Синергетика ландшафту як напрямок сучасного розвитку ландшафтознавства (реферат)

Реферат на тему:

Синергетика ландшафту як напрямок сучасного розвитку ландшафтознавства

Сучасний стан розвитку природознавства за останні декілька десятиріч
характеризується переакцентуванням з проблеми кадастрування,
класифікації та інвентаризації природних ресурсів і явищ на проблеми
виявлення загальних механізмів самоорганізації природних систем у
просторі та часі. Треба сказати, що ландшафтознавці мають справу з
найбільш складними природними системами територіального класу і тому
здавалося б, що якраз їм належить пріоритет дослідження в напрямку
самоорганізації природних утворень. Та реально виявлена інша
закономірність. Перші дослідження і узагальнення були зроблені на
найбільш елементарних системах, типу комірок Бінера. За що їхній автор –
І. Пригожин –одержав Нобелівську премію.

Та ще раніше німецький дослідник Генрі Хакен, розвиваючі ідею
англійського фізіолога В.С. Шерінгтона, заклав теоретичні основи нового
загальнометодологічного напрямку – синергетики (від гр. „synergia” –
спільна, або кооперативна дія). Попервах стояло завдання пояснити, як із
розрізнених частин формується ціле утворення. Було виявлено явище
емерджентності – властивості, якими володіє ціле, і, які відсутні у її
складових. Виявлено, що емерджентність властива всім, без винятку,
природним системам.

Подальший розвиток синергетичних ідей пов’язаний з працями А.М.
Жаботинського [4], Г. Хакена [18, 19], І. Пригожина, І.Стенгерс [15],
Г.Николаса, І. Пригожина [9, 10], В. Ебелінг [20], С.П. Капіци, С.П.
Курдюмова, Г.Г. Малецького [5] та інших. Наслідком їхніх досліджень
стало розуміння, що синергетика – це теорія самоорганізації (в просторі
і часі) складних нелінійних неврівноважених дисипативних відкритих
систем. Цим утворенням цілком відповідають і природні територіальні
комплекси, тобто ландшафтні системи у всій своїй різноманітності,
морфологічній складності та ієрархічному підпорядкуванні.

Серед українських географів синергетичні ідеї розглядали Г.І. Швебс
[7], К.А. Позаченюк [13], В.М. Пащенко [11]. На жаль вони лише
обмежилися констатацією досягнень західних вчених і заявами про те, що
результати досліджень можуть бути застосовані у сучасному
ландшафтознавстві.

Разом з тим, ландшафтознавство має достатній досвід дослідження саме
процесів самоорганізації природних територіальних систем як в просторі,
так і в часі. Вони не мали статусу синергетичних, але такими,
безперечно, були. До них належать праці А.Д. Арманда [1], В.А. Бокова
[2], Б.Б. Родомана [16], А.А. Краукліса [6], М.Д. Гродзинського
[3], В.М. Петліна [12], Г.П. Міллера, В.М. Петліна, А.В. Мельника [8] та
багатьох інших. У цих працях ландшафтні системи розглядались не тільки
як відкриті і здатні до самоорганізації, але і на конкретному
дослідницькому матеріалі було проаналізовано систему просторово-часового
керування в них, що і є основним об’єктом дослідження синергетики.

Узагальнено етапи розвитку ландшафтних систем можливо уявити так:
стійка структурована єдність ? єдність з критичною складністю структури
? конструктивні флуктуації ? стан біфуркації ? стан атрактора ? якісно
нова стійка структурована єдність. Цей ланцюг необхідно пояснити.

Переважна більшість існуючих природних територіальних систем функціонує
у стабільному режимі зі стабільною внутрішньою структурою. Стабільність
останньої визначається ступенем різноманітності внутрішніх
міжструктурних взаємозв’язків у співвідношенні із різноманітністю
взаємозв’язків між самою ландшафтною системою, як цілісним емерджентним
утворенням, і її зовнішнім ландшафтним оточенням. Для стійкого
вписування в оточення система має виконувати вимогу, закладену у
відомому законі Ешбі: Qптк ? Qо, де Qптк – різноманітність зв’язків між
внутрішніми структурними складовими системи; Qо – різноманітність
зв’язків між системою і її ландшафтним оточенням. Тобто вже тут
закладаються обмеження для досягнення системою стійкого стану. Іншими
словами, ієрархічно вища система кількісно задає інваріантний коридор
можливої складності структури зв’язків у вміщуючих підсистемах.
Змінитися цей коридор може лише із якісною зміною самої ієрархічно вищої
системи. Якісні зміни, наприклад, фацій в урочищі, можуть відбуватися,
але всі утворені фації будуть мати внутрішню складність структури
зв’язків інваріантно задану цим урочищем. Зрозуміло, що при такій
ситуації доволі утруднений сам якісний розвиток фацій, оскільки для
цього немає об’єктивних причин. І, разом з тим, урочище не задає
фізіономічного виду вміщуючим фаціям, тобто тут є певна можливість
вибору шляху розвитку. Такий стан природних систем і являє собою
переважно те, що ми спостерігаємо в природі. Системи поступово і
спонтанно підвищують складність структури внутрішніх зв’язків. Це
відбувається до того часу, доки не буде порушена закономірність Ешбі.
Після цього, під контролем ландшафтного оточення, система або
видозмінюється повністю у своїх межах, або (що найчастіше трапляється)
ділиться на низку інших, із спрощеними показниками складності. Існуючі
флуктуації у вигляді злив, окремих вітроломів та буреломів тощо, не
здатні кардинально вплинути на цей процес. Та тільки но система досягає
критичного рівня складності внутрішніх зв’язків і губить стійкість, вона
входитиь у стан біфуркації, де флуктуації починають відігравати роль
імпульсу якісних змін. Перед системою постає вибір одного з можливих
шляхів розвитку. Обмеження цих шляхів контролює ієрархічно вище
територіальне угрупування. Водночас наявний більш економний шлях, який
система часто знаходить методом проб і помилок. Тому нормальною є
ситуація, коли комплекс, неначе, приміряє на себе той чи інший шлях з
частими поверненнями до вихідного стану. Та, знайшовши потрібний, він
вже не повертається – це стан атрактору, який поступово приводить
систему до якісно нової, стійкої структурованої єдності. Але може
виникнути й інша ситуація.

Внаслідок значного за потужністю і площею прояву впливу може відбутися
якісна зміна самого урочища (зауважимо, що тут „дозвіл” на такий вплив
має дати місцевість, до якої належить урочище). Як наслідок, якісно
змінюється і коридор можливого інваріантного співвідношення складності
структури зв’язків у складових системах. У такому випадку під впливом
найменших флуктуацій системи починають інтенсивно еволюціонувати.
Виникає уявлення хаосу. Програмований атракторний стан, неначе,
розпливається і переходить у цілу низку атракторів (дивний атрактор).
Якісні зміни відбуваються лавиноподібно і з надзвичайно руйнівною силою.
Опанувати цим процесом, якщо він вже почався, практично неможливо. А
передбачити?

Спочатку спробуємо знайти відповідь на запитання: “передбачити що”?
Появу стану біфуркації у певній ландшафтній фації? У цілій групі фацій?
У відповідному урочищі? Можливість вибору певного шляху розвитку подій,
тобто певного атрактору? Можливість виникнення в системі, або низці
поєднаних систем дивних атракторів? Відповідь лише одна: все, що тільки
можливо передбачити і, по можливості, з максимальною ймовірністю.

CJ

1міри на Чорногірському географічному стаціонарі, такому порівнянню не
піддаються навіть одновидові ландшафтні фації. Це тупиковий шлях. Вихід
лише один – повернення до сильнолокалізованих експериментальних
досліджень, де основним об’єктом вивчення будуть послуговувати
найдрібніші ландшафтні утворення – фації та їхні структурні складові. А
вже від фацій можемо робити обґрунтовані висновки щодо ієрархічно більш
складних територіальних утворень.

Якби синергетика привела тільки до такого висновку, це вже було б
надзвичайно корисною справою. Але вона збагатила і, можемо сказати,
впорядкувала існуючі у ландшафтознавстві розробки щодо самоорганізації
природних систем.

Новими поняттями для ландшафтознавства стали: біфуркація, атрактор,
дивний атрактор та деякі інші. Разом з тим, такі поняття, як флуктуації,
фрактали, дисипативні системи і навіть дальньодія у тій чи іншій формі
вже розроблялись, правда, вони не мали таких лаконічних назв.

Загалом під самоорганізацію розуміємо (одне з останніх визначень)
сукупність процесів у межах певної ландшафтної системи, спрямованих на
зв’язок між її структурними частинами з метою реалізації спільної
програми [12]. Визначення явно носить синергетичний характер. Але
потребує врахування в ньому

такої властивості, як дисипативність, тобто просторово-часове
функціонування під постійним контролюючим впливом ландшафтного оточення.
З цього додатка необхідно особливо виділити термін контроль. Загалом під
метою та завданням керування розуміють підтримку деякого бажаного стану
об’єкта при впливі на нього різного роду збурень. Процес (об’єкт)
називається керованим, якщо серед усіх впливів на нього є і такий, за
допомогою якого є можливість домогтися поставленої мети. Отже, необхідно
знати і передбачати поводження об’єкта при можливих різних тимчасових
впливах на нього. Ці проблеми досліджує теорія керування – наука, що
широко використовує моделювання, в т.ч. і математичні моделі. Теорія
керування – наука однієї ідеї: універсальність керування за допомогою
зворотного зв’язку. Та широке використання і підтвердження ефективності
цієї ідеї на практиці спонукають до висновку, що теорія керування може
пояснити значну кількість відомих природних явищ. Разом з тим, їй не
вдалося пояснити явища самоорганізації в природних системах.

Треба сказати, що причини керованої, з певним діапазоном волі вибору,
самоорганізації природних систем і в самій синергетиці є невирішеним
питанням. Воно настільки потребує нетрадиційного підходу до вирішення,
що цю проблему навіть не ставлять на порядок денний. Обмеження,
керування, програмування – практично тотожні поняття за якими стоїть
мета. Без неї всі ці терміни нічого не варті і, в принципі, без неї не
можуть виникнути. Та сама мета знаходиться ще за межею дослідження. На
даний час тільки зрозуміло, що вона має ієрархічну будову.

Блок керування, як правило, розподілений між структурними складовими
ландшафтних систем і не тільки. В більшості відомих моделей [14] блок
керування або винесений за межі системи, або входить до неї на правах
структурної складової. Та проведені дослідження [12] дають можливість
говорити про те, що в топічних системах (фаціях) блок керування
одночасово належить як самому комплексу, так і його ландшафтному
оточенню. Блок являє собою систему взаємозв’язків між комплексом і
оточенням і часто, крім речовинно-енергетичного, носить
енергоінформаційний характер.

Цікаво, що самі обмеження, керування, програмування виникають задовго до
того, як утворюються системи, які мають їх сприймати. Реального
природного територіального комплексу ще немає, а його інформаційна
модель вже є і дуже ймовірно, що виникає вона в момент переходу
попередньої (материнської) системи у стан атрактору. Це явище не тільки
є можливим, але й абсолютно необхідним, оскільки контролює появу не
будь-якого комплексу з непередбаченими властивостями, а саме такого,
який задовільнить і забезпечить вимогу гармонізації цієї ділянки
ландшафтної сфери. Тобто механізм, якщо так можна сказати, добре
продуманий.

Декілька слів про термін „гармонізація”. Він не є адекватним терміну
„рівновага”. Насправді існуючі природні територіальні системи далекі від
стану рівноваги і часто навіть від стану квазірівноваги. Але більшість з
них забезпечує вимогу гармонізації оточуючого простору. Треба зауважити,
що незважаючи на простоту поняття, його немає у переважній більшості
тлумачних загальних і спеціалізованих словників. Під гармонізацією
необхідно розуміти узгоджену спільну дію (функціонування, динаміку,
розвиток) природних систем з метою забезпечення існування спільного
стабільного програмованого їхнього стану в часі і просторі, а також
контрольованої еволюції.

Все перераховане існує не тільки як наслідок певних
речовинно-енергетичних взаємодій, але і такої субстанції, як інформація.
Водночас стає більш зрозумілим уведення категорії мети, оскільки на ній
основана класична теорія інформації. Визначення інформації, як і
введення будь-якої термінології в науці, аксіоматичне. Воно
розкривається не тільки такими термінами, як першопричини, засоби
передавання повідомлень тощо. Введення поняття – інформація абстрагує
засоби передавання повідомлень від причин, що спричиняють
невизначеність, від умов, які обмежують діапазон невизначеності [17].
Інформація найтіснішим чином залежить від рівня структурованості
взаємодіючих об’єктів (середовищ). Так, навіть людину від іншого світу
відрізняють не якісь там принципові особливості, а об’єм і кількість
ієрархії структур мозку. Таким чином, інформація є тим первинним
організуючим зв’язком, за допомогою якого відбувається програмування
еволюційних змін і контроль за ними на всіх рівнях просторово-часової
організації.

Коло замикається, як і починається інформаційними, вірніше,
енергоінформаційними взаємодіями. Синергетика вивчає еволюцію природних
систем на всіх її етапах. І от тут вже ландшафтознавство здатне суттєво
збагатити саму синергетику як міжгалузеве утворення. Насамперед поняттям
ієрархічного обмеження ефективності флуктуацій і, відповідно,
біфуркаційного коридору. Програмованою спрямованістю еволюційних
перетворень у ландшафтній сфері, а за аналогією і у всьому матеріальному
світі. Вченням про механізми керування динамічними процесами в природних
системах, у т.ч. механізмами контролю. Розробленістю структурної
організованості систем. Наробками у вивченні гармонійного вписування
природних систем у своє оточення. Нарешті, реальними дослідженнями
такого явища, як далекодійність (термін вже використовують у
синергетиці, але він явно невдалий) – взаємодії між природними системами
і певними явищами без наявності безпосереднього контакту (поєднаної
межі) між ними, тобто тут досліджуються реальні енергоінформаційні
взаємодії.

Отже, ландшафтознавство не тільки запозичає у синергетики основні її
положення для подальшого розвитку і впорядкування власних напрацювань,
але і здатне суттєво збагатити саму синергетику.

Викристана література

Арманд А.Д. Ландшафт как конструкция // Изв. Всесоюз. геогр. общ-ва.
1988. №2

Боков В.А. Формы проявления пространственно-временной эмерджентности
геосистем // Методолог. пробл. соврем. геогр. Киев, 1993.

Гродзинський М.Д. Основи ландшафтної екології. Київ, 1993.

Жаботинский А.М. Концентрационные автоколебания. М., 1974.

Капица С.П., Курдюмов С.П., Малецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы
будущего. М., 1997.

Крауклис А.А. Проблемы экспериментального ландшафтоведения. Новосибирск,
1979.

Лауреат Государственной премии Украины Г. Швебс против лауреата
Нобелевской премии И.Пригожина (Критический анализ традиционной
синергетики в вопросах самоорганизации природы) // Эниология. №2
(6).2002.

Міллер Г.П., Петлін В.М., Мельник А.В. Ландшафтознавство: теорія і
практика. Львів, 2002.

Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.,
1979.

Николис Г., Пригожин И. Познание сложного.М., 1990.

Пащенко В.М. Методологія постнекласичного ландшафтознавства. К., 1999.

Петлін В.М. Закономірності організації ландшафтних фацій. Одеса, 1998.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *