Філософські проблеми геосистем

Філософські проблеми геосистем

6

Філософські проблеми геосистем

Окремі науки, вивчаючи закономірності розвитку різних структур планети, здійснюють це на основі не всіх наявних фактів, а які лише знаходяться у зв'язку з особливостями власного об'єкту вивчення - теоретичного образу дійсності, що вивчається. Уявлення про об'єкт - початковий пункт кожної науки, результат узагальнення сукупності даних, виявлення спільних закономірностей розвитку дійсності, уявного доказового відособлення їх в загальному причинно-наслідковому зв'язку з метою більш поглибленого вивчення. Всі теорії і методики, розроблені в рамках окремої науки, відображають закономірності розвитку тільки цієї частки дійсності.

Об'єкти пізнання - уявні образи явищ дійсності, - як правило, вивчаються багатьма науками. Найбільшою мірою це очевидно, коли мова йде про Землі в цілому і про комплекс зовнішніх оболонок планети. У зв'язку з цим між науками складається своєрідний «розподіл праці»: кожна з них вивчає певну структуру стосунків в об'єкті або у зв'язку з ним - взаємозв'язок визначених компонент, процесів і так далі На цій основі також формується уявний образ частки дійсності, що вивчається, - предмет науки.

Таким чином, об'єкт і предмет науки взаємозв'язані. Проте для них характерний і ще одна властивість: у міру розвитку знання, конкретизації початкових уявлень, зміст уявлення про об'єкт і предмет міняється. На різних етапах пізнання біля однієї і тієї ж науки навіть при відносно стійкому явищі, що насправді вивчається, виявляються різні уявлення про об'єкт і предмет.

Згідно сучасним уявленням, географія, разом з іншими науками про Землю, вивчає комплекс зовнішніх оболонок планети. Це - її об'єкт. Проте це і об'єкт всіх наук про Землю. А у міру того як заглиблюється екологічна криза, цей комплекс - земний «будинок людства» (4, с. 7) - все більшою мірою стає об'єктом вивчення чи не всіх існуючих наук і, більш того, породжує нові. Предметом географічного вивчення в цій взаємодії наук на ранніх етапах була диференціація станів комплексу, а зараз його територіальна організація.

Вивчення системи «суспільство-природа», зв'язків і процесів вимагає залучення багатьох наукових напрямів, використання системного підходу. Природні, технічні, і суспільні науки вивчають взаємозв'язки природи і суспільства з різних сторін.

Широкий круг технічних наук веде, перш за все, пошук і розробку нових технологічних систем і раціональної мало - або безвідходній технології. Природні науки, також як і лісові та сільськогосподарські, розробляють шляхи найбільш ефективного використання і охорони земель від деградації, раціонального використання кормових і лісових ресурсів. Медичні науки розглядують параметри нормального функціонування людського організму, можливості адаптації до різних умов середовища, патологічні відхилення, що викликаються несприятливими умовами середи, шляхи і способи їх усунення.

Природні науки - біологічні, геологічні - основну увагу приділяють виявленню наслідків дії різних форм людської діяльності і техніки на різноманітні природні явища і процеси. Вони вивчають - кожна в своїй області - систему ланцюгових реакцій на ці дії, аналізують механізми природних балансів речовини і енергії, саморозвитку і саморегулювання природи, природних динамічних рівноваг; виявляють можливості виявлення або перетворення природних умов в цілях поліпшення навколишнього середовища.

Роль знань про будову, динаміку та еволюцію природних об'єктів, про появу в них різних природних процесів і явищ в практичній діяльності по охороні навколишнього середовища і раціональному використанню природних ресурсів неймовірно велика.

Разом з тим знання ці можуть бути реалізовані практичній діяльності лише за допомогою технічних наук, завдання яких створення таких систем і комплексів, які дозволяють людині жити краще в здоровій і красивій природній або природно-технічній середі.

З позицій системного підходу об'єктивна реальність - навколишнє людину середовище - розглядується як система. Стосовно об'єктів земної природи ми говоримо про географічні системи - геосистеми. Слово це складається з двох часток «географічна» і «система». Використане як родовий поняття «система» означає «сукупність об'єктів, що знаходяться в стосунках і зв'язках між собою і створюють певну цілісність, єдність». Видове поняття «географічна» позначає приналежність до Землі, наявність територіальної впорядкованості. Розрізняють геосистеми, що полягають тільки елементів природи, - природні геосистеми; і що складаються з елементів природи, населення і господарства - інтегральні геосистеми.

Природна геосистема - це ділянка земної поверхні, де окремі компоненти природи знаходяться в тісному взаємозв'язку один з одним, і який як ціле взаємодіє з сусідніми ділянками, космічною сферою і людським суспільством. Природні геосистеми можуть мати різні розміри.

Інтегральна геосистема - це складна територіальна освіта (просторово-часове), що включає такі елементи (підсистеми) як природа, населення, господарство; або природа і суспільство (у яке включається населення і господарство) з його різними видами діяльності (виробничою, культурною, побутовою, рекреаційною). Інтегральні геосистеми володіють подвійною якісною природою. З одного боку, зберігаючи природні властивості, вони розвиваються і живуть по природних законах; з іншого боку вони мають якості соціальні, суспільні, які визначаються, перш за все, законами розвитку суспільства. Інтегральні геосистеми мають різні розміри і рівні складності.

Природно-технічна геосистема - це варіант (вигляд) інтегральної геосистеми, в якій на перший план виходить взаємодія природи і техніки. Природно-технічна геосистема - комплекс технічних систем і природних геосистем, об'єднаних на користь виконання єдиного соціально-економічного завдання. Під природно-технічними геосистемами розуміються не лише такі геосистеми, в яких технічні пристрої виступають як безпосередній елемент системи (як, наприклад, в технічних системах), але і такі, діяльність яких в значній мірі визначається штучними умовами, що створюються в результаті використання тих або інших технічних засобів (наприклад, сільськогосподарських, лісогосподарських, природоохоронних)

Природно-технічні геосистеми, або геотехсистеми - це комбінації знарядь і засобів праці, зв'язані єдиним технологічним циклом і що виконують певну технологічну функцію. Техніка в геотехсистемі має певну соціальну функцію, виступаючи, як своєрідний механізм, що дозволяє суспільству пристосовуватися до навколишнього середовища, а з іншою пристосувати природу до задоволення своїх потреб.

Серед природних систем в навколишньому середовищі особливу роль грають природні геосистеми. Будучи цілісні і разом з тим ділимі на підлеглі системи і підсистеми, вони охоплюють всю поверхню планети і разом з цим як автономний фрагмент самостійно функціонують на невеликому, цілком осяжному просторі.

«Історія фізичного світобачення, - писав А. Гумбольт - є історія пізнання цілісності природи», уявлення про яку людство осягало поетапно. Спочатку все зводилося до пізнання існування компонентів природи, надалі в різних аспектах розроблялася концепція про їх взаємодію і взаємообумовленість. Найбільшого розуміння природної середи людство досягло, використовуючи принципи спільної теорії систем, розвиток якої пов'язаний з ім'ям Людвіга Берталандрі (1901-1971). Нова концепція забезпечила уявлення про географічну середу як про ієрархічну систему, цілісну самій по собі і діленою на підлеглі цілісності.

Системна парадигма відкрила перед географією нові перспективи. По-новому почав трактуючи круговорот субстанції в географічній оболонці. Нове трактування отримав процес зміни кількості ентропії і негентропії в ландшафтній середі. На базі системного підходу по-новому почали сприйматися уявлення про преобразовательной і стабілізуючу динаміку географічної середи. З початку 1960-х рр. утвердилось поняття про геоситемах і зачало створюватися вчення про них, що поглинуло багато що з накопиченого раніше ландшафтоведением, проте немало колишніх уявлень про ландшафти втратили при цьому своє значення.

При поверхневому підході геосистеми вважають інколи за синонім географічного комплексу, що абсолютно не відповідає змісту цих понять і міжнародним термінологічним нормам: ні на одній мові, що оперує науковими поняттями, комплекс не розглядується як синонім системи і смисловий нюанс між цими термінами зазвичай не оспорюється. Підхід з позицій спільної теорії систем - ось що характерний для вчення про геосистеми; це не було властиво ландшафтознавству першої половини нинішнього століття. В порівнянні з ландшафтознавством минулого вчення про геосистеми в значно більшому ступені має екологічну спрямованість в орієнтації на екологічні умови місця існування. Тим часом до недавнього часу ландшафтознавство розвивалося переважно на літогенній основі і не було настільки виразно спрямовано до виявлення, зв'язків природної середи з людським суспільством і вивченню її екологічних властивостей.

Центральним розділом вчення про геосистеми є вивчення динаміки природної середи, яке відкриває прямі шляхи наукового пізнання впливу людини на структуру і функціонування геосистем, допомагає розкрити механізм антропогенних дій на природу.

Системна парадигма відкрила можливість переглянути логічні основи учення ландшафтній сфері і чітко обмежити завдання фізичної географії від галузевих географічних дисциплін. Зближення з екологією йде безперервно.

З часів М. Ломоносова і І. Канта (1724-1804) фізична географія відбрунькувала від себе цілу лаву наукових дисциплін: як географічних наук (гідрологія), що залишилися в крузі, так і що відійшли до фізичних (метеорологія) або геологічних (геоморфологія). Втрата частки змісту на деякий час коливала положення фізичної географії в академічних сферах і її авторитет в університетах. Проте, базуючись на вченні про геосистеми, а також у зв'язку з необхідністю вирішення завдань охорони і оптимізації навколишнього людину середовища, фізична географія знову набуває підстав претендувати на суверенітет і первинну роль у вивченні круга проблем, що хвилюють людство. Вчення про геосистеми відноситься до однієї з основоположних дисциплін прикладної науки майбутнього про принципи і методи зміни земній поверхні в потрібному для людини напрямі.

Для пізнання ландшафтної сфери особливо істотна класифікація її підрозділів. В даний час вона ґрунтується на морфологічних і функціональних показниках, а також підрозділі геосистем на корінні, похідні і різного роду їх змінні стани. Найбільш велике, що привнесене за останній час в проблему ландшафтної класифікації, - це уявлення про інваріант геосистем.

Концепції інваріанта, що прийшла з математики, призначено зіграти у фізичній географії не меншу роль, чим вона вже зіграла в кристалографії і особливо у вченні про асиметрію, яке ґрунтується на двох протилежних початках: перетворенні (зміні) і збереженні (інваріанті). Подібно до того, як і в світі кристалів, в географічній оболонці відбуваються постійні перетворення і разом з тим зберігаються деякі властивості, які в сукупності є інваріантом по відношенню до певних зміщень в часі і просторі.

Тільки шляхом виявлення цих елементів, що зберігаються, і їх зв'язків ми в змозі побудувати класифікацію геосистем, що відображує закони, що діють в природній середі і перетворення, що породжують її.

Нашу увагу часто привертають перетворення в природній в середі в межах одного інваріанта, викликані багатьма, нерідко випадковими діями людини. Звичайно, їх необхідно знати. Проте вивчення цих випадкових проявів не повинне позбавляти нас можливості осягнути фундаментальні закономірності природи. Людина давно прагне абстрагувати закони природи від випадкового з тим, щоб якнайповніше з'ясувати і пізнати їх.

Просторовий діапазон сучасної географії в порівнянні з минулим значно розширився і поглибився. Швидкісні засоби зв'язку і орбітальні спостереження надали небачені можливості для досліджень в планетарному масштабі, значення яких посилилося завдяки використанню геофизичної апаратури. Зіставлення різних тематичних карт світу відкрило нові перспективи географічного аналізу. Відмітимо, проте, що саме по собі завдання виявлення планетарних закономірностей є іконним для географії, а науково-технічний прогрес лише забезпечив її здійснення на якісно новому і незрівнянно вищому рівні.

Все це неможна сказати про комплексні географічні дослідження на невеликих просторах, про так звані геотопологічні дослідження, які по суті чужі фізичній географії минулого і проводилися лише галузевими географічними дисциплінами. В даний час географічні дослідження на топологічному рівні набули світового поширення в різних країнах. У зв'язку з цим вже виникло багато методичних, теоретичних і прикладних питань, що підлягають обговоренню.

Топологічні аспекти в географії мають велике значення для вирішення багатьох питань, що стосуються спонтанної і антропогенної динаміки геосистем, пізнання екологічних режимів земель і інших найважливіших особливостей природної середи. Від досліджень на топологічному рівні треба чекати, перш за все, виявлення інваріанта геосистем. Ці дослідження відкривають шляхи і для кількісних методів оцінки моделювання географічних процесів і структур. Нарешті, з ними пов'язано багато нових науково-організаційних питань, зокрема організаційна структура географічних стаціонарів, на яких ведеться розробка шляхів захисту біосфери, а також принципів і методів оптимізації навколишнього людину середовища. Якщо перші результати робіт на топологічному рівні здавалися далекими від регіональних географічних проблем, то у міру подальшого розвитку таких робіт визначилися можливості їх регіональної інтерпретації. В даний час це є актуальною проблемою, оскільки сприяє розширенню застосування точних методів в географії і можливості експериментальної перевірки початкових теоретичних положень.

Традиційні для географії регіональні проблеми при системному до них підході також виявляють нові точки зростання. Просторовий аналіз геосистем шукає методи прийнятні для вирішення назрілих завдань. Певні результати отримані при регіональній інтерпретації досліджень по методу комплексної ординації, покликаному систематизувати зв'язки між компонентами геосистеми на статичній основі. Побудови факторіальних і різного роду динамічних рядів також є дієвими прийомами просторового аналізу. Останній укладає окрім іншого дані про пристрій окремих регіонів і різноманітних їх поєднань.

Концепція геосистем дозволяє зближувати завдання просторового і функціонального аналізів не лише стосовно окремих ландшафтів, але і в масштабі таксономічних підрозділів планетарного порядку. Функціональний аналіз в корені перетворить методи і традиції географії минулого і таїть в собі можливості нових узагальнень. Ми можемо мислити великий круговорот субстанції в географічній середі як ієрархію підлеглих один одному і як би вкладених один в іншій круговоротів, що здійснюються як в біоценозах, так і мікро-, мезо- і макрогеохорах. Таксономічна шкала геосистем - це не один тільки табель їх рангів, але і співвідношення масштабів їх матеріально-енергетичної активності.

Необхідною умовою вивчення географічних просторів є як дослідження в природі, так і створення певних узагальнень, що відображають територіальні особливості і функціональну структуру цих просторів. Це досягається шляхом створення серії тематичних карт і за допомогою моделювання іншого роду. Картографія - якнайдавніший розділ наукової діяльності, але лише недавно вона досягла стану, при якому її тематичний напрям зміг задовольняти запити вчення про геосистеми. Цьому сприяв, разом з іншим, перехід картографії в сферу наукової інформатики. Моделювання природної середи тільки пробиває собі дорогу в науковій практиці. Гідність моделі в її лаконічності, в усуненні тих деталей, які не збагачують її принципово, а затушовують найголовніші закономірності.

Проте проблеми картографування і моделювання не можуть вирішуватися однозначно. Для досягнення кожної конкретної мети потрібні різні за змістом і характеру побудови тематичні карти. А також різні і нерідко багато моделей. Останні можуть бути використані для розділення складного на елементи, а в інших випадках, навпаки, для отримання синтетичного уявлення. Дуже важливу допоміжну роль грають графи. Їх роль особливо велика в тих випадках, коли ще немає достатніх даних для побудови моделей.

При планеруванні науково-дослідної роботи передбачається і що все відноситься до її впровадження у виробництво. Вчення про геосистеми має вихід в практику через проектну і планову документацію, в яких використовується перероблена географічна інформація. Такого роду додаткова науково-технічна робота, яка входить складовою частиною в географічне дослідження, і складає суть прикладної географії заслуговує на всестороннє обговорення в програмному і науково-організаційному стосунках.

Сучасна географія повинна вивчати природу у зв'язку з людиною; проблеми взаємодії природи і суспільства завжди були і залишаються центральними для географії. Це питання в правильній їх постановці і дієвому рішенні.

Досвід показує, що взаємодію автономних географічних напрямів і чітко розмежованих проблем дає більший ефект в сенсі інтерпретації і узгодженості рішень, чим «недиференційований комплекс» типу єдиної географії. Ось чому роздільне трактування природних геосистем, територіально-виробничих систем і територіальних систем населення і аналіз їх взаємозв'язків обіцяє конструктивніші виводи практичного порядку, ніж розуміння геосистем як єдиний географічний комплекс, що поєднує в собі природу, населення і господарство. Неможливо заперечувати самобутність природного, демографічного і економічного зачав, тому що вони реально існують. Необхідно тільки кожне з них розглядувати як залежне від двох інших за допомогою прямих і зворотних, позитивних і негативних зв'язків. Зіставлення природного (умови і ресурси) потенціалу геосистем з перспективами розвитку територіально-виробничого комплексу дає значно більше для організації виробничого процесу, чим тотальне їх трактування.

З числа дуже багатьох вимог, що пред'являються до вчення про геосистеми, деякі в даний час набувають особливої гостроти. До них відносяться, перш за все, встановлення раціональних (в усякому разі, допустимих) норм природокористування. Тут істотний багатосторонній підхід до проблеми в сенсі комплексності використання ресурсів і обліку всіх сторін втручання людини в природний процес. В цілому питання про норми природокористування не нове, але ухвалення рішення його з позицій вчення про геосистеми майже не розроблені, хоча саме вони можуть забезпечити потрібні результати. У тісному зв'язку з цим завданням знаходиться проблема географічного прогнозування. Географічний прогноз необхідно розглядувати як невід'ємну частку кожного проекту освоєння нових територій і експлуатації природних ресурсів.

З інших соціальних завдань вчення про геосистеми, розраховані на перспективу і вимагають попередньої теоретичної і методичної підготовки, назвемо здійснення співтворчості людини з природою. Під цим маються на увазі зусилля людини, направлені на підвищення корисної дії сил природи і прояв всіх корисних можливостей, що таяться в ній. Подібні заходи осуществимы за умови спеціального проектування, заснованого на глибокому вивченні структури і динамічних тенденцій геосистем. По своєму цільовому призначенню співтворчість з природою близько до перетворення природи людиною. Проте в першому випадку мається на увазі інший підхід до справи і принципово інша система втручання в розпорядок природних процесів. Деякі види перетворення природи можливі тільки на початках співдружності з нею. Зокрема, це відноситься до підтримки і підвищення естетичних властивостей ландшафту, чому останнім часом зачинають приділяти увагу, наприклад, в місцевостях призначених для рекреації. Без такого підходу неможлива успішна реалізація будь-яких планів, що стосуються оптимізації навколишнього людину середовища і створення довгострокових систем природокористування на основі регулюючого природного (або природно-антропогенного) режиму. Чим ширше і різносторонньо практикуватимуться ці заходи, тим більшого значення набуватимуть взаємини людини з природою на основі співтворчості.

Взаємодія між географічними сферами значно конкретизується в сучасних уявленнях про геосистеми. Останні коротко можна визначити як земні простори всіх розмірностей, де окремі компоненти природи знаходяться в системному зв'язку один з одним, і як певна цілісність взаємодіють з космічною сферою і людським суспільством.

Системний підхід дозволяє по-новому сформувати завдання дослідження фізика, географа, чітко визначити їх зміст, відмінне від такого приватних географічних дисциплін. Він породжує нові точки зростання науки і розширює її перспективи практичного використання її результатів.

Якщо територія освоєна, то існує просторова соціально-економічна система, організована людиною. Її параметри залежать від кількості населення і рівня розвитку продуктивних сил суспільства.

Будучи освоєною, територія для людини виступає не лише «місцем стояння» - її просторова структура є вираження складних процесів обміну речовиною і енергією між населенням і природним комплексом, представлених перш за все біологічним обміном людини і виробництвом. Освоєна територія є перетворені комплекси географічної оболонки - геосфера людини. По суті, біологічні і виробничі ланки обміну населення з середою приводять до формування цілісного утворення «населення - господарство - природа».

Основна відзнака природно-технічних геосистем від природних геосистем полягає в тому, що якщо в останніх провідну роль грають зворотні негативні зв'язки, то в природно-технічних геосистемах в умовах дії закону зростання потреб на першому місці знаходиться позитивний зворотний зв'язок: або Q (t+1)> Q(t) (де Q(t) - об'єм потреб населення, що задовольняються), або P (t+1)> P(t) (де P(t) - населення у момент часу t), або те і інше. З урахуванням закону збереження речовини слід підкреслити, що приведені нерівності і підкреслюють факт того, як, в яких цілях людина здійснює перегрупування речовини в просторі геосистем. Взаємозв'язок даних нерівностей з балансом речовини і енергії здійснюється через облік відходів виробництва і життєдіяльності людини. Спільна реалізація двох типів зворотного зв'язку визначає суперечність розвитку природно-технічних геосистем, необхідність освоєння території для вирішення відміченого протиріччя.

Цілісність системи взаємозв'язків людини і середи забезпечується єдністю трьох ланок:

власне природним обміном;

біологічно обумовленим обміном людини з середою;

створеними людиною процесами цілеспрямованої переробки речовини природи для отримання споживчих вартостей;

Носієм взаємозв'язку компонент геосистем є потоки речовини. Відмітною особливістю його в природно-технічній геосистемі є в даний час значність масштабів витягненої з природного стану речовини і відносно мала частка його корисно використовуваній частці: по існуючих оцінках лише 10% речовини природи, що здобувається, йде на виготовлення безпосередньо споживчих вартостей. Останнє, будучи з погляду виробничих процесів відходами, разом з тим залишається в геоситемі людини. Останнє є прояв один з найважливіших законів всесвіту - закону збереження енергії. Людська діяльність, направлена на задоволення суспільних потреб, своєю ресурсною базою має до теперішнього часу тільки Землю. Перетворення речовини людиною в ЕПП є перегрупування речовини в тривимірному просторі геосистем - в цьому особливість техногенної складової спільного круговороту речовини в глобальній геосистемі по відношенню до інших складових. Таким чином «вхід» і «вихід» потоку речовини в геосистемі збалансовані (якщо мати на увазі також відходи всіх стадій ЕПП і обмін самої людини з середою).

Зв'язок ланок обміну в природно-технічній геосистемі забезпечується трудовою діяльністю. Для суспільства остання частка є процес створення споживчих вартостей. У природно-технічній геосистемі - це особлива ланка загальноземного процесу, цілеспрямоване витрачання накопиченої людиною енергії, зворотний позитивний зв'язок. Залежно від того, яка кількість праці буде направлена в геосистему, як буде організовано його розподіл між ланками комплексостворюючого процесу (зокрема, між процесами, що є енергопровідниками), знаходяться результати освоєння, ефективність організованої взаємодії людини і середи - ступінь повноти задоволення потреб людини (включаючи сюди і відповідність параметрів середи фізіологічним потребам людини, можливості організації дозвілля в умовах неухильного зростання частки вільного часу в спільному бюджеті часу).

Для кожної території характерний стан граничної ємкості її освоєння при даному способі виробництва освоєння: безмежне задоволення в даних соціально-економічних умовах за рахунок однієї і тієї ж території неможливо. Тільки поєднання територій, що знаходяться на різних стадіях освоєння, забезпечує дію закону неухильного зростання потреб.

Стан граничної ємкості освоєння можливий і для земної кулі в цілому. Проте слід зазначити, що нерівномірність соціально-економічного розвитку, просторова диференціація властивостей географічної оболонки викликають метахронность освоєння території - не одночасність досягнення схожих рівнів освоенности на різних територіях.

Як вже наголошувалося, природно-технічні геосистеми представляють цілісне утворення - «населення - господарство - природа». У зв'язку з цим, дуже гострою є проблема взаємодії технічних наук і природознавства.