Формы в мире почв - Игорь Николаевич Степанов

Одномерная модель Докучаева позволила неформально установить законы распределения почвенных поясов и их симметрию. Пояс — это линейная периодически повторяющаяся форма сочетания ареалов, или природных тел, на определенном уровне иерархии.

И. И. Шафрановский указывает, что Докучаеву принадлежит «видная роль в развитии симметрийных понятий в геологии, географии и учении о почвах». В подтверждение этих слов он приводит отрывок из статьи Докучаева «Горизонтальные и вертикальные Почвенные зоны Кавказа» (1898 г.): «…раз все важнейшие почвообразователи располагаются на земной поверхности в виде поясов или зон, вытянутых более или менее параллельно широтам, то неизбежно, что и почвы — наши черноземы, подзолы и пр. — должны располагаться по земной поверхности зонально, в строжайшей зависимости от климата, растительности и пр.». Шафрановский так оценивает эту статью: «Трудно найти более наглядное и яркое описание зональной симметрии» (Шафрановский, Плотников, 1975, с. 28).

Позже В. И. Вернадский, развивая идеи В. В. Докучаева и П. Кюри, приложил теорию симметрии к изучению природы вообще. Он вместе с Б. Л. Дичковым обнаружил симметрию вращения для почвенноклиматических поясов и диссимметрию (вернее, «антисимметрию») природных вод Земли. В. И. Вернадский (1975) писал: «…я ввожу в геологию новое определение — пространство земной реальности, то, которое всегда изучает неизбежно натуралист. В частности, геолог изучает пространственные явления (т. е. явления симметрии)…».

Отмечая симметричную повторяемость почв горизонтальной поясности Земли, Я. Н. Афанасьев (1930) писал: «Почвенные системы северного полушария найдут себе в южном полушарии «вторую родину44, сохранят свою идею и стиль генетики». Он указывал, что его почвенная модель создана по принципу «зеркального отражения».

РОЛЬ АНАЛОГИИ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ

Представление о симметрии почв долгое время находило выражение в понятии «аналог» и являлось методологической основой системно-структурного анализа. Проблема аналогов рассмотрена академиком А. Л. Тахтаджяном (1972), который указывает, что аналогиям всегда уделялось в науке большое внимание. Так, Л. Больцман считал, что «познание есть не что иное, как изыскание аналогий». Д. Пойа писал: «Не существует… открытий… которые могли бы быть сделаны без аналогий». М. Петрович разработал учение об аналогиях, а Е. С. Федоров — о «перфекционизме», т. е. об общих законах совершенствования в природе. Э. Витцман признавал принцип ритма и периодичности универсальным. Л. Берталанфи (1950–1969 гг.) пришел к концепции «перспективизма», в основе которого лежит принцип отыскания изоморфизма структурных законов в различных явлениях природы.

А. А. Богданов (1873–1928 гг.) разработал теорию структур и систем «всеобщей естественной науки». Им доказано наличие единых и общих (аналогичных) структурных связей для самых разнородных природных явлений. Для почвоведения важен его вывод о том, что «структурные отношения могут быть обобщены до такой же степени формальной чистоты схем, как в математике отношения величин».

Метод аналогий основан на принципе симметрии. И тот и другой предполагают отыскание такого общего признака почв (например, геометрию пространства), от которого должны зависеть иные свойства: вещественные, энергетические. Всеобщность этого метода была понята ведущими почвоведами. Поражает смелость и научная обоснованность проводимых ими аналогий. Так, Я. Н. Афанасьев устанавливает связь между горизонтальными и вертикальными почвенными поясами Земли по закону аналогий. Д. Г. Виленский (1924) составляет классификационные аналогичные почвенные ряды. Г. Н. Высоцкий считает аккумуляцию закисного железа в подзолистых почвах подобной аккумуляции солей в солончаках юга России: «…соли — на юге, углекислая известь — в средней полосе и охра — в пределах… влажной северной полосы образуют довольно идентичные скопления» (1905, с. 325).

По С. А. Захарову (1935), «образование охристоболотистых луговин или торфяников… нужно считать полными аналогами солонцов сухих областей». Создается впечатление, что иероглифы на почвенных профилях холодного севера и теплого юга — «дело одних рук», зеркально отраженных. Фрэнсис Бэкон (1627) считал, что «тепло и холод — это две руки природы, которыми она делает почти все» (надо добавить: с отображением левизны и правизны).

Несмотря на различия биоклиматических условий севера и юга, важнейшие почвообразовательные процессы оказываются аналогичными. Почвенные узоры нарисованы как бы разными «чернилами»: голубыми — глей, красными — охра, белыми — карбонаты, черными — гумус, но одним и тем же «существом». Это «существо» — электромагнитные и гравитационные поля; создающие сходную мозаику в столь непохожих и удаленных друг от друга почвах. И не только в них. Можно предполагать, что гравитационные литодинамические потоки и почвенные структуры также несут на себе отпечаток влияния полей: меняется в течение тысячелетий поляризация — искажается направление наносов рек, ледников, дельт, а значит, преобразуется и рисунок структуры почвенного покрова. Аналогичные процессы почвообразования в различных точках Земли описаны В. Р. Волобуевым (1953, 1963) общими уравнениями, которые в свою очередь коррелируют с фундаментальными физическими и химическими законами.

Как бы ни старались точно отразить природу на картах, это будут воображаемые, упрощенные образы. Если эти абстракции допускают свою проекцию на реальный почвенный мир, или, иначе, погружаются в него, то в таком случае они могут служить моделью для конкретных объектов. Когда говорят о модели, то подразумевают подражание чему-то, аналог чего-то. Между реальным почвенным объектом и его моделью, в частности рисунком или схемой на листе бумаги, должно наблюдаться определенное соответствие — аналогия. Считают, что «хотя аналогия часто вводит нас в заблуждение, это наименьшее из того, что вводит в заблуждение». Модель — это грубая, но вместе с тем и самая простая аналогия, что делает ее незаменимой во всех научных исследованиях. Создать модель — значит установить структуру связей, выявить симметрию почвенного образа и его частей.

Художественный рисунок или фотографию можно преобразовать в модель, если в них обнаружены упорядоченные числовые пропорции, например между размерами, формами почвенных горизонтов, профилей или ареалов. Некоторые исследователи избегают построения структурных моделей. Для них важнее выяснить качественные соотношения. Конечно, поиск последних заманчив. Именно поэтому им и занимается большинство почвоведов. Количественные отношения проще качественных, однако за ними всегда скрывается качественная сторона почвенных явлений. Например, за количественными отношениями SiO2: R2O3; SiO2: Аl2О3; C: N стоит качество образования в профиле вторичных минералов и гумуса.

НЕФОРМАЛЬНЫЕ ПОЧВЕННЫЕ МОДЕЛИ

МИРА И ЕВРАЗИИ

Модели могут быть неформальными и формальными. Если это художественно выполненный рисунок почвенного покрова с невыявленными структурными связями, то он — неформальная модель (рис. 10). Модель известного английского почвоведа Фитцпатрика (Fitzpatrik, 1980) показывает, каким образом на поверхности Земли распределены главные почвы (рис. 10, А).

Другая модель (рис. 10, Б) принадлежит основателю науки о грунтах — профессору Московского университета М. М. Филатову (1877–1942). Им написан учебник по географии почв (1945), в котором приведен рисунок, характеризующий смену почв и растительности от Кольского полуострова до полупустынь юга России. В структуре горизонтальной поясности центральное место занимают черноземы (см. рис. 10, Б). Они самые мощные, к северу и к югу от них залегают меньшей толщины подзолистые и каштановые почвы. Модель Филатова — смелое и новаторское