Текст книги "Формы в мире почв"

Автор книги: Игорь Степанов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 11 страниц)

Для выявления этих принципов из многих научных концепций выделяют главные вопросы. Так, ни одна концепция о структуре земной поверхности не может обойти следующие фундаментальные вопросы: с каким пространством она имеет дело – с прерывным или непрерывным; какие формы она изучает – статические или динамические; с помощью каких сил образуются формы – концентрированных или рассеянных? Учение, основанное на аксиоматике, возводит их в ранг принципов, подлежащих проверке практикой. Поэтому ниже обсудим главные аксиоматические условия: элемент – система; проверяемое – непроверяемое; конкретное – абстрактное; прерывное – непрерывное; динамика – статика; нульмерное – многомерное; концентрация – деконцентрация; индивид – среда; вращение – приращение, составляющие движение.

Указанные антиномии рассматриваются в диалектическом единстве противоположностей, в соответствии с определением Нильса Бора: «Противоположности не противоречивы, а дополнительны».

ЭЛЕМЕНТ – СИСТЕМА

Элемент и система – центральные понятия почвоведения. С них начинается определение любой почвенной теории и гипотезы. С ними связаны такие важнейшие понятия, как «тело», «структура», «симметрия», «иерархия», «инвариант», «форма», «свойства», «признак», «граница», «связь», «система координат», «изомерия», «изоморфизм», «полиморфизм».

Понятию «почвенная система» противопоставляется менее богатое по содержанию понятие «почвенное тело». Последнее можно зафиксировать на карте, используя новейшие способы картографии: рисовку пластики поверхности рельефа, аэрокосмические методы. Если тела правильно закартированы, то открывается путь к системному пониманию территории. Однако почвенные тела редко отрисовываются на картах правильно. Часто проводят границы, искусственно разрезающие почвенные тела, и тогда дальнейшая интерпретация структур заводит исследователя в тупик.

Почвенное тело – это почвенный покров определенной естественной геометрической формы с подчиненным этой форме вещественным составом. Поэтому по индивидуальному рисунку почвенного тела можно судить о водно-физических, геохимических и прочих его свойствах.

Трудности заключаются в правильном выделении ^естественных границ почвенных тел. Они могут быть отрисованы только при сочетании карт пластики с аэрокосмическими снимками. Поэтому необходимо быстрейшее усвоение новейших методов картографирования почвенных и геологических тел.

Граница. В основе научного познания почв лежит фиксация объекта на любом уровне организации, т. е. установление его границ: между почвенными ареалами, горизонтами, отдельностями, агрегатами, минералами. Геометрическое почвоведение – преимущественно наука о границах, под которыми следует понимать видимые и воображаемые линии, разделяющие почвенные элементы и части внутри целого.

Взаимодействие почвенных тел происходит через соприкосновение, которое составляет их отличительную особенность. Соприкосновение тел лежит в основе фундаментальных представлений математики и связано с понятиями дискретности и континуальности. Д. Л. Арманд (1975, с. 174) считает: «Дискретное пространство можно лишь делить по естественным границам, его расчленяющим. Континуальное… можно делить многими разными способами». Полагая, что природа географических пространств континуальна, ученые сталкиваются с проблемой, которая названа «парадоксом контурности»: надо проводить границы там, где их нет (Географические границы, 1982).

Использование способа картографирования – пластики рельефа – позволило выделить естественные границы почвенно-геологических тел и установить дискретный характер почвенного покрова. При такой методике исследований исчезают эти парадоксы. Мы видим только четкие границы почвенных элементов, частей, тел, которые, однако, находятся в очень сложных взаимоотношениях.

Не вызывает сомнения и характер границ почвенных тел: они «во всех случаях должны быть линейными и резкими» (Мильков, 1956, с. 146), а не расплывчатыми, с постепенными переходами.

Почвенная система — целостная совокупность разнородных, взаимодополняющих и взаимоотрицающих друг друга почвенных элементов, между которыми имеют место устойчивые связи. В литературе можно найти такие определения системы (Иерархия геологических тел, 1978): 1) все, состоящее из взаимосвязанных частей; 2) комплекс элементов, находящихся во взаимодействии; 3) множество элементов, имеющих такие отношения и связи, которые образуют определенную целостность, единство; 4) математическая модель любого физического устройства; 5) предмет, у которого выявлены эмерджентные^[1] свойства.

Важнейшие особенности почвенной системы – связь, структура, форма, наличие элементов, размеры, а также искривление пространства, т. е. геометрический эквивалент массы (Васильев, 1974). Видимо, кривизна почвенного пространства обусловлена электромагнитным и гравитационным полями. В каждой точке этого пространства кривизна зависит от различий в напряженности гравитационных и электромагнитных полей: влочвах понижений аккумулируются одни заряды, а на повышениях другие.

Свойство — то, что присуще всем почвам, что является общим для них. Тогда качество – существенное свойство, определяющее границы геосистемы или почвенного тела. В книге рассматривается существенное свойство – форма, как элементарных ареалов, образующих разнообразные системы почвенных покровов, так и элементарных горизонтов, из которых состоят системы почвенных профилей.

Связь. отношение — это то, что формирует почвенный профиль или почвенный покров из определенных почвенных элементов.

Структура — объемная совокупность отношении (связей) и элементов почвенной системы. Почвенная структура^[2] характеризуется большим набором элементов, их количеством, свойством, характером расположения в пространстве. Последнее выявляется с помощью аппарата симметрии.

Элемент. Использование терминов «элемент», «элементность», «элементарный» в почвоведении требует особого разъяснения. Если исходить из общепринятых представлений, то почвенный элемент – это составная часть почвы как сложного целого. Такое определение заметно отличается от бытующего в почвенной и географической литературе представления. В почвоведении слово «элемент» часто ассоциируется с понятием «элементарный» в смысле «простой», «наименьший». Так, по В. М. Фридланду (1972), элементарный почвенный ареал – это предельно малая территориальная единица почвенного покрова. Однако при этом не сказано, что такая малая единица характерна для определенного уровня организации сложного целого – почвенного покрова. Если мы станем изучать почвенные формы на небольшом участке поля, то окажется, что его элементарные ареалы имеют диаметр около 1 м, а если на обширном массиве – то более 1 км.

В противоположность В. М. Фридланду (1972) А. И. Перельман (1977) и В. Н. Солпцев (1981) «элементарный ландшафт» представляют себе в широком интервале размеров в зависимости от внутренних причин. Но и у них понятие элементарности лишено главного – определения связи, иерархизованности. Почвенный элемент представляет множество подобных ему элементов, находящихся в направленных связях с ними. Именно эти отношения элементов и образуют то целостное единство, которое называют почвенной системой.

Иерархия почвенных тел. Понятие об элементе подразумевает, что почвенная система иерархизована, т. е. разделена по определенному правилу на уровни организации. Поэтому познание почвенной системы идет от постулирования некоторого ее уровня неделимым, наименьшим (элементарным) к выявлению структуры – пространственно-временных соотношений элементов. При этом элемент одного уровня определяет структуру следующего уровня, более крупного по размерам. Переход от одного уровня к другому обусловлен «квантом организации» (по И. В. Круть) и приводит к появлению эмерджентных свойств.

Эмерджентность, Два элемента: «горная порода» и. «живые организмы» – при взаимодействии образуют новый элемент – «почву». Почва обладает эмерджентными свойствами, такими, которые отсутствуют как у организмов, так и у горных пород. Основным эмерджентным признаком почвы является наличие профиля с горизонтами, которые условно – названы. А, В и С. Это обстоятельство и позволило Докучаеву выделить почву в качестве самостоятельного природного тела, отличающегося от горной породы и от органической массы.

Успехи в изучении самоорганизующихся структур в неравновесных системах дали научное обоснование эмерджентности почв. Энергетически устойчивая и изотропная геосистема – плотная горная порода (известняк или гранит) сначала превращается в измельченную массу – мелкозем, а затем в почву. В отличие от горной породы мелкозем имеет термодинамически неустойчивое состояние. Это благоприятствует образованию морфологически выраженных динамических структур нового типа – почвенных, поддерживаемых постоянным воздействием внешней среды. Периодическое изменение среды приводит к смене структур, поэтому последние можно назвать летучими, диссипативными. Почва состоит из наложенных друг на друга сменявшихся в течение тысячелетий динамических профилей, возникающих в результате колебаний биоклиматических режимов.

Чем же различаются свойства почв и горных пород? Переход горной породы в почву, в неустойчивое состояние – признак диссипации части энергии кристаллических структур породы. Для сохранения нового эмерджентного свойства – появления почвенных горизонтов – требуется непрерывный обмен энергией и веществом с внешним миром. Горной породе для сохранения своих свойств, напротив, контакт с окружающей средой противопоказан.

Элементарная ячейка. Общее представление об эле, – менте как составной части системы в геологии и почвоведении приобретает более конкретное выражение в понятии об элементарной ячейке (Драгунов, 1965; Шафрановский, Плотников, 1975; Забродин, 1981; и др.). Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц (1976) полагают, что наиболее простой путь выбора ячейки – это следование кристаллографам, которые за элементарную ячейку принимают параллелепипед, построенный на взаимно перпендикулярных векторах. Каждый из этих векторов равен основному периоду кристаллической решетки.

Геологи уже применяют понятие о параллелепипеде (или о параллелограмме – для плоскости) при описании структур земной коры. Почвоведы также составляют почвенные карты на основе выявления упорядоченности почвенных ареалов по плоской параллелограмматической решетке (рис. 2). Используются симметрии бордюров, непрерывных (континуумов) и частично прерывных (семиконтинуумов) пространств, а также семнадцати видов сетчатых орнаментов.

На хорошей почвенной карте всегда можно обнаружить приуроченность ареалов к узлам параллелограмматической сетки. Эти ареалы плотно пригнаны друг к другу или «сидят» по ее узлам (рис. 2). Совершая перенос (трансляцию) ареалов по узлам сетки, мы производим классификацию структур почвенного покрова по характеру движений симметрии, которые могут осуществляться по квадрату (7), шестиугольнику (2), ромбу (3) и т. д. и тем самым отличаем одну структуру от другой, например квадратную от ромбической. Это дало повод высказать мысль о том, что структура почвенного покрова преимущественно клеточная (сетчатая), т. е. подчиняется закону параллелограмматической плоской сетки, хотя не исключены и другие виды симметрии (Степанов, 1983).

Рис. 2. Пять типов плоских параллелограмматических решеток

1 – квадратная, 2 – гексагональная, 3 – ромбическая, 4 – прямоугольная, 5 – косоугольная

Изомерия. Представления о почвенных элементах и системах связаны с такими понятиями, как «равенство», «сходство», «тождество», которые лежат в основании многих наук и обобщены теорией симметрии. Но эти понятия не так просты, как кажется на первый взгляд. Например, почвенные ареалы могут иметь разные формы при близких свойствах образующих эти формы почв (полиморфизм) или иметь одинаковые формы ареалов при сходном вещественном составе почв (изоморфизм). Обычны и такие ситуации: равные по форме и составу почв ареалы могут располагаться друг относительно друга в пространстве неодинаково: по квадратной, ромбической или иной сетке. Такая ситуация определяется понятием изомерии, глубоко изученной для природных систем Ю. А. Урманцевым (1974). Под изомерией автор понимает множество объектов одного состава, но разного строения. Многие полагают, что понятия «изомерия», «изоморфизм», «полиморфизм» принадлежат химии. Изомерия – понятие структурное и приложимо к объектам любой природы, в том числе и к почвам. Научиться правильно различать и сравнивать почвенные элементы и системы можно, лишь освоив правила изомерии и принципы симметрии.

Инвариантность. В свою очередь симметрия связана с инвариантностью, т. е. с сохранением каких-либо признаков почв (не обязательно геометрических) по отношению к каким-либо преобразованиям, движениям. Преобразования сохраняют неизменными определенные признаки: вещественные, например весовое тождество запасов гумуса в почвах, или геометрические, например, формы и размеры агрегатов, горизонтов, профилей, ареалов. Эти признаки рассматриваются в качестве устойчивых (инвариантных) относительно движений: поворотов, отражений, вращений. Инвариантность существует не вообще, а лишь по отношению к определенным преобразованиям. Последние нужны для того, чтобы выяснить, что же при этом сохраняется постоянным.

Инвариантность – очень важное научное понятие, которое многие почвоведы интуитивно применяют, работая в экспедициях. Так, при полевом описании разрезов устанавливаются наиболее устойчивые признаки, присутствующие в той или иной группе почв, путем мысленных преобразований – наложения одного профиля на другой. При этом выявляется равенство или неравенство почвенных профилей как по мощностям горизонтов, так и по их свойствам. Таким же способом при помощи инвариантов сравниваются формы ареалов. Высшим классом исследований является поиск топологических инвариантов. По глубокому убеждению М. Борна (1963), «наука – это не что иное, как попытка конструировать инварианты там, где они не очевидны», «идея инвариантов является ключом к рациональному понятию реальности».

Система координат. Определение степени структурной неоднородности почв – одна из важнейших задач почвоведения. Она решается по-разному. Лучше это делать, используя систему координат (декартовую и полярную), с помощью которой можно определить положение материальных точек в почвенном пространстве. Однако для этого существующие почвенные карты не пригодны. Лишь по картам пластики рельефа система координат позволяет установить иерархию почвенных тел: начало координат, середину, нижние части.

Система отсчетов необходима для проведения замеров почвенных тел и систем. Измерения проводятся внутри системы или относительно ее. До недавнего времени почвенные тела описывали и измеряли «изнутри». Поэтому трудно было увидеть почвенную систему в целом. Взгляд вырывал из системы лишь отдельные, часто случайные фрагменты. Такое положение дел отразилось на теории почвообразования.

С появлением аэрокосмических методов исследования, а также нового метода картографирования (пластики) по топографическим картам стало возможным не только видеть целостность почвенных систем, но и замерить их элементы и тем самым обнаружить степень структурной неоднородности. Возникла потребность установить закономерные структурные связи между различными почвенными явлениями.

Системный подход как средство описания, анализа и синтеза природных явлений известен давно. Истоки систематики явлений и объектов можно найти у Лейбница в его идее универсальной символики. В 1817 г. Гегель писал, что философствование без системы не может иметь в себе ничего научного; всякое содержание получает оправдание лишь как момент целого.

Системный подход позволяет увидеть за многообразием конкретных явлений главное – «принципиальную схему». Е. С. Федоров (1915) полагал, что принцип наименьшего действия Ле Шателье в физической химии является универсальным. Многие ученые, опираясь на этот принцип, искали связи между всевозможными Явлениями природы. Так, почвоведами установлено, что морфологически выраженная почвенная мозаика профилей и ареалов меняется, подчиняясь принципу наименьшего действия, таким образом, чтобы свести к минимуму внешние нарушения, сохранить устойчивость и упорядоченность своих структур. Это удается сделать путем создания тождественных элементарных форм-штампов: блоков, ячеек, мозаик, паттернов и конечного числа правил их матричного размещения в пространстве.

Системно мыслить – это выработать технологию изучения почв и почвенных ареалов как систем. При этом почвенные профили и ареалы рассматриваются в непрерывной связи как единое целое. Например, сочетание почвенных горизонтов А, В и С можно признать системой, т. е. профилем, тогда, когда численно будет доказано, что эти горизонты действительно образуют единое целое, обладающее структурной связью. Последняя описывается определенным видом симметрии – трансляционным. Если же горизонты представляют собой изолированные, не связанные друг с другом слои, то здесь нет системы, а значит, нет и почвенного профиля.

Так же обстоит дело и с почвенными ареалами. Они образуют систему в том случае, если закономерно повторяются в пространстве. Периодическое повторение ареалов – это и есть та связь, которая образует определенную целостность и единство, т. е. систему почвенного покрова.

ПРОВЕРЯЕМОЕ –

НЕПРОВЕРЯЕМОЕ (ПРЕДПОЛАГАЕМОЕ)

Различают науку гипотез, если она основывается на предположениях, и науку принципов, если она строит свой фундамент на проверенных практикой положениях – принципах. Наука принципов исходит из первоначальных достоверных истин, с помощью которых разрабатывает генетические теории и гипотезы. Физика со времен И. Ньютона стала наукой принципов, до этого она основывалась на гипотезах. Почвоведение – наука гипотез, так как уже более века спорит о ведущей роли того или иного фактора почвообразования: климата, растительности, микроорганизмов, горных пород, грунтовых вод, их совокупности.

Мы с гордостью говорим, что отечественное почвоведение генетическое, ибо в своих построениях оно в первую очередь исходит из генезиса, происхождения свойств, явлений, тел, забывая, однако, что в почвоведении генезис всегда спорен, гипотетичен. Можно ли ставить спорное в качестве аксиомы? Можно ли на умозрительном строить объективную теорию? Но это делается, и многие исследования почвоведов направлены на подтверждение ранее установленных гипотетических генетических предположений, а не на поиск новых наблюдаемых величин.

А. Эйнштейн (1965, с. 9) указывал, что высший долг исследователя – поиск принципов, т. е. элементарных законов, отражающих общие черты множества опытных фактов. На их основе путем дедукции строят картину мира, проверяют теорию по вытекающим из нее следствиям. Отдельные опытные факты теоретику бесполезны без системы принципов.

Идея использования принципов в науках о Земле высказана академиком Б. М. Кедровым (1983). По его мнению, научные проблемы следует решать не только методами генетического анализа, по и методами структурных аксиоматических исследований. Например, нельзя создать генетическую классификацию почв, основанную только на генетических признаках; такая классификация должна строиться на структурных принципах, т. е. на формализованных и абстрактных понятиях об элементах и характере их соотношений в почвенной системе.

КОНКРЕТНОЕ – АБСТРАКТНОЕ

Почвовед привык работать с конкретными, реальными объектами. Но в конце концов при обобщении материалов ему приходится обращаться к иной форме познания действительности, математизировать полученные данные. Математизация – это уже особая форма познания. Она вытекает из необходимости перехода от живого созерцания – сбора фактического материала и получения простейших выводов – к практике через абстракцию.

При математизации почвоведения очень трудно найти тот рубеж в противопоставлении понятий «конкретное – абстрактное», который привел бы к действительной абстракции отдельных черт почв и горных пород. Одни исследователи настолько отрываются от реального мира почв, что уходят в область «чистого мышления», другие, боясь потерять то или иное свойство почвы, не могут отвлечься от их вещественного содержания. Как же в таком случае проводить абстрагирование?

Проследим процесс абстрагирования на примере изучения почвенного профиля по этапам от нематематического (I) к математическим (II–IV).

I. Подробное описание качества каждого конкретного профиля с помощью понятий о механическом составе, цвете и пр. (глина, песок, суглинок, черная, серая, комковатая и др.).

II. Отвлечение от конкретных почвенных свойств путем выделения стандартной основы – почвенного профиля, состоящего из горизонтов А, В и С.

III. Отвлечение от конкретных величин и чисел путем определения простых соотношений между элементарными свойствами почв, их окислами, агрегатами, горизонтами.

IV. Отвлечение не только от конкретной природы почв, но и от конкретного смысла отношений. Например, отношения между почвенными профилями, горизонтами выражаются посредством операций симметрии и других преобразований.

История развития почвенной картографии – яркий образец поэтапного возрастания роли человеческого сознания от конкретного, реального к абстрактному. В додокучаевское время линия на карте означала лишь то, что по обе стороны от нее имеются качественно различные почвы. Позже границы приобрели иной смысл: они очерчивали формы, различающиеся по содержанию. На следующем этапе внутрипочвенное содержание стали отделять от формы ареала, выясняя их возможное разнообразие. Поиск начался с выявления элементарных форм, которые первоначально классифицировали по аналогии со случайными фигурами: древовидная, лопастная, ковровая.

Очередной этап – продолжение поиска элементарных почвенных ячеек, но на более формализованном уровне, с привлечением аппарата теории симметрии. Вместо «древовидная форма» стали говорить «топологическое дерево» или «ветвящаяся система с точками членения»; другие неправильные формы аппроксимируются, т. е. заменяются более простыми формами, но близкими к исходным, такими, как квадрат, прямоугольник, ромб, окружность, эллипс. На этом этапе контур уже не разграничивает почвы с различными свойствами; ему придается более важная роль– он ограничивает формы естественных почвенных тел и почвенных систем, а также входящих в них структурных элементов.

Впереди очень важная для науки и практики задача-определение характера пространственных соотношений почвенных тел, или, иначе, геометрической структуры почвенного покрова. Здесь оперирование с абстрактными образами должно происходить на уровне анализа математических структур. Конечная цель – установление соотношений между реальными почвенными и математическими структурами.

Абстракция – форма познания, основанная на мысленном выделении существенных, а не случайных свойств и связей объекта, например почв. Переход от конкретных почв к абстрактным требует идеализации» Под идеализацией понимают образование новых понятий, которые наделены не только существующими реальными свойствами, но и воображаемыми, отсутствующими у исходных объектов.

Абстракция и идеализация широко используются в науках о Земле. В. В. Докучаев построил идеализированный почвенный профиль, Я. Н. Афанасьев и М. А. Глазовская – «идеальную зональность почв», A. М. Рябчиков (1963) – «идеальный гипотетический континент» для наглядного представления о ландшафтной зональности на Земле, В. И. Вернадский – геометрическое состояние пространства природных тел, обладающее свойством симметрии. В последнее время была предпринята попытка построения почвенного пространства, обладающего инвариантно-групповым свойством (Степанов, 1983а).

Еще в 20-х годах проводились опыты математизации географии на основе закона замкнутых пространств (И. Н. Гладицин), методов статистики и балансов, гармонического анализа для характеристики ритмических явлений.

В 1955 г. академик С. В. Калесник ввел понятие «географическая структура». Под структурой он понимает «душу» географии, заложенную во внутренней организации вещественного состава ландшафта. Его организованность обусловлена не только пространственными, но всеми взаимосвязями компонентов и их развитием. В 1963 г. академик В. Б. Сочава предложил понятие «геосистема», а в 1967 г. появилось «географическое пространство» М. М. Ермолаева. В. Г. Зольников (1970) ввел понятие о почвенно-географическом пространстве. Итог теоретическим представлениям о земном пространстве и его симметрии подвел B. Н. Солнцев (1981).

Таким образом, почвоведение движется от реального к абстрактному и от абстрактного к новому пониманию конкретного. Путь к абстрактному лежит через математизацию науки, которая начинается с разработки методов измерения почвенных объектов и явлений. Следуя Г. Галилею, почвоведы должны «измерить все, что измеримо, и сделать измеримым все, что еще не поддается измерению». Применение для этих целей аппарата теории симметрии наряду с существующими методами измерений значительно углубит теоретические знания.

ПРЕРЫВНОЕ – НЕПРЕРЫВНОЕ

Прерывность и непрерывность – это философские категории, характеризующие строение материи и процессы ее развития. Элементарные почвенные тела могут быть одновременно как прерывными, т. е. иметь пространственно-временнýю отграниченность, так и непрерывными, континуальными, т. е. сплошными. В прерывном мире законы почвообразования должны записываться в одном виде, а в непрерывном – в другом. Значит, нам надо осуществить выбор прерывного (дискретного) или непрерывного (континуального) почвенного пространства.

Следует отметить, что этот вопрос, хотя и не на формальном уровне, обсуждается географами, геологами и почвоведами. Так, Д. Л. Арманд (1975) считает, что «ландшафтная среда в основном континуальна. Ничего похожего на мозаику, на изразцовую или кирпичную кладку мы в природе не знаем». С таким заключением трудно согласиться. Фотографии (см. рис. 1) убеждают в том, что почвенный покров как тундры, гак и пустыни дискретен, геометрически правилен, упорядочен. В дискретности ландшафтной сферы убеждены Н. А. Солнцев, В. П. Лидов, М. М. Ермолаев. Именно дискретность, заключающаяся в периодически повторяющемся изменении почв и ландшафтов, создает специфику и своеобразие земной поверхности, ее особенную красоту. А. Пуанкаре (1983) писал: «Если бы природа не была прекрасной, она не стоила бы того, чтобы ее знать». Красота структуры почвенного покрова определяется ощущением соразмерности форм, их взаимосвязанности, образующей нечто завершенное, единое целое.

Другие исследователи (В. С. Преображенский, В. М. Фридланд, А. Д. Воронин, Е. А. Дмитриев) считают, что ландшафты и почвы совмещают дискретность и континуальность. В последнее время эту точку зрения разделял и Д. Л. Арманд. Он уже сделал уступку в пользу дискретности, соглашаясь, что «ландшафтная сфера континуальна, но содержит отдельные элементы дискретности». Состояние, когда сочетается прерывное и непрерывное, называют семиконтинуумом. Так, В. Е. Хайн (1973) совокупность прерывно-непрерывного видит в образовании глыбово-волновых (складчато-блоковых) структур литосферы.

Анализ расположения в пространстве и времени почвенных форм предполагает поиски условий их движения, при которых форма сохраняла бы свою структуру. Движение оказывается необходимым средством изучения свойств абстрактных почвенных форм. Однако движения могут быть дискретными (зеркальные, осевые и центральные симметрии правильных многогранников) и непрерывными (вращения, трансляции). Видимо, прерывность и непрерывность почвенного мира взаимно дополнительны. С учетом уровней организации в рамках определенной задачи один из них можно считать дискретным по отношению к смежному другому континуальному уровню.

Возможности континуальных методов еще слабо изучены. Поэтому в книге внимание фиксируется на дискретных свойствах почв. Именно настрой на анализ почвенных систем с помощью дискретных движений позволил обратить внимание на группы симметрий правильных многогранников и на кристаллические группы. В качестве элементов здесь берутся геометрические движения (преобразования). Инвариантами этих движений являются пространственные интервалы, которые определяются модулем, или аргументом. Так, вращению на 360° соответствует поворотная ось первого порядка L₁, на 180° – ось второго порядка L₂, на 120° – L₃, на 90° – L₄, на 72° – L₅, на 60°– L₆. Значит, в основаниях симметрии полигональных форм, в том числе и почвенных, заложен тезис о дискретности движений, их периодичности, ритмичности, гармонии.

Заметим, что на неформальном уровне споры о прерывности и непрерывности почвенного и геологического пространств вообще неразрешимы. Поэтому нам следует поспешить с формализацией почвенных представлений.

ДИНАМИКА – СТАТИКА

В механике изучают особенности движения тел (динамику) и условия их равновесия, покоя (статику) под действием приложенных сил. На картах почвенные тела показаны в состоянии покоя, так как существующие способы картографирования не дают возможности отображать их динамику. До недавнего времени такое положение не вызывало возражений: основная задача заключалась в инвентаризации почв. Лишь в наши дни возникла необходимость рассмотрения почв и ландшафтов в развитии, и не просто почв и ландшафтов вообще, а почвенных тел и систем, обладающих различными формами.

Раньше считали, что природные ресурсы: почвы, воды, полезные ископаемые – неисчерпаемы. Теперь стало ясно: природа одновременно теряет и возобновляет свои богатства. Но как это она делает – неизвестно. Старыми способами картографирования эти изменения природы выявить не удается. Поэтому возникла идея построить новый тип карт – динамических, на основе топографических карт с горизонталями (изогипсами) и с одновременным использованием аэрокосмоснимков.

В чем же секрет нового метода картографирования, который может отобразить соотношение статики и динамики в науках о Земле? Как известно, топографическая карта строится путем нанесения изогипс, отражающих все формы рельефа. Поэтому в ней в сжатом виде формализованы важнейшие сведения о состоянии земной поверхности. Однако при этом не исчерпаны все те потенциальные возможности, которые заложены в топокарте. В чем-то этому помешало появление аэрокосмических снимков. Многие увлеклись ими, позабыв о топокарте или придавая ей второстепенное значение. В результате была не замечена та смысловая нагрузка, заложенная в топокартах, которая могла бы привести к выводу фундаментальных понятий в науках о Земле.