1 год назад
Нету коментариев

Важным шагом к углубленному пониманию приро­ды почв был переход от нульмерной почвенной модели к одномерной. В. В. Докучаев совершил этот переход, проведя вертикальную линию от дневной поверхности до подстилающей горной породы (рис. 5, б) и разде­лив ее на три неравных отрезка: А, В и С, каждый из которых соответствовал почвенному горизонту. Вместе они образовали единое целое — профиль почвы.

Размерности профиля почв

Размерности профиля почв

Особое внимание Докучаев уделял проблеме соот­ношения почвы (горизонта А) и подпочвы (горизонта ВС). Он установил закон, согласно которому отноше­ние почвы и подпочвы есть устойчивая величина, т. е. свойства этих горизонтов находятся в структурной вза­имосвязи, которую можно выразить постоянным коэф­фициентом, константой. Этот закон, как и другие, характеризуют Докучаева как структуралиста, а его научный подход к изучению почв — как структурный. Во всех почвах и почвенных явлениях он старался увидеть прежде всего структурные связи, отноше­ния.

Для Докучаева отношение — не просто частное от деления одной величины на другую, а структурная связь частей единого целого. Только такое отношение выявляет совокупность устойчивых связей почвы, обес­печивающих ее целостность и тождественность самой себе, т. е. инвариантность. Это означает, что любые преобразования горизонтов приведут к соответствую­щему изменению структуры почвенного профиля.

Таким образом, в одномерной модели Докучаева следует искать структурные связи между почвой, под­почвой и почвенным профилем, объединяющим почву и подпочву в единое целое — систему. Еще Платон писал: «…но невозможно сочетать две вещи без нали­чия третьей: между ними необходим связующий эле­мент. Нет лучше связи, чем та, которая образует из самой себя и связуемых ею вещей одно и неделимое целое. И такова природа пропорций».

В век научно-технической революции трудно по справедливости оценить работу Докучаева, выполнен­ную с помощью двух инструментов — лопаты и мерной ленты. Если сказать, что его шаг в науке был рево­люционным, с этим не согласится геолог — предста­витель науки, созданной несколько сот лет назад: невозможно установить, кто и когда впервые нарисо­вал геологический профиль. Реакция физика и мате­матика вообще непредсказуема.

Однако жизнь надо воспринимать такой, какая она есть. И не стоит удивляться гигантской пропасти между почвоведением и, например, физикой. Это мы с вами допустили, что хлеб наш насущный связан с отраслью знаний, где колесо выдумано всего лишь 100 лет назад. И вот за исторически короткий срок крестьянин с сохой оказался перенесенным через ты­сячелетия в мир современной агротехники. Из «шоко­вого состояния» земледельца вывела новая наука — почвоведение, послужившая мостом между прошлым, настоящим и будущим.

Первое научное заключение в почвоведении было высказано не так давно — 100 лет назад. Значит, сегод­ня быстрее нужно двигаться вперед, причем не трус­цой, а бегом и на очень длинную дистанцию, в нача­ле которой находится одномерный почвенный профиль Докучаева, а впереди — ультрасовременные теории симметрии, комбинаторики, топологии, системный под­ход, раскрывающие многообразие почвенных про­странств и их свойств.

Здесь уместно привести высказывания Докучаева (1899), так оценившего основную черту развитии есте­ственных наук на рубеже XIX и XX вв.: «Изучались главным образом отдельные тела… но не их соотноше­ния, не… генетическая, вековечная и всегда закономер­ная связь». Под отдельными телами можно понимать нульмерную модель, а под соотношениями — закономер­ные связи, порождающие модели более высокого, по­рядка.

В изучении соотношений между природными объек­тами одномерная модель Докучаева сыграла огромную роль. Сегодня она приобрела количественные характе­ристики и новое качественное звучание. Так, недавно получено численное выражение закона 6 постоянстве соотношений (связей) между почвой и подпочвой. Ока­залось, что для всех нормально развитых типов почв Земли отношение мощностей почвы (горизонта А) к подпочве (горизонту ВС) равно постоянной величине, а именно 1,618… Эта фундаментальная величина — золотое сечение — характеризует высокую степень упорядоченности почвенных профилей (Степанов, 1983 а). Устойчивое отношение мощностей почв в ре­зультате эволюции направленно изменяется.

Новая качественная ступень — возможность клас­сифицировать профили с использованием принципов симметрии (рис. 6). Ведь любая научная классифика­ция основана на выявлении наиболее общих и устой­чивых свойств почв, объединенных в понятии симмет­рии объектов. На рис. 6 профили сгруппированы по общности такого важного признака, как способность почвенных: горизонтов сохранять свои размеры, несмот­ря на различные преобразования. При этом профили приняты за одномерные ввиду того, что их свойства не изменяются по горизонтали.

Классификация почвенных профилей по характеру движений

Классификация почвенных профилей по характеру движений

При осуществлении операции симметрии — парал­лельном переносе — горизонты профиля № 1 полностью совместились с горизонтами профиля № 2 (рис. 6,а). Такой вид равенства называется конгруэнтным. Пово­рот на некоторый угол профиля № 2 — почва скло­на — сохранил равенство горизонтов с таковыми про­филя № 1 — почва плато (рис. 6,6).

Относительное сходство горизонтов профилей № 1 и 2 выявляется при зеркальном отражении от плос­кости Р—P1 или т (рис. 6, в). Таким равенством об­ладают почвы двух одинаковых по природе склонов, например северной и западной экспозиции.

На рис. 6,г относительное равенство горизонтов трех профилей (№ 1, 2, 3) заключается в том, что по раз­мерам одна почва отличается от другой на одну и ту же постоянную величину в результате как бы рав­номерного сжатия почвы № 1 и превращения ее в почву № 2, а последней в почву № 3. Такой вид ра­венства называют симметрией подобия, или масштаб­ной симметрией. Он связан с положительным или от­рицательным растяжением, что и учитывается соответ­ствующим коэффициентом.

Закономерное сочетание почв повышений (автоморфных) с почвами понижений (гидроморфных) мож­но назвать противоположным равенством, или анти­равенством. Элементами антисимметрии здесь высту­пают простые и сложные антиоси. Закрашивая почвы повышений в белый цвет, а почвы понижений в чер­ный, получим черно-белые модели антисимметричных почвенных тел. Однако теория симметрии использует не только двухцветные, но и многоцветные модели. Так, на рис. 6, д почвенные профили показаны как модели с трехцветной трансляцией: № 1 — простая, № 2, 3 — трехцветная трансляция симметрии подобия.

Указанные выше преобразования не выходят за рамки евклидовой геометрии. Но почвовед и геолог могут классифицировать свои объекты, используя пре­образования и неевклидовой геометрии: аффинные, проективные, топологические.

comments powered by HyperComments