектрического и геомагнитного полей; гравитационных потенциалов и аномалий силы тяжести; упругих и собственных колебаний Земли; теплового потока земных недр; и др.). Общая дифференциация и специфика глобального плана, вскрываемая в ходе палеогеографических реконструкций, спутниковой космофизической съемки Земли и анализа ее «круговых» широтно-меридиональных трансект, а также наземных подспутниковых комплексных исследований по сквозным направлениям КФГО, предопределяется:

а) разномасштабными изменениями площади суши и океана;

б) сезонной, годовой и многолетней динамикой характеристик планетарной деятельной поверхности;

в) пространственно-временными колебаниями соотношений тепла и влаги;

г) выдержанностью естественных и антропогенно-естественных тенденций развития;

д) направленно возрастающими антропогенными воздействиями, в настоящее время принципиально уже сравнимыми в суммарном вкладе с эндогенными и экзогенными.

Соответствующие рассмотренным уровням общие геосистемы, обладая относительно высокой потенциальной устойчивостью, в общем не разрушаются от катастроф на нижележащих уровнях. Так, например, региональные ГС не разрушаются от локальных катастроф. Более того, они могут «залечивать» возникающие изъяны и восстанавливаться до прежнего состояния. Это, в частности, служит показателем того, что ГС на этих уровнях, как и всем остальным, присущи процессы самоорганизации, отличающиеся общими и специфическими чертами в плане сходства и различий.

Фиксируемое увеличение количества и размеров катастроф, с явным преобладанием техногенных [6, с. 678], может быть связано, по нашему мнению, как с естественными природно-климатическими перестройками на высоких уровнях организации ГС, так и с масштабными антропогенными воздействиями, выходящими за локальные и региональные уровни, и особенно приложимыми к относительно уязвимым трансграничным полосам – вдоль природных рубежей. Это крайне важно и, несомненно, должно учитываться при проведении географической экспертизы (ГЭ) любых природных и социальных объектов [7]. Это актуально, в частности, при выяснении эколого-географических аспектов развития нефтегазового комплекса на Дальнем Востоке России [8–12]. Определенную помощь при этом может оказать вышепредлагаемая схема, учитывающая известную полноту системоформирующих факторов, процессов, связей и взаимодействий в рамках КФГО. В целом максимально корректное проведение ГЭ и, в частности, управление природными рисками, по нашему мнению, должно проводиться не только с соблюдением принятых норм, но и с обязательным выполнением дополнительного анализа в следующих тематических (уровенных) рамках. Так, все экспертируемые объекты (природные, антропогенные, социальные и т.д.) на предварительном этапе ГЭ должны быть соотнесены с основными и трансграничными уровнями общей организации КФГО. В существующей практике проведения ГЭ «востребованными» чаще являются локальные и, реже, региональные объекты. Следовательно, они должны быть соотнесены с локальными и (или) региональными указанными уровнями. Исходными (базовыми) материалами для их ГЭ в этом случае будут служить результаты соответствующего локального и (или) регионального анализа системообразующих и системорегулирующих факторов и процессов. Так, например, для ГЭ региональных объектов изначально необходим комплексный анализ всей информации конкретной «бассейновой» обстановки с учетом их зональной приуроченности; для ГЭ соседних трансграничных объектов – типологический анализ факторов и процессов «со стороны» локального уровня и «бассейновый» анализ «со стороны» регионального уровня. В результате это будет служить «гарантом» исходной корректности и оптимальности результатов последующей ГЭ.

Заключение

Практическая реализация предлагаемых методических подходов в тематическом исследовании обеспечит условия, когда геоэкологические разработки будут не только адекватно (естественно и социально) восприниматься, но и внесут неоценимый вклад в поддержание еще устойчивых естественных ГС и возвращение из неустойчивого состояния антропогенно нарушенных ГС. В конечном счете это будет способствовать решению актуальных проблем устойчивого развития территорий.

Ожидается, что реализация таких подходов принесет положительные результаты для ведения оптимального природопользования с соблюдением устойчивого развития природных и устойчивости социальных объектов.


Библиографическая ссылка

Скрыльник Г.П. ОСНОВНЫЕ УРОВНИ УСТОЙЧИВОСТИ В ОБЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕОСИСТЕМ ЗЕМЛИ // Успехи современного естествознания. – 2017. – № 11. – С. 101-106;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36589 (дата обращения: 27.10.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074