Формы в мире почв

Позже В. Н. Солнцев (1981) назвал структуры типа «цепь» рядами, отметив, что они отражают фундаментальное свойство ландшафтов — их ориентированность. Сочетания типа «узлы» им названы каркасными, или ячеистыми; они выполняют роль механизма регуляции и стабилизации геосистем.

В. Б. Касинов (1973) рассматривает движение как средство изучения биологических объектов. Он усматривает всеобщность технологических принципов, применяемых одинаково как человеком, так и природой при

А — цепи, или одномерная трансляция, В — узлы, двумерная плоская параллелограмматическая решетка. Слева — натурные зарисовки, справа — карты и геометрические индексы симметрии. Для сравнения: В — аэрофотоснимок тундры (слева), его геометризация (справа), Г — поверхность микроскопического гриба

решении задач, связанных с формообразованием. Эти принципы — конвейер, карусель и клише. Конвейер воплощает линейный перенос вещества, подобно ленте транспортера (например, отступание ледника и отложение у его краев одинаковых по формам и размерам морен через равные расстояния). Карусель — это поворот, например «сбрасывание» водами рек в излучинах излишков песка или формирование ветром кольцевых дюн. Клише — это штампование, когда образуются формы рельефа в виде зазеркальных двойников.

Иной тип повторяемости почвенных ареалов — в виде спиралей, например, структура тундровых почв (рис. 24, В) (по Богомолову, 1958). Для сравнения на микрофотографии (рис. 24, Г) приведена картина спирального возбуждения гриба: агрегаты образуются по типу самосборки, волнообразно, вокруг центров, к которым стремятся клетки гриба (по П. Зенгбуш, 1982). Следовательно, микро- и макросистемы Земли организованы тождественно и должны подчиняться одним и тем же математическим правилам. Ниже приведены некоторые из них.

САМОСОВМЕЩЕНИЕ, ИЛИ КОНГРУЭНТНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ

Свойство одинаковых по размерам и формам ареалов совпадать при обмене местами называется самосовмещением. Оно определяет степень равенства ареалов. В общем случае два почвенных ареала конгруэнтны, если их размеры полностью совпадают и один ареал наложим на другой.

Совместим почвенные ареалы F₁ и F₂ при помощи движения (рис. 25, I). Тогда две разные точки A₁ и B₁ ареала F₁ перемещаются движением φ в точки А₂ и В₂ ареала F₂. Движение устанавливает между точками ареалов F₁ и F₂ соответствие, сохраняющее расстояние между соответствующими точками (A₁B₁ = А₂В₂), которое записывается в виде

φ: F₁→F₂.

Такое преобразование называют конгруэнтным. Оно позволяет выявить инвариантные относительно движений свойства почвенных ареалов.

Конгруэнтность ареалов зависит от характера движений. Три ареала на рис. 25, II конгруэнтны, однако А и В совпадают при надвиге А и В или повороте по окружности. Такое совмещение называется тождественно-конгруэнтным. Ареал С нельзя совместить с ареалами А и В ни простым смещением, ни поворотом в плоскости рисунка. Для этого надо повернуть его в пространстве или отразить в зеркале. Такое совмещение называется зеркально-конгруэнтным.

ЗЕРКАЛЬНОЕ ОТРАЖЕНИЕ

Рис. 25. Различные виды движений почвенных ареалов, с помощью которых определяется структура почвенного покрова

Отражение — особый вид движения, с помощью которого можно обнаружить на почвенной карте или аэрофотоснимке зеркальную симметрию. Для этого зеркальце ставят гранью к плоскости карты и ищут сходство в расположении ареалов. Оно необычное — зазеркальное (рис. 25, III): ареал А становится двойником ареала С, но в ином пространственном порядке.

Зеркальное отражение встречалось на рис. 11–13, где плоскость симметрии преобразовала одну часть модели в зеркальный двойник по отношению к другой ее части. Таким же свойством обладает и почвенный ареал, показанный на рис. 25, III, Каждая его половинка зеркально асимметрична. Такие половинки единого целого ареала называются энантиоморфами. Чтобы отличить одну половину от другой, вводят понятия «левый» (L) и «правый» (D) энантиоморфы. Такое состояние ареала еще называют зеркальной асимметрией, или лево-правой асимметрией. Эта асимметрия широко распространена в природе.

Комбинированное отражение с переносом выявляет новый тип симметрии, отвечающий скользящей плоскости, или, точнее, оси симметрии (рис. 25, IV). Такое периодическое, с интервалом в 2а, повторение ареалов вдоль оси О А, т. е. перенос с последующим отражением относительно О А, называется бордюром и более подробно описывается ниже.