Формы в мире почв

Нульмерные представления в почвоведении и картографии критиковал В. В. Докучаев. По его мнению, при нульмерном, подходе почвы воспринимаются в виде изолированных, не связанных друг с другом тел, не отражающих пространственную закономерность. На таких картах хаотично разбросанные почвы останцов, куполов, замкнутых понижений имеют по единственной особенной точке, к которой они «жестко» привязаны. Особенные точки ареалов совмещаются сами с собой всеми операциями симметрии. По этой причине их называют конечными, точечными, или ареалами нулевого измерения — нульмерными, тогда как Докучаев видел «всю прелесть естествознания» в изучении не изолированных, точечных, а взаимодействующих почвенных тел, т. е. выходящих за пределы нулевого измерения.

В природе почвенные тела объемные, а на картах и фотографиях плоские: при переходе от реального, увиденного в поле, к абстрактному, показанному на карте, теряется одна размерность. Задача специалистов — восполнить на картах эту потерю путем разработок оригинальных способов «объемного» изображения почвенных тел; метод рисовки пластики — один из них, но существует много других.

Почвенные тела имеют «лицо» и «изнанку», которые можно обнаружить с помощью особенных точек и плоскостей. На картах плоские ареалы изображены так, что их обратная, нижняя сторона — изнанка — не видна; в таком случае ареалы называются односторонними розетками. Если же под почвенную карту подложить геологическую, то последняя явится ее «изнанкой», и тогда почвенно-геологические тела можно называть двусторонними розетками. Последние только начинают воспроизводить на специальных объемных картах.

Нульмерный подход сдерживал развитие географии и картографии, так как затруднял выявление законов залегания почв одна относительно другой. Докучаев стремился обнаружить пространственную структуру ареалов, видел прогресс науки в переходе от нульмерных моделей к одномерным. Лишь на основе одномерного понимания природы почв ему удалось установить их полосную структуру по широтам, а также по местным склонам. В его классификации почвы «выстроены» в ряд по линии от водораздела к понижению: 1) почвы повышений (нормальные); 2) почвы склонов (переходные); 3) почвы понижений (наносные). В совокупности они образуют одномерное почвенное пространство, например распределение ареалов вдоль условной линии по геологическим разломам, поймам, троговым долинам. Здесь все зависит от выбора направления по этой условной линии, называемой особенной. Операции одномерной симметрии, ограничивающие действия вдоль особенной линии и оставляющие ее инвариантной по отношению к этим операциям, называются трансляционными, или переносными.

Одномерность привела к пониманию почвенного покрова как континуума и семиконтинуума, т. е. как непрерывной поверхности. Это обусловило возможности использования соответствующего математического аппарата, основанного на дифференциальном исчислении. Идея непрерывности, слитости почвенного покрова и происходящих в нем процессов закрепилась моделями взаимоотношения остаточной и переотложенной форм коры выветривания академика Б. Б. Полынова, а затем работами В. А. Ковды, М. А. Глазовской, А. И. Перельмана по почвенно-геохимическому сопряжению. Многие современные почвоведы считают почвенный покров континуальным.

Одномерное представление играет важную роль в науке и практике. В поле картограф в первую очередь мысленно делит поверхность Земли на верхнюю, среднюю и нижнюю части склонов и затем выявляет приуроченность к ним почв. Такое их сочетание характерно не только для местных склонов, оно представляет в идеальной схеме зональное и полосчатое распределение по поверхности материков (Сибирцев, 1953). Напомним, что Я. Н. Афанасьев (1930) почвенную зональность рассматривал в виде концентрических, а не линейных полос.

В конце XIX в. в России были опубликованы топографические карты А. А. Тилло. Эти карты стимулировали бурное развитие наук о Земле, переход от одномерного к двумерному представлению природы поверхности суши. Почвенный покров начал восприниматься не как чередование полос, а как нечто похожее на паркетный пол, состоящий из разных узоров. Выяснилось, что почвенные ареалы могут залегать не только вдоль одной линии, а сразу по двум осям, образуя сетки, соты, клетки, ячеи.

Повышение размерности освобождает ареалы от уз субординации, усиливает их тенденцию к «анархии». Чем выше размерность, тем больше равноправия в связях между ареалами и тем труднее описать геометрию пространства какой-то единой упорядоченной системой. Поэтому в отличие от одномерного двумерное почвенное пространство богаче формами. Это потребовало от науки более совершенного способа их фиксации и распознавания пространства не как континуального, а как дискретного.