Формы в мире почв - Игорь Николаевич Степанов

влаги, строя внешне одинаковые свойства почв, что является источником почвенных аналогий. Несмотря на большое разнообразие внешней среды, почвы разных точек Земли имеют большое сходство. Оно вызвано самопроизвольным отбором немногих почвенных элементов из большого их разнообразия электромагнитными волнами определенной для каждой среды частоты. Влияние электронов проявляется во всем: это электролитическое осаждение таких элементов, как медь и железо, образующих красноватые пленки на агрегатах, или как кальций и магний, создающих белые налеты. Окрашивание профиля почвы гумусом — ровное, плавное, без отдельных пятен и линз — возможно только при электрофорезе, особенно во влажных почвах, где увеличивается количество подвижных электрически заряженных частиц.

ЧТО ТАКОЕ ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И КАК ИЗОБРАЖАЮТ ЕГО ФОРМЫ

ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

Термин «почвенный покров» отсутствует даже в книге «Толковый словарь по почвоведению» (1975). Многие исследователи считают, что почвенный покров — это совокупность однородных по форме почвенных тел (или ареалов), расположенных по строгим правилам и образующих единую целостную систему. Если учесть, что верхние 10–20 м толщ склонов, как правило, состоят из чередующихся разновозрастных слоев почв и наносов, то можно говорить о почвенно-геологических телах и характере их пространственного размещения. Однако определение должно включать количественную оценку. Ее поиск предполагает выделение элементарных почвенных форм — букв, а затем их сочетаний — слов. После этого переходят к составлению почвенной карты — предложений, текста, структура которой впоследствии может быть описана математически.

Путь нахождения количественного критерия целостности структур почвенного покрова можно определить кратко словами: точка — линия — площадь — объем. Иначе — это движение научной мысли от простых нульмерных почвенных форм к более сложным — одномерным, от них к еще более сложным — двумерным и трехмерным, а от последних — к n-мерным. Но здесь наши рассуждения могут быть прерваны словами: «Куда же вы заведете по такому пути нашу науку?». Так, академик С. В. Калесник (1970) писал, что если географическое пространство многомерно, то, «значит, оно может быть и более трех измерений и выйти за пределы обычного евклидова пространства? И если да, то зачем?».

Конечно, такое предостережение настораживает. Однако вспомним недавний спор о роли математики в биологии. Тогда некоторые видные ученые резко выступали против формализации науки, так как главным в исследовании считали опыт и думали, что такой сложный объект, как живой организм, не может быть охарактеризован математически.

В период формирования почвенной науки В. В. Докучаев писал «Современное почвоведение далеко от совершенства» (1953, т. 4). Его слова можно отнести и к нынешней стадии развития, так как не выполнен важнейший этап исследования — математизация знаний. Леонардо да Винчи в XV в. в «Книге о живописи…» (1934, с. 60) писал: «Никакое человеческое исследование не может быть названо истинной наукой, если оно не проходит через математические доказательства… Наукой называют такое разумное рассуждение, которое ведет начало от своих первых оснований… Первым основанием науки…является точка; вторым — линия; третьим — поверхность; четвертым — тело». Представим эти основания в виде пространственных почвенных моделей: точки — нульмерной, линии — одномерной, плоскости — двумерной, объема — трехмерной.

НУЛЬМЕРНАЯ (ТОЧЕЧНАЯ) МОДЕЛЬ

Нульмерное представление господствовало до работ Докучаева и Сибирцева. Сведения о ценности земельных угодий и почв стекались в правительственные ведомства по различным каналам. Описания почв хозяйств составляли сами землевладельцы. Им достаточно было взять пробу (рис. 9,а) в одной точке угодья, чтобы определить категорию качества почв, по которой затем изымались налоги: с бедных почв меньше, с* богатых — больше.

В России в начале 60-х годов XIX в. только зарождались представления о путях управления почвенным плодородием. Но и то, что уже было известно ученому миру, некому было внедрять в практику сельского хозяйства. Земледелие необходимо было связать с научными разработками. Вольное экономическое общество в России организовало четыре опытных поля, где работали талантливые ученые: в Симбирской губернии К. А. Тимирязев, в Петербургской — А. В. Столетов, в Смоленской — Г. Г. Густавсон, в Московской — Т. А. Шмидт/ Но эксперименты были точечными, а не площадными: они не охватывали всего многообразия почв, что затрудняло использование полученных результатов даже на соседних угодьях.

Для широкого распространения опытов потребовались карты, на которых свойства почв можно было бы сравнивать по четким критериям — геометрическим ареалам-аналогам, отражающим генетические особенности почв. Такие карты могли быть созданы только в результате перехода от нульмерного понимания почвенных структур к одномерному, от показа на картах хаотического, лоскутного расположения почвенных контуров к установлению их упорядоченного залегания, обусловленного законами природы.

Рис. 9. Размерности почвенного покрова

а — нульмерная, б — одномерная, в — двумерная, г — трехмерная, д — n-мерная

Известный немецкий географ К. Риттер мечтал о графических способах изображения пространственных форм земной поверхности в виде отношений геометрических фигур и чисел, стремился выявить «правильные математические отношения и ряды чисел», а также показать, «как пространственные отношения при точном определении мерою и числами ведут к более живому представлению сущности географических отношений вообще» (1853, с. 463–480). Это был первый сигнал о необходимости перехода от нульмерных представлений к более высоким, в частности к одномерным.

ОДНОМЕРНАЯ МОДЕЛЬ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА

В. В. ДОКУЧАЕВА

Переход от нульмерной модели к одномерной произошел тогда, когда на карты стали наносить свойства почв не в виде изолированных точек или кружков, а в форме взаимосвязанных лент. Последние характеризовали закономерное полосное залегание почв по водоразделам, склонам и понижениям (рис. 9, б). Венцом развития одномерных моделей являются работы Я. Н. Афанасьева (1930), установившего законы концентрического расположения почвенных полос в макро-, мезо- и микроформах земной поверхности. Следует заметить, что выводы Афанасьева подтвердились аэрокосмическими исследованиями.

Карты, содержащие линейную информацию о распределении почв па Земле, можно назвать одномерными картографическими моделями. Двумерные картографические модели появились позже, в 40—50-е годы, когда горизонтальные почвенные пояса начали делить на составные части: зоны, формации, фации, секторы, провинции, а в распределении местных почв и ландшафтов стали обнаруживать повторяемость ареалов по клеткам, сеткам, ячеям (Глазовская, 1964; Солнцев,