1 год назад
Нету коментариев

Геометризация земной поверхности и почвенного покрова — процесс долгий и сложный. Сначала были предприняты попытки свести все конфигурации к про­стым геометрическим понятиям. Так, К. В. Курдюков (1957) выделял формы наземных дельт: а — полуок­руглую, б — полуовальную, в — изогнутую, г — пере­жатую, д — раздутую, е — полуразорванную (рис. 15, А). В. М. Фридланд (1972) привел пять исходных форм почвенных ареалов: а — изометричную, б — вытянуромбоидальные, в — триидальные, г — гексаидальные, дпентаидальные. Их размеры от 5—10 см (рис.15, Е) до десятков километров, причем крупные определя­ют конфигурацию меньших отдельностей, эти послед­ние — еще более мелких и так далее, вплоть до микро­скопических сколов горных пород. Следует напомнить, что почвенный покров устроен таким же образом, только формы наследуются не прямо, а с некоторыми дислокациями, искажениями.

Элементарные ареалы земной поверхности в понимании геоморфологов

Элементарные ареалы земной поверхности в понимании геоморфологов

Примеры почвенных планигонов — геометрически правильные валиковые квадратные и прямоугольные формы почвенных ареалов, сфотографированные Б. А. Тихомировым в пойме Хатанги [Восточная Сибирь, рис. 15, Ж, а, цит, по: (Попов и др., 1983)]. В других зонах страны отмечены шестиугольные ба­зальтовые призмы, которые задают свою симметрию развивающимся на них впоследствии почвам (рис. 15, Ж, б). В. А. Ковда (1973) описал ромбическую и гек­сагональную структуру почвенного покрова дельты Хуанхе в Китае (рис. 15, Ж, в). Такая упорядочен­ность и симметрия форм — результат закономерного ветвления русел и действия гравитационных сил.

Несмотря на явную симметричность почвенно-геоло-гических тел, ученые не используют прямо термины симметрии, а прибавляют к ним такие окончания, как «-идальная» (например, ромбоидальная форма у Ми­рошниченко), или «-оидная» (симметроидная — у Фридланда). Однако понятие «ромбоидальная» оказы­вается более сложным, чем просто «ромбическая», а по­тому требует специального научного разъяснения, что сделать не так легко. Когда почвоведами будет освоена теория симметрии, понадобится такое сопоставление, как «ромбическая — ромбоидальная», допустим, для оп­ределения степени асимметрии форм и явлений. Тогда в почвенной науке наступит новая эра математизации, знаменующая более высокий уровень познания.

Структура почвенных планигонов может быть изу­чена только на базе принципов симметрии. Действи­тельно, почвенный покров состоит из тел, имеющих формы ячеек, клеток, сот, решеток, которые после не­большой идеализации можно описать элементами сим­метрии. На одном снимке (см. рис. 1 и 15) почвенные формы квадратные и прямоугольные, на другом шести­угольные, на третьем представлены сочетанием тех и других на фоне криволинейности. При беглом взгляде кажется, будто почвенный мир, говоря словами Поля Валери, «беспорядочно усеян упорядоченными фор­мами».

Попробуем из кажущегося беспорядка естественных почвенных форм — «неправильного чертежа» — соста­вить идеализированные схемы. На рис. 1 они показаны справа от фотографий. Это позволит получить объек­тивное суждение о специфичности симметричных структур, используя возможности геометрии как «ис­кусства правильно рассуждать, глядя на неправильный чертеж». Тогда перед нами открывается неизвестный ранее мир почвенных форм, который, как и все сущее на Земле, подчиняется общим геометрическим и физи­ческим законам. Кто бы мог подумать, что почвенные клетки, подобно живым, в совокупности образуют спи­рали! Ведь спираль — это правильная геометрическая фигура, самая совершенная и энергетически выгодная в природе. Похоже, что к ней стремятся все почвенные и геологические структуры, перестраивая и меняя свой внешний и внутренний облик. Если тысячелетние из­менения сочетаний форм представить в виде быстро сменяющихся кадров киноленты, то такая смена форм позволит назвать почвенные структуры, существующие в данный момент, «летучими», «текучими», «мерцаю­щими», или диссипативными.

Диссипативные почвенные формы в процессе онто­генеза эволюционируют в закономерной последователь­ности, которая еще окончательно не изучена: от квадратных в прямоугольные, затем становятся косо­угольными, шестиугольными, стремясь при этом орга­низоваться в спирали. Возникающее при этом диссимметричное состояние, т. е. неравновесие, является при­чиной порядка. Поэтому обстоятельное изучение эволюции диссипации служит основой для почвенно-мелиоративных прогнозов. Диссипативные, устойчиво неравновесные почвенные структуры отличаются от равновесных тем, что их сохранение требует непре­рывного обмена свободной энергией и легкоподвижным веществом с внешним миром. Зная специфику этих обменов на разных стадиях почвообразования, можно разработать рекомендации по охране окружающей среды.

Среди полигональных форм особое место занимают пятиугольники. Так, параллелогоны, образующие мо­заику почвенного покрова, не включают в себя пятиугольники. Какова их роль в формообразовании? Кто из почвоведов встречал пятиугольные ареалы? В геоло­гии они известны (рис. 15, Е, г). И это странно. Ведь пятиугольные блоки земной коры не могут образовать плотной упаковки. Если их приложить один к другому, то между ними останутся промежутки. Правильными пятиугольниками нельзя покрыть плоскость без зазо­ров, а сферу можно сложить только узором, состоящим из пятиугольников, окруженных шестиугольниками, подобно футбольному мячу.

Пятиугольные формы особенные, но не только в структурном плане. Еще одно обстоятельство привле­кает к ним внимание. Дело в том, что ось L5, описы­вающая форму пятиугольника, является той самой загадкой, с которой связывают развитие жизни на Земле: Книга А. А. Малахова (1965) так и называется «L5 — симметрия жизни». В 1940 г. академик А. В. Шубников писал, что среди представителей жи­вой природы чаще всего встречаются формы с пятер­ной симметрией. В 1962 г. академик Н. В. Белов пред­положил, что пятерная ось является у мелких организмов своеобразным инструментом борьбы за су­ществование, страховкой против окаменения, первым шагом которой была бы их «поимка» решеткой.

Пятиугольники, видимо, появляются в местах, где симметрия почвенного покрова нарушается вследствие появления асимметричных участков — дислокаций. По­следние — очаги нарушения равновесия, ведущие к разрушению сочетаний почвенных форм одного поряд­ка и к возникновению диссипативных почвенных струк­тур другого порядка. Почвенный покров, как и все природные тела, эволюционирует, изменяет организа­цию и облик узора в течение геологически длительно­го времени. Это его обязательный признак. С увеличе­нием размеров и уменьшением числа форм почвенная, структура становится симметричнее, приобретая равно­весное состояние. Изменение среды, способствующее деградации почв, приводит к дислокациям, к умень­шению размеров ареалов; их упаковка делается плот­нее, происходит общая диссимметризация почвенной системы, нарушение ее внутренних связей.

Таким образом, изучение эволюции почвенных эле­ментов и систем с помощью принципов симметрии — диссимметрии в скором времени станет актуальной те­мой в теории почвообразования.

comments powered by HyperComments