Формы в мире почв

Индивид, или индивидуум, — неделимое, самостоятельно существующее тело (организм). Это понятие применимо к почве. Среда — это то, что формирует индивид-почву: климат, растительность, микроорганизмы, горные породы. Соотношение между индивидом и средой — центральная проблема почвоведения, которой посвящено очень много работ. Мы рассмотрим лишь те из них, в которых устанавливаются геометрические связи между индивидом и средой.

Академик А. В. Шубников (1961) писал: «В окружающей нас природе нет ничего, кроме более или менее устойчиво существующих индивидов и сред и явно неустойчивых промежуточных хаотических образований — бывших и будущих индивидов и сред». Применительно к почвам и условиям почвообразования остается неясным представление о неустойчивых хаотических образованиях. Не так давно появились доказательства упорядоченности того, что раньше называлось хаотическими образованиями. Это дислокации в кристаллографии, автоволновые колебания в химии, диссипативные структуры в термодинамике. Теперь мы говорим: переход из одного упорядоченного состояния — неустойчивого, в другое — более устойчивое, и наоборот.

В упорядоченной среде образуется упорядоченный индивид. Иными словами, симметрия среды определяет симметрию индивида. Эта формулировка П. Кюри — И. Шафрановского хорошо согласуется с исследованиями почвоведов. Вместо формулы: «среда определяет свойства почв» можно сказать: «симметрия среды формирует симметрию свойств почв».

Приведем примеры того, как симметрия среды образует симметрию форм почвенных агрегатов. Допустим, имеются агрегаты, близкие по форме к кубу с одинаковыми гранями^[5]. Симметрия индивида куба известна: 3L₄4L₃6L₂9PC. На агрегат влияет новая питающая среда — грунтовые воды, которые образовались в результате орошения почв. Эти воды создали внутрипочвенный поток с более низкой симметрией, так как его направления по вертикали и горизонталям неодинаковы. Это означает, что среда — водный поток — имеет форму «кирпичика» с симметрией 3L3РС.

Согласно принципу П. Кюри, при взаимодействии индивида (куба) и среды («кирпичика») элементами симметрии системы остаются только те, которые являются общими для каждого явления, взятого отдельно. В нашем случае при наложении среды — «кирпичика» на индивид — куб только часть собственной симметрии куба-агрегата совпадает с элементами симметрии среды-«кирпичика». Допустим, что 3L₄ почвенного агрегата совпадает с 3L₃ среды — потока грунтовых вод. При таких условиях куб-агрегат превратится в «кирпичик» с видимой симметрией 3L₂3РС.

Это явление наблюдается почвоведами в поле. Хорошо ограненные водопрочные «ореховатые» агрегаты целинного чернозема создают благоприятное для растений сложение — рыхловатую упаковку. При орошении черноземов симметрия первичных природных агрегатов видоизменяется, они теряют прежние положительные агрономические качества и приобретают форму, менее благоприятную для растений.

Изучение взаимоотношений «индивид — среда» с позиций теории симметрии позволяет формализовать эти связи, получить их количественную оценку и установить конечное число возможных соотношений.

ДВИЖЕНИЕ:

ВРАЩЕНИЕ — ПЕРЕСТАНОВКИ (ТРАНСЛЯЦИИ)

Движения бывают реальными, присущими конкретным естественным перемещениям почв, горных пород, грунтовых вод, и абстрактными, отражающими эти конкретные перемещения логически, путем конструирования мысленных упрощенных образов: фигур, символов, формул. Нас интересуют оба вида движений — реальное и абстрактное. Их совместное рассмотрение позволит установить обобщенный образ движения.

Почвенные и геологические структуры предстают перед нами в природе, на картах и снимках в застывшем виде, в статике. Однако современные формы Земли — результат некогда активных преобразований, движений: неотектонических поднятий и опусканий, смещений блоков горных пород, миграций рек, ледников, озер и морей. Каждой из этих реальных форм движений соответствует абстрактная, с помощью которой и описываются реальные структуры. И реальное, и абстрактное изучение почвенных или геологических структур требует особой методологии.

Посмотрим, как реальные структуры земной поверхности изучаются геологами. Историю познания движения земной коры по их морфологически видимым структурам можно описать понятиями: точка — линия-плоскость — объем. Развитие геологии как науки началось с нанесения на карту вулканов. Их скопления на Земле исследователи характеризовали в виде точечных структур, которым придавалась первостепенная роль в жизни земной коры. Все геологические явления объяснялись вулканической деятельностью. Это был этап точечного, или нульмерного, понимания природы в геологии.