Взаимодействие между географическими сферами значительно конкретизируется в современных представлениях о геосистемах. Последние кратко можно определить как земные пространства всех размерностей, где отдельные компоненты природы находятся в системной связи друг с другом, и как определенная цельность взаимодействуют с космической сферой и человеческим обществом.
Системный подход позволяет по-новому сформировать задачи исследования физико-географа, четко определить их содержания, отличное от такового частных географических дисциплин. Он порождает новые точки роста науки и расширяет ее перспективы практического использования ее результатов.
Назовем основные проблемы, входящие в учение о геосистемах и характеризующие современные направления физической географии:
· анализ аксиом и других положений специальной теории геосистем как частей общей теории (метатеории) систем;
· моделирование геосистем с учетом их спонтанной и антропогенной динамики и соответствующего им интегрального режима;
· поиски рациональных приемов количественной оценки геосистем и ландшафтообразующих процессов, в частности математического аппарата, пригодного для их описания;
· системный анализ пространственных связей в географической оболочке на планетарном, региональном и топологическом уровне;
· изучение пространственно-временных аспектов геосистем и создание их географических моделей, в первую очередь карт, в связи с проблемами охраны и оптимизации среды;
· проблемы эволюции геосистем и использование принципов системного подхода в палеогеографии;
· изучение влияния социально-экономических факторов на природную среду и прогнозирование геосистем будущего;
· всестороннее исследование природных предпосылок с целью формирования территориально-производственных комплексов;
· обоснование рационального использования природных ресурсов с учетом их восстановления и обогащения (для возобновляемых ресурсов);
· разработка физико-географических основ охраны и оптимизации природной среды для жизни и труда человека;
· географическая экспертиза проектов комплексного использования и охраны географической среды;
· подбор, переработка и систематизация природно-страноведческой информации для учебных и справочных целей.
Вполне естественно, что выше только названы направления исследований, в то время как каждое из них включает целый ряд конкретных тем, относящихся к определенным видам географических связей. Теоретическим и методическим вопросам.
Все сказанное не исчерпывает круга задач физической географии, но оно характеризует основное ее содержание и, как можно было убедиться выше, отличное от такового отраслевых географических проблем.
Физическая география как учение о геосистемах не поглощает ни одной отраслевой географической дисциплины. Она имеет с ними некоторые общие проблемы. Касающиеся порядка связей компонентов геосистемы, основывается на их данных, но ни к коем случае не подменяет их и сама не может быть заменена ими. Физическая география не представляет суперсинтеза даже части географических наук, изучающих природу. Она решает свои, комплексные географические проблемы. Такого рода специализированные функции физической географии приобретают особое значение в связи с прогнозированием геосистем будущего и исследованиями, направленными на защиту среды обитания.
Решая комплексные физико-географические проблемы, физическая география непосредственно соприкасается с вопросами географии населения и учения о территориально-производственных комплексах. Обремененная в прошлом гидрологическими, геоморфологическими и прочими отраслевыми проблемами физическая география невольно отвлекалась от своей основной функции – изучения связей природы с человеческим обществом. В современном понимании физическая география имеет отношение преимущественно к аспектам природной среды, ориентированным на человека, к тем прямым и обратным связям, которые входят в сложную системную организацию, проникая в экономическую социальную сферы.
2. Философские проблемы природно-технических геосистем
Если территория освоена, то существует пространственная социально-экономическая система, организованная человеком. Ее параметры зависят от количества населения и уровня развития производительных сил общества.
Будучи освоенной, территория для человека выступает не только “местом стояния” (4, с.49) – ее пространственная структура есть выражение сложных процессов обмена веществом и энергией между населением и природным комплексом, представленных прежде всего биологическим обменом человека и производством. Освоенная территория есть преобразованные комплексы географической оболочки – геосфера человека. По существу, биологические и производственные звенья обмена населения со средой приводят к формированию целостного образования “население – хозяйство – природа”.
Основное отличие природно-технических геосистем от природных геосистем состоит в том, что если в последних ведущую роль играют обратные отрицательные связи, то в природно-технических геосистемах в условиях действия закона роста потребностей на первом месте находится положительная обратная связь: либо Q(t+1) > Q(t) (где Q(t) – объем удовлетворяемых потребностей населения), либо P(t+1) > P(t) (где P(t) – население в момент времени t), либо то и другое. С учетом закона сохранения вещества следует подчеркнуть, что приведенные неравенства и подчеркивают факт того, как, в каких целях человек осуществляет перегруппировку вещества в пространстве геосистем. Взаимосвязь данных неравенств с балансом вещества и энергии осуществляется через учет отходов производства и жизнедеятельности человека. Совместная реализация двух типов обратной связи определяет противоречивость развития природно-технических геосистем, необходимость освоения территории для разрешения отмеченного противоречия.
Целостность системы взаимосвязей человека и среды обеспечивается единством трех звеньев:
1. собственно природным обменом;
2. биологически обусловленным обменом человека со средой;
3. созданными человеком процессами целенаправленной переработки вещества природы для получения потребительских стоимостей;
Носителем взаимосвязи компонент геосистем являются потоки вещества. Отличительной особенностью его в природно-технической геосистеме является в настоящее время значительность масштабов извлекаемого из естественного состояния вещества и относительно малая доля его полезно используемой части: по существующим оценкам лишь 10% добываемого вещества природы идет на изготовление непосредственно потребительских стоимостей. Остальное, являясь с точки зрения производственных процессов отходами, вместе с тем остается в геоситеме человека. Последнее есть проявление одного из важнейших законов мироздания – закона сохранения энергии. Человеческая деятельность, направленная на удовлетворение общественных потребностей, своей ресурсной базой имеет до настоящего времени только Землю. Преобразование вещества человеком в ЭПП есть перегруппировка вещества в трехмерном пространстве геосистем – в этом особенность техногенной составляющей общего круговорота вещества в глобальной геосистеме по отношению к другим составляющим. Таким образом “вход” и “выход” потока вещества в геосистеме сбалансированы (если иметь в виду также отходы всех стадий ЭПП и обмен самого человека со средой).
Связь звеньев обмена в природно-технической геосистеме обеспечивается трудовой деятельностью. Для общества последняя часть есть процесс создания потребительских стоимостей. В природно-технической геосистеме – это особое звено общеземного процесса, целенаправленное расходование накопленной человеком энергии, обратная положительная связь. В зависимости от того, какое количество труда будет направлено в геосистему, как будет организовано его распределение между звеньями комплексообразующего процесса (в частности, между энергопроизводящими процессами), находятся результаты освоения, эффективность организованного взаимодействия человека и среды – степень полноты удовлетворения потребностей человека (включая сюда и соответствие параметров среды физиологическим потребностям человека, возможности организации досуга в условиях неуклонного возрастания доли свободного времени в общем бюджете времени).
Для каждой территории характерно состояние предельной емкости ее освоения при данном способе производства освоения: беспредельное удовлетворение в данных социально-экономических условиях за счет одной и той же территории невозможно. Только сочетание территорий, находящихся на разных стадиях освоения, обеспечивает действие закона неуклонного роста потребностей.
Состояние предельной емкости освоения возможно и для земного шара в целом. Однако следует отметить, что неравномерность социально-экономического развития, пространственная дифференциация свойств географической оболочки вызывают метахронность освоения территории – не одновременность достижения сходных уровней освоенности на различных территориях.
Как уже отмечалось, природно-технические геосистемы представляют целостное образование - "население – хозяйство – природа". В связи с этим, очень острой является проблема взаимодействия технических наук и естествознания.
3. Проблемы взаимодействия естествознания (особенно географии) и технических наук
На протяжении сотен лет естествознание и техника тесно соприкасались между собой, Но отношения их постоянно менялись. И особенно быстро в конце XIX, начала XX веков. Именно в этот период наметились три крупных этапа, отличающиеся друг от друга целями, которые ставили перед собой естественные науки с одной стороны, а техника с другой. Конечно, выделение этих трех этапов - условная схема, поскольку и сегодня природоведам (географам, биологам, экологам) приходится (и, наверное, долго придется) выполнять и задачи предшествующих этапов, как задачи острые.
Первый этап - этап обслуживания . Общая цель, которая выдвигается перед естествознанием - помочь технике, т.е. представителям технических наук - строителям, проектировщикам добиться в процессе хозяйственной деятельности максимального использования всех возможностей природы, способствовать минимизации затрат при освоении новых территорий и природных объектов. При этом природовед обязан был постоянно помнить об ограничениях, обусловленных возможностями технических устройств, их критическими параметрами и устойчивостью, т.е. способностью выдерживать нагрузки при воздействии мощных постоянных и нерегулярных природных процессов: землетрясений, лавин, паводков, селей. На естествознание ложилась задача предупреждать технику о наибольших возможных природных нагрузках. Но эта задача не была единственной, Приходилось уже издавна искать ресурсы и накапливать знания об их возобновимости. Естествознание предоставляло технике обычно традиционную, общенаучную, природоведческую информацию, которая сопоставлялась с техническими нормативами, характеризующими устойчивость сооружений против природных процессов. Такой подход, когда на первое место становится сохранность технических сооружений, можно назвать геотехнологическим. Основное направление деятельности в этот период - снабжение техники информацией о ресурсах производственной деятельности (геопоисковые работы, составление кадастров, бонитировки, оценки и т.п.) и также об опасных для нормального состояния инженерных сооружений природных явлений. (рис.1.)
В целом роль естествознания, роль географии на этом этапе можно обозначить как роль "верной служанки" (3, с.34) технических наук.
Однако чем ближе мы подходим к нашему времени, тем чаще отмечаем, что природоведческая информация приобретает все более целеустремленный характер. Содержание и форма ее все более подчиняется конкретным типам производственных задач (земледельческих, градостроительных, гидромелиоративных и т.д.) Во многих отраслях естествознания создаются инженерные или прикладные направления, такие как инженерная гидрология, инженерное мерзлотоведение, строительная климатология.
Второй этап - противодействия - ближе к нам по времени. Все чаще и чаще природоведы, отлично видя и остро воспринимая отрицательные последствия воздействия технических средств на природу, стали формулировать цель своих исследований и практической деятельности как борьбу за минимизацию разрушений природы (в особенности живой) техническими системами. Здесь начал выступать на первый план природоохранный подход.
|
|
|
|||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||
 |
 |
||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||
 |
 |
||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
1. - Природа
2. - Техника
3. - Природно-техническая система
4. - Естественные науки
5. - Технические науки
6. - "Взаимодействие техники и природы"
7. Область совместных интересов двух наук
8. - Взаимодействие признаваемое важнейшим
9. - "Запрос" о свойствах систем, влияющих на другую систему
Рис.1. Этапы взаимоотношений естественных и технических наук
На этом этапе природовед стал, прежде всего, искать и формулировать ограничения накладываемые на технические решения особенностями развития природы: возможностью восстановления предшествующего состояния компонентов природных геосистем, способность природных систем сохранять устойчивость, критические ситуации для животных и растений, в частности: предельно допустимые концентрации (ПДК) различных веществ. На этом этапе знания о природе всегда соотносятся с теми или иными характеристиками технических систем. Совместная работа с техникой на предыдущем этапе не прошла для естествознания бесследно, произошло заимствование некоторых характерных для технических наук подходов, а с ними понятий и терминов. Понятия "норма", "предельная нагрузка", "устойчивость", "критические точки", зародившиеся в недрах техники, стали распространяться на природные объекты. Обостряется интерес к прогнозированию. При этом речь идет как о прогнозировании спонтанного (внутреннего) развития природных процессов, так и прогнозировании изменений природы, происходящих под воздействием человеческой деятельности.
Основное направление деятельности естествоиспытателя сводится, прежде всего, к выявлению возможности или невозможности "вписывания" технических систем в природные комплексы. Отсюда и типичная для данного этапа форма контакта с техническими науками - "экспертиза" вариантов технических решений и проектов.
Заметно, что представители технических наук, еще недавно относившиеся к этой деятельности весьма настороженно, в последнее десятилетие стали все более серьезно и уважительно относиться к подобным работам. Географы и экологи все чаще получают просьбы и поручения проанализировать возможные последствия осуществления тех или иных крупных проектов использования естественных ресурсов, дать прогноз последствий технических воздействий на природу, разработать нормы нагрузки на природные комплексы, принять участие в разработке стандартов. Раздел "прогноз изменения природы под влиянием предлагаемого проектного сооружения" становится важной частью проекта.
В отличие от первого этапа, когда изменения природы рассматривались только, как целостное внемасштабное явление, здесь начинает пробивать себе дорогу идея о качественной неоднородности природы и о ее относительной территориальной дискретности и иерархическом строении.
В целом этот этап можно обозначить как период противодействия традиционной сфере самостоятельного действия технических наук. Естествознание стремится сменить роль "служанки" на позицию инспектора, наделенного широкими запретительными правами.
Рост количества, разнообразия и в особенности мощи технических средств, увеличение компонентов природы и пространств, охватываемых воздействием технических комплексов - обострили проблему. Резко возрос не только научный, но, прежде всего общественный интерес к проблеме.
Несмотря на возросший масштаб эмпирических наблюдений, на известное организационное укрепление ранее зародившихся направлений, в выступлениях представителей естественных и технических наук все чаще стала звучать нотка неудовольствия достигнутыми результатами, сетования на отставание теории взаимодействия техники и природы от сильно усложнившихся задач, выдвигаемых перед наукой в условиях научно-технической революции.
Связано это возможно с тем, что накопление фактов на предыдущих этапах не изменило самой модели анализа интересующего нас процесса. И природа и техника в подавляющем числе исследований и популяризаторских выступлений продолжают рассматриваться как совершенно самостоятельные противоборствующие силы. При этом многие естествоиспытатели не избавились от стремления дать оценку этим силам, опираясь на ценностные категории - "добро" и "зло". Оценки эти исторически менялись. То техника выступала в роли доброй феи, противостоящей слепым силам природы, то она же рассматривалась, чуть ли не как страшная апокалиптическая сила, выступающая против "матери- природы" (3, с.70).
Поэтому то на первых двух этапах не только природа и техника, но и технические науки, и естествознание выступают как хотя и связанные между собой, но резко различающиеся системы. Рассмотренные выше традиции противопоставления природы и техники, естествознания и технических наук, выраженные в различных формах обусловили и возникновение многих конфликтов между природоведами и инженерами-проектировщиками. В основе подобных конфликтов, часто лежит одностороннее понимание проблемы "природа-техника".
Упускаются из вида три серьезных обстоятельства:
Во-первых, наличие тесных связей между природой и техникой. Техника опирается на знание законов природы. Многие ее решения продиктованы и вызваны к жизни характером природных явлений и процессов. Но чаще всего эти законы природы выступают перед техникой, как законы физики и химии, т.е. в формах существенно абстрагированных от земной реальности, проявляющейся на определенной конкретной территории.
Во-вторых, особый характер техники в более сложной системе "общество-природа", ее социальная функция. Для удовлетворения своих потребностей современное общество вынуждено создавать технические системы, которые выступают как своеобразный механизм, позволяющий человечеству, с одной стороны, адаптироваться к сложной и разнообразной природной среде, с другой, приспосабливать среду к удовлетворению своих потребностей.
В-третьих, упускалась из вида структурность и иерархичность как окружающей нас природы, так и технических систем. При изучении антропогенного воздействия на природу часто как равнозначные рассматривались загрязнение океана нефтью и стоки химических веществ с полей, эрозия на сельскохозяйственных угодьях и формирование дорожных выемок, обезлесение склонов целых горных систем и вырубка пригородной рощи, т.е. явления, несравнимые по масштабу.
Необходимость учета этих трех важных обстоятельств поставила технику и естествознание перед необходимостью перехода к третьему этапу - этапу совместных действий. Для этого этапа типично конструирование нового предмета исследования, связанного с представлениями о взаимодействующих природных и технических системах, как едином комплексном системном образовании.
Идея комплексности в данном случае реализуется в представлении о том, что взаимодействие природных геосистем и технических систем настолько сильно, что оно создает возможность рассматривать их совокупность как новый объект научного исследования и проектирования.
Целью деятельности представителей технических наук и природоведов на этом этапе выступает оптимизация единой территориальной природно-технической геосистемы с позиций решения основных социальных задач. Именно в этой связи основные ограничения определяются уже не только требованиями максимальной продуктивности и дешевизны технических устройств, не разрушаемостью абстрактной природы, а вытекают из представлений о влиянии на здоровье человека изменяемой техническими устройствами природной среды.
В целом этот этап – период поиска закономерностей создания и функционирования
10-09-2015, 22:54