Тема 1.

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ФИЗИЧЕСКОЙ ГЕОГРАФИИ

Система географической науки
Комплекс физико-географической науки
Развитие основных представлений о системе и комплексе географической науки
Положение географии в общей системе наук
Предмет изучения физической географии - географическая оболочка
Границы географической оболочки
Основные законы (особенности, признаки) географической оболочки
Обзор вузовских учебников по общему землеведению
Вопросы для самостоятельной работы

 

Система географической науки

Физическая география - греч. физис - природа, гео - Земля, графо - пишу. То же самое, дословно - описание природы Земли, или землеописание, землеведение.

Дословное определение предмета физической географии слишком общее. Сравните: "геология", "геоботаника".

Чтобы дать более точное определение предмету физической географии, надо:

  1. показать пространственную структуру науки;
  2. установить взаимоотношение данной науки с другими науками.

Из школьного курса географии вам известно, что география занимается изучением природы земной поверхности и теми материальными ценностями, которые созданы на ней человечеством. Другими словами, география - наука, которая существует не в единственном числе. Это, конечно, география физическая и география экономическая. Можно представить, что это система наук.

Системная парадигма (греч. пример, образец) пришла в географию из математики. Система - философское понятие, означающее совокупность элементов, находящихся во взаимодействии. Это - динамическое, функциональное понятие.

С системных позиций география - наука о геосистемах. Геосистема(ы), по В.Б.Сочаве (1978), - земные пространства всех размерностей, где отдельные компоненты природы находятся в системной связи друг с другом и как определённая целостность взаимодействуют с космической сферой и человеческим обществом.

 

 

 

 

 

 

Главные свойства геосистем:

а) Целостность, единство;

б) Компонентность, элементарность (элемент - греч. простейший, неделимый);

в) Иерархическая соподчинённость, определённый порядок построения,

функционирования;

г) Взаимосвязь путём функционирования, обмена.

Выделяют связи внутренние, закрепляющие специфическое для данной науки строение, и через него - и присущий ей состав (структуру). Внутренние связи в природе - это, прежде всего, обмен веществом и энергией. Внешние связи - внутренний и взаимный обмен идей, гипотез, теорий, методов путём промежуточных, переходных научных подразделений (например, наук естественных, общественных, технических).

Подобно физике, химии, биологии и другим наукам, современная география представляет сложную систему обособившихся в разное время научных дисциплин (рис. 2).

Экономическая и физическая география имеют свои различные объекты и предметы исследования, указанные в рис. 2. Но человечество и природа не только различны, но взаимно влияют, действуют друг на друга, образуя единство материального мира природы земной поверхности (на рис. 2 это взаимодействие обозначают стрелки). Люди, образуя общество, являются частью природы и относятся к ней как часть к целому.

Понимание общества как части природы начинает определять весь характер производства. Общество, испытывая воздействие природы, испытывает и воздействие законов природы. Но последние в обществе преломляются и становятся специфическими (закон размножения - закон народонаселения). Именно общественные законы определяют развитие общества (сплошная линия на рис. 2).

 

 

 

 

Рис. 2. Система географической науки по В.А. Анучину

 

Общественное развитие осуществляется в природе земной поверхности. Природа, окружающая человеческое общество, испытывающая его воздействие, образует географическую среду. Географическая среда, благодаря техническому прогрессу, непрерывно расширяется и уже включает Ближний космос.

Человек разумный не должен забывать о существующей системной связи. Очень хорошо об этом сказал Н.Н. Баранский: "Не должно быть ни "бесчеловечной" физической географии, ни "противоестественной" экономической географии".

Кроме того, современный географ должен учитывать тот факт, что природа земной поверхности уже изменена человеческой деятельностью, поэтому современное общество должно соизмерять своё воздействие на природу с интенсивностью природного процесса.

Современная география - триединая наука, объединяющая природу, население, хозяйство.

Каждая из наук: физическая, экономическая, социальная география, в свою очередь, представляет комплекс наук.

 

Комплекс физико-географической науки

Физико-географический комплекс - одно из главных понятий физической географии. Он состоит из частей, элементов и компонентов: воздух, вода, литогенная основа (горные породы и неровности земной поверхности), почвы и живые организмы (растения, животные, микроорганизмы). Их совокупность образует природно-территориальный комплекс (ПТК) земной поверхности. ПТК можно рассматривать как всю земную поверхность, отдельные материки, океаны, так и небольшие участки: склон оврага, болотная кочка. ПТК - единство, которое существует в происхождении (в прошлом) и в развитии (настоящем, будущем).

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.

Природу земной поверхности можно изучать в общем и в целом (физическая география), по компонентам (частные науки - гидрология, климатология, почвоведение, геоморфология и др.); можно изучать по странам и районам (страноведение, ландшафтоведение), в настоящем, прошедшем и будущем времени (общее землеведение, палеогеография и историческая география).

 

География животных (зоогеография) - наука о закономерностях распространения видов животных.

Биогеография - география органической жизни.

Океанология - наука о Мировом океане, как части гидросферы.

Ландшафтоведение - наука о ландшафтной среде, тонком, наиболее активном центральном слое географической оболочки, состоящей из природно-территориальных комплексов разного ранга.

Картография - общегеографическая (на уровне системы) наука о географических картах, методах их создания и использования.

Палеогеография и историческая география - науки о природе земной поверхности прошлых геологических эпох; об открытии, становлении и истории развития природно-социальных систем.

Страноведение физико-географическое, изучающее природу отдельных стран и районов (физическая география России, Азии, Африки и т. п.).

Гляциология и геокриология (мерзлотоведение) - науки об условиях возникновения, развития и формах наземных (ледники, снежники, снежные

лавины, морские льды) и литосферных (вечная мерзлота, подземное оледенение) льдов.

Землеведение (собственно физическая география) изучает географическую оболочку (природу земной поверхности) как целостную материальную систему - общие закономерности её структуры, происхождения, внутренние и внешние взаимосвязи, функционирование для разработки системы моделирования и управления происходящими процессами.

Общегеографические (или синтетические) науки - физико-географические и экономгеографические одновременно.

Прикладные физико-географические науки (инженерная геоморфология, синоптическая метеорология и др.) изучают проблемы практического характера, связанные с отраслями народного хозяйства.

Современная география изучает земные пространства всех размерностей, их строение, движение, а также их взаимодействие в природе и обществе.

Развитие основных представлений о системе и комплексе географической науки

 

Из истории географии известно, что географы не сразу пришли к представлениям географии в нашем современном понимании - к географии, изучающей ПТК и ТПК в некотором взаимосвязанном единстве.

В развитии географии выделяют несколько хронологических эпох: географии древнего мира, Средневековья, Великих географических открытий, Нового и Новейшего времён, но все они группируются по целям и задачам исследований в два крупных этапа:

  1. До середины - конца XIX в.,
  2. Начала XX столетия по наши дни.

В первый этап география была всеобъемлющей, мировоззренческой наукой. Землеописание - вот её главная задача. В течение веков её цель - сбор сведений о земном шаре, его окружении - космосе, о народах, населяющих близкие и дальние уголки Земли, их территориях, занятиях, верованиях.

Главные вопросы, интересующие географию:

Что это такое? Где это находится? Это и есть вопросы описания. С ответа на них начинается любая наука.

К середине XIX в. сбор материала о земной поверхности, в основном, был завершён. Остались неоткрытыми только пространства крайнего севера и крайнего юга.

К этому времени единой науки уже не существовало, внутри неё возникли частные науки: ботаника (сначала в форме систематики растений), геология (сначала в виде рудознатства); выделились науки социальные и экономические. Эти новые науки с большей полнотой и глубиной, чем прежняя география, исследовали природу и общество. География, потеряв предмет своего исследования (единую, неделимую природу), вступила в полосу кризиса и потеряла былую славу. Из авангардной науки она превратилась в отсталую. Потребовались десятилетия, чтобы свершился переворот в познании, и возникла география в современном смысле слова (наука системная и комплексная). Успехи любой науки опираются на труды и достижения учёных всего мирового сообщества.

Среди предшественников этого научного переворота в географии следует назвать прежде всего русских и немецких географов. Германия в XIX в. - передовая промышленная страна с развитой наукой и культурой, перенимать опыт которой традиционно ездили русские учёные. Возвращаясь домой в Россию на богатую и разнообразную "почву", они создавали российскую географию, оригинальную, не похожую ни на какую другую.

Варений Бернхард (1622-1650). Основной труд - "Всеобщая география" (1650). Родился в Гамбурге. Окончил Гамбургский и Кёнигсбергский университеты, впоследствии жил в Голландии. С него начинает отсчёт времени современная география. По Варению, география изучает земноводный круг, образованный взаимопроникающими друг в друга частями - землёй, водой, атмосферой. Земноводный круг изучает всеобщая география, отдельные области - частная география. Это первый со времени античной древности опыт широкого общеземлеведческого обобщения, первая попытка определить предмет и содержание географии, основываясь на новых данных о Земле, собранных в эпоху Великих географических открытий.

Гумбольдт Александр (1769-1859). Немецкий естествоиспытатель, энциклопедист, географ и путешественник, поставивший перед собой цель создать единую картину мира. Исследуя природу Южной Америки, вскрыл значение анализа взаимосвязей как всеобщей нити всей географической науки. Он выявил биоклиматическую широтную зональность и высотную поясность, предложил употребить изотермы в климатических характеристиках, заложил основы сравнительной физической географии. В главной своей работе - "Космос, опыт физического мироописания" - он обосновал взгляд на земную поверхность (предмет географии) как особую оболочку взаимодействия воздуха, моря, Земли, - единства неорганической и органической природы. Ему принадлежит термин "жизнесфера", аналогичный содержанию биосферы, а в заключительных строках первой части "Космоса..." говорится о сфере разума, получившей много позже название ноосферы. Основные труды: "Картины природы" (1808, русский перевод в 1959 г.), "Центральная Азия" (1843, в трёх томах, русский перевод: Т. 1 - М., 1915), "Космос, опыт физического мироописания", 5 т. (1845-62).

Риттер Карл (1779-1859) работал в одно время с А. Гумбольдтом. Основные труды: "Землеведение в отношении к природе и к истории человека, или Всеобщая сравнительная география", "Идеи о сравнительном землеведении". Профессор Берлинского университета, основатель первой в Германии кафедры географии, которой руководил с 1820 г. до конца жизни. Блестящий преподаватель, которого слушали молодой Карл Маркс, Элизе Реклю, П.П.Семёнов-Тян-Шанский. Автор множества трудов, одно "Землеведение" охватывает 19 томов, в которых он противопоставлял пространственное и историческое развитие. В его трудах множество противоречивых суждений, поэтому одни географы восторгались его произведениями, другие подвергали их уничтожающей критике. Но главное его суждение ясно: Земля - предмет географии, "жилище рода человеческого". В географии Риттеру отводят такое же место, как Гегелю в философии.

Семёнов-Тян-Шанский Пётр Петрович (1827-1914) - выдающийся русский географ, исследователь Азии. С 1873 по 1914 гг. руководил Русским географическим обществом. Именно в этот период знаменитые экспедиции Н.М. Пржевальского, Н.Н. Миклухо-Маклая и других российских географов принесли всемирную славу отечественной географии. Основные труды: "Путешествие в Тянь-Шань в 1856-57 гг." (впервые опубликован в 1946 г.; новое издание - М., 1958), "Предисловие к книге "Землеведение Азии". Под его руководством написаны и изданы "Географо-статистический словарь Российской империи", 5 томов, СПб., 1865-1885; "Россия. Полное географическое описание нашего отечества", 1911, 1899-1914. Понимал географию как "целую естественную группу наук", включающую гидрологию, климатологию, метеорологию, орографию, картографию, биогеографию, геогнозию (геоморфологию), а также ряд общественных дисциплин: антропологию, историческую географию, демографию, статистику, политическую географию. Соединив теоретические и практические вопросы освоения природной среды, создал оригинальную географическую школу.

Рихтгофен Фердинанд (1833-1905). Видный немецкий географ, путешественник. В различные годы был профессором в Боннском, Лейпцигском и Берлинском университетах. Один из создателей геоморфологии. Он считал, что география призвана раскрыть процесс взаимодействия многообразных явлений с рельефом земной поверхности. Решающее значение в выявлении сущности географического знания он придавал исследованию взаимодействия человека со всей совокупностью природных явлений, в пределах земной поверхности, а географию представлял наукой, пограничной между естественными и общественными науками. Основные труды: "Задачи и методы современной географии" (1883); "Китай. Результаты собственных путешествий", 5 томов с атласом (1877-1911); "Геоморфологические этюды Восточной Азии", 4 тома (1903-11).

Докучаев Василий Васильевич (1846-1903). Естествоиспытатель, профессор Петербургского университета, основатель первой в России кафедры почвоведения (1895) и учения о природных зонах. В.В. Докучаев - явление исключительное в масштабе нашей страны и в мировой науке. Он и его ученики создали сильную и плодотворную научную школу, которая обогатила многие науки: геологию, минералогию, почвоведение, ботанику; в школе появилось учение о лесе. В числе наук, испытавших сильнейшее влияние Василия Васильевича, находится география. В среде учеников Докучаева были минералог и геохимик В.И. Вернадский, геолог и петрограф Ф.Ю. Левинсон, Лессинг, почвоведы Н.М. Сибирцев и К.Д. Глинка, ботаники и географы А.Н. Краснов, Г.И. Танфильев, Г.Н. Высоцкий, гидрогеолог П.В. Отоцкий, основоположник учения о лесе Г.Ф. Морозов. К числу докучаевцев второго поколения принадлежат почвоведы и географы Л.И. Прасолов, Б.Б. Поланов, С.С. Неустроев, Ю.А. Ливеровский, ботаники и географы В.Н. Сукачёв (ученик Г.Ф. Морозова), геохимики А.Е. Ферсман и А.П. Виноградов (ученики В.И. Вернадского). К числу докучаевцев третьего поколения относятся почвоведы и географы Ин.П. Герасимов, М.А. Глазовская, А.И. Перельман и другие. Учеником А.Н. Краснова был Г.Г. Григор, долгое время заведовавший кафедрой географии в Томском университете. Учениками и соратниками Г.Г. Григора являются профессора Л.Н. Ивановский, А.А. Земцов, А.М. Малолетко, П.А. Окишев. Географические идеи докучаевской школы сохраняются и развиваются до сих пор. Основные труды: "Русский чернозём" (1883), "Наши степи прежде и теперь" (1892), "К учению о зонах природы" (1886).

География изучает происхождение и развитие земной поверхности на основе комплексных исследований, рассматривает природные процессы в пространстве и времени. Это есть сочетание теории и практики науки.

На первом этапе развития науки географы занимались сбором фактического материала: описанием того, что и где находится. Но к концу XIX столетия, когда сбор материала был завершён, они перешли к анализу и синтезу собранного, к изучению внутренних закономерностей природно-общественного развития. Теперь главные вопросы географии - почему? - объяснение, выявление причин существования и развития природных и социально-экономических комплексов, а также вопросы: следовательно? когда? - предвидение, предсказание, прогноз выявленных закономерностей развития. Это самое сложное, что может быть в науке. И, наконец, последний вопрос: для чего это нужно? - Для конструирования природных, социальных и экономических процессов, с целью управления ими.

Современная география давно уже не описательная наука. Она конструктивная - инженерно-преобразовательная, по Ин.П. Герасимову, и прогнозная, занимающаяся фундаментальными разработками задач современного взаимодействия природы и общества - ноосферы.

 

Положение географии в общей системе наук

 

Географическая оболочка (природа земной поверхности) является ареной сложного взаимодействия и переплетения самых различных явлений и процессов живой и неживой природы, человеческого общества. Поэтому предмет (объект) географии отличается от других наук своей комплексностью, разнообразием, системной организацией.

Наука "география" - это система знаний об окружающей нас природе, вечно движущейся материи. Она, единая природа, отражена в современной системе наук, по выражению Ф. Энгельса, как в зеркале, сложенном из мелких неровных кусков. Эти куски являются различными формами материи, типами взаимодействия, существования и развития всего многообразия предметов и явлений, которые изучают многообразные науки. Ф. Энгельс в "Диалектике природы" предложил располагать науки в таком порядке, в каком в природе осуществляются процессы. Как формы движения осуществляются одна у другой, так и отражения этих форм, различные науки должны с необходимостью вытекать одна из другой (рис. 4).

 

 

Рис. 4. Линейная классификация наук по Ф.Энгельсу

 

Его линейная классификация: механическая, физическая, химическая, биологическая и социальная формы движения материи - в настоящее время дополнена новыми данными. Так, Б.М. Кедров считает, что на уровне химической формы движения материи происходит дивергенция (лат. расхождение) и неорганическая химия порождает геологическую форму движения материи, а органическая химия порождает биологическую форму движения материи. Таким образом, классификация форм движения материи становится нелинейной, соответствующей современному знанию движения форм материи.

География располагается между химией и биологией. А.А. Григорьев считал, что движения географической оболочки (природа земной поверхности) относятся к географической форме движения материи. По его мнению, географическая форма движения представляет диалектическое единство взаимосвязанных и переходящих друг в друга климатических, гидрологических, геоморфологических процессов. В дальнейшем появляются биологические формы движения. Взаимодействие абиогенных и биогенных форм порождает географическую форму движения в природе. Структура географии как науки является отражением структуры географической формы движения и её связи с другими формами движения.

Географические знания с самого зарождения были связаны с мировоззрением, философией. География, более чем какая-либо другая наука, оказывает воздействие на формирование философских и социологических взглядов.

Разные науки классифицируют, располагая в определённом порядке, чтобы знать, как они взаимодействуют между собой, какова их структура. Какое же место занимает общее землеведение в системной классификации географических наук? Системным классификациям посвящён раздел учебного курса "Проблемы физической географии". А в качестве примера можно представить известную классификацию географической науки по Ф.Н.Милькову (1990).

 

 

Рис. 5

 

У каждой науки различают объект и предмет изучения.

Объект науки - то, на что направлено изучение, ради познания чего существует наука. Это теоретическое понятие. Философское определение: фрагмент объективной реальности, на который направлена практическая и познавательная деятельность человека.

Предмет науки - это практическое понятие, обоснованная система знаний, умений, навыков, выражающая основное содержание той или иной науки. Объект науки становится предметом на более низкой классификационной ступени. Таких классификационных ступеней четыре: цикл, семейство, род, вид.

На уровне цикла география - нерасчленённая наука, потому что её выводы распространяются на все последующие подразделения географии.

На уровне семейства все науки имеют один объект изучения, но разный предмет (природа земной поверхности, население, хозяйство).

Род географических наук объединяет один объект - географическая оболочка, но предмет у каждой науки индивидуален.

Видовым преломлением географической оболочки является ландшафтоведение (современное страноведение), потому что ландшафт переводится с немецкого как "вид поверхности, местный".

Таким образом, объект-предмет связаны на различных классификационных ступенях науки. Они автономны, но вместе с тем взаимосвязаны, каждая из наук питает и питается выводами и решениями другой науки. В результате формируется свод знаний о системе и комплексе социально-экономических процессов и явлений.

 

Предмет изучения физической географии - географическая оболочка

 

Впервые этот предмет в науке обозначил П.И. Броунов (1910), назвав его "наружной оболочкой Земли". Другие географы развили это представление о земной поверхности, о взаимодействия атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы. Каждый исследователь в своё время, исходя из "права первооткрывателя" и собственного понятия природы зелёной поверхности, называли предмет науки "ландшафтами" (Л.С. Берг, 1915), "биосферой" (В.И. Вернадский, 1926), "физико-географической оболочкой" (А.А. Григорьев, 1937). В географической литературе существует более 20 названий предмета науки.

В 1940 г. С.В. Калесник предложил упростить название "физико-географической оболочки" и обозначить её как "географическая оболочка", что и закрепилось в науке.

По С.В. Калеснику (1947, с. 8), географическая оболочка "не просто физическая или математическая поверхность, а сложный комплекс, возникший и развивающийся под действием взаимосвязанных и взаимопроникающих друг в друга процессов, которые развёртываются на суше, в атмосфере, водах и органическом мире".

Давая определение географической оболочке, С.В. Калесник подчеркнул: 1) её комплексность, 2) многокомпонентность - природная оболочка состоит из частей - земной коры, образующей формы рельефа, вод, атмосферы, почв, живых организмов (бактерии, растения, животные, человек); 3) объёмность. "Оболочка" - понятие трёхмерное.

Структуры (лат. взаиморасположение составных частей системы) географической оболочки также трёхмерны и объёмны. Главнейшие из них - материки и океаны, географические пояса, географические зоны. Затем следуют более дробные географические структуры до ландшафтов и их морфологических частей: местностей, урочищ, фаций и звеньев включительно. Их следует рассматривать в горизонтальном и вертикальном размерах, сравнивая неоднородности.

Под географической оболочкой всегда понимали сравнительно тонкий "слой", приуроченный к поверхности суши и поверхности океана - гидролитосферы.

 

Границы географической оболочки

 

А.А. Григорьев проводил верхний предел географической оболочки (ГО) на высоте 20-26 км над уровнем моря, в стратосфере, ниже слоя максимальной концентрации озона. Ультрафиолетовая радиация, губительная для живого, перехватывается озоновым экраном.

Атмосферный озон образуется в основном выше 25 км. В более низкие слои он поступает благодаря турбулентному перемешиванию воздуха и вертикальных движений воздушных масс. Плотность O3 мала вблизи земной поверхности и в тропосфере. Его максимум наблюдается на высотах 20-26 км. Общее содержание озона X в вертикальном столбе воздуха колеблется от 1 до 6 мм, если его привести к нормальному давлению (1013, 2мбар) при t = 0oC. Величину X называют приведённой толщиной слоя озона или общим количеством озона.

O2 + hv = O (3p) + O ('D) при 0,122 мкм;

 

O2 + O2 + hv = O (3p) + O (3p) + O2

где hv - квант (порция) солнечной энергии,

3p, D - знаки уровней энергии вновь образующихся атомов.

Атомы O2, образовавшиеся под влиянием поглощения кванта солнечной энергии, как правило, оказываются возбуждёнными (обладают бoльшим запасом энергии (O') по сравнению с нормальным состоянием), поэтому молекула озона может образовываться при тройном соударении:

 

O2 + O' + M = O3 + M', где

M - молекула азота или другого газа, воспринимающего избыток энергии, выделяющейся при образовании озона.

Озон разрушается вследствие реакций: O3 + hv = O2 + O; O + O3 = 2O2. Скорость разрушения зависит от температуры, возрастая вместе с ней.

Ниже границы озонового экрана наблюдается движение воздуха, обусловленное взаимодействием атмосферы с сушей и океаном. Нижняя граница географической оболочки, по Григорьеву, проходит там, где прекращают действовать тектонические силы, то есть на глубине 100-120 км от поверхности литосферы, по верхней части подкорового слоя, который влияет в сильной степени на формирование рельефа.

С.В. Калесник помещает верхнюю границу Г.О. так же, как и А.А. Григорьев, на уровне озонового экрана, а нижнюю - на уровне залегания очагов обычных землетрясений, то есть на глубине не свыше 40-45 км и не менее 15-20 км. Эта глубина - так называемая зона гипергенеза (греч. гипер - над, сверху, гeнезис - происхождение). Это зона осадочных пород, возникающих в процессе выветривания, изменения магматических и метаморфических пород, имеющих первичное происхождение.

От этих представлений о границах ГО отличаются взгляды Д.Л. Арманда. Д.Л.Арманд в состав географической сферы включает тропосферу, гидросферу и всю земную кору (силикатную сферу геохимиков), находящуюся под океанами на глубине 8-18 км и под высокими горами на глубине 49-77 км. Кроме собственно географической сферы, Д.Л.Арманд предлагает различать "Большую Географическую Сферу", включая в неё стратосферу, простирающуюся на высоту до 80 км над океаном, и эклогитовую сферу или симу, то есть всю толщину литосферы, с нижним горизонтом которой (700-1000 км) связаны глубокофокусные землетрясения.

Очевидно, с взглядами Д.Л. Арманда согласиться нельзя. Такое толкование ГО не отвечает содержанию этого понятия. Трудно видеть в этом конгломерате сфер - от стратосферы до эклогитовой сферы - единый комплекс, новую систему со своими особыми, индивидуальными качествами. Предмет физической географии становится расплывчатым, лишённым конкретного содержания, а сама физическая география, как наука, теряет грани, сливаясь с другими науками о Земле.

Основные законы (особенности, признаки) географической оболочки

Закон, как писал В.И.Ленин, есть отношение между сущностями. Сущность географических явлений имеет иную природу, чем сущность, например, социальных или химических объектов, поэтому отношения между географическими объектами выступают как специфические законы географической формы движения.

Географическая форма движения есть специфическое взаимодействие между атмосферой, гидросферой, литосферой, биосферой, на основе которого образуется и существует всё многообразие природных комплексов.

Закон целостности. ГО состоит из трёх взаимодействующих и проникающих друг в друга геосфер, каждая из которых соответствует одному из трёх физических состояний вещества, а именно: литосферы (твёрдое вещество), атмосферы (газообразное вещество), гидросферы (жидкое вещество). В пределах ГО вещество в любом из этих трёх агрегатных состояний неустойчиво, что и является причиной всех дальнейших эволюций. Эти три геосферы представляют косную часть ГО, в отличие от органической части - биосферы. Косная и органическая части ГО неразрывно связаны между собой как в прошлом (по происхождению), так и в настоящем, в развитии. Существование ГО невозможно без трёх косных геосфер, а вся совокупность живых организмов наложила за время своего существования неизгладимый отпечаток на свойства и особенности последних.

Каждая из геосфер охватывает широкий круг явлений, различных по своей природе. Так, горные породы и почвы относятся к твёрдой оболочке, но происхождение их различно; воздух, растворённые в воде газы в своей совокупности образуют атмосферу, но по природе отличаются друг от друга; вода морей, рек, озёр и вода растительных и животных организмов - не одно и то же, хотя эта вода входит в понятие гидросферы (В.И. Вернадский выделял 140 разновидностей природной воды). Различия между такими частями биосферы как растительность, животные и бактерии очевидны.

Компоненты (составные части, элементы) ГО: горные породы и рельеф, вода, воздух, почва, живые организмы. Масштаб изменений всей системы Г.О. зависит от скорости изменения её компонентов. Скорости же развития разнокачественных компонентов не совпадают. По степени консервативности они располагаются в убывающий ряд: литогенная основа > рельеф > воды > климатические явления > почва > растительность > животный мир. Динамичность явлений и процессов в ГО различна. Отсюда сложный ход развития процессов и явлений в ГО. По выражению Д.Л. Арманда, в природе существуют не просто цепи причин и следствий, а целые сети и кружева взаимосвязей. Только знание этой "кружевной" структуры и позволяет судить, в каком направлении изменяется соотношение между компонентами под влиянием, например, хозяйственных мероприятий (лесопосадки в степи, вырубка лесов в тропиках).

Взаимодействие компонентов изменяет к тому же первоначальные свойства явления иной раз на обратные: химически чистая вода - яд для организмов, но природная вода, свойства которой обусловлены не взаимодействием с атмосферой и литосферой - это источник жизни. Смесь газов, искусственно созданная в соответствующей пропорции, мало похожа на тот воздух, которым дышат. Присутствие воды меняет целый ряд физических свойств воздуха, в том числе, например, теплоёмкость.

Закон круговоротов вещества и энергии. За счёт противоречивого взаимодействия компонентов ГО возникает множественность систем. Например, выпадение атмосферных осадков - процесс климатический, сток выпавших осадков - гидрологический процесс, транспирация влаги растениями - биологический процесс. В этом примере явно проявляется переход одних процессов в другие. А всё вместе это - пример большого круговорота воды в природе. Географическая оболочка, её единство, целостность существует благодаря чрезвычайно напряжённому круговороту веществ и связанной с ним энергии. Круговороты можно рассматривать как чрезвычайно разнообразные формы взаимодействия компонентов (атмосфера - вулканизм). Эффективность круговоротов в природе колоссальна, так как они обеспечивают многократность одних и тех же процессов и явлений, высокую суммарную эффективность при ограниченном объёме исходного вещества, участвующего в этих процессах. Примеры: большой и малый круговорот воды; циркуляция атмосферы; морские течения; круговороты горных пород; биологические круговороты.

По степени сложности круговороты различны: одни сводятся преимущественно к кругообразным механическим перемещениям, другие сопровождаются сменой агрегатного состояния вещества, третьи сопровождаются химической трансформацией.

Оценивая круговорот по его исходному и конечному звену, видим, что вещество, вступившее в круговорот, испытывает нередко перестройку в промежуточных звеньях. Поэтому представление о круговороте входит в понятие взаимообмена вещества и энергии.

Все круговороты не являются круговоротами в точном смысле слова. Они не вполне замкнуты, и конечная стадия круговорота вовсе не тождественна его начальной стадии.

 

хлорофилл

 

Фотосинтез: 6CO2 + 6H2O C6H12O6 +6O2.

 

энергия света

 

За счёт поглощения солнечной энергии зелёное растение осуществляет ассимиляцию молекул углекислого газа и воды. В результате такой ассимиляции образуется органическое вещество и одновременно выделяется свободный кислород.

Разрыв между конечной и начальной стадиями круговорота образует вектор направленного изменения, то есть развития.

Основой всех круговоротов в природе является миграция и перераспределение химических элементов. Способность элементов к миграции зависит от их подвижности.

Известен порядок воздушной миграции: водород > кислород > углерод > азот. Он показывает, как быстро атомы элементов могут вступать в химические соединения. Исключительно активен O2, поэтому от него зависит миграция большинства других элементов.

А.И. Перельман (1965) предложил коэффициент (Kx), дающий представление о возможном порядке интенсивности водной миграции элементов.

Kx - коэффициент водной миграции равен частному от деления содержания химического элемента x в минеральном остатке воды на его содержание в горных породах.

mx . 100

K x = -----------, где

anx

mx - содержание элемента x в водах, мг/л,

nx - содержание элемента x в породах, %,

a - минеральный остаток воды, мг/л.

Наиболее интенсивно (Kx > 10) в ходе выветривания выносятся отрицательно заряженные ионы - анионы серы, хлора. Они образуют легкорастворимые соли, которые накапливаются в водах при испарении, легко поглощаются организмами (сера входит в состав белков). Результатом их аккумуляции являются залежи солей, гипса, мирабилита и солевые корки в пустынях.

К группе легко выносимых элементов (Kx = 10-1) принадлежат катионы Ca, Mg, Na, Sr (стронций). Из анионов к ним относится только фтор. При испарении воды наиболее обычно осаждение кальцита и гипса.

Ещё слабее выносятся (Kx = 1- 0,1) катионы меди, никеля, кобальта, марганца, анионы - кремния и фосфора.

Наконец, наименее подвижные, инертные и практически неподвижные (Kx < 0,1) такие элементы, как Fe, Al, Ti, Zn, Si.

Степень подвижности водных мигрантов не всегда объясняется их собственными свойствами. Существенны и другие причины. Ослабляет миграционную способность элементов поглощение их организмами в ходе биогенной аккумуляции, поглощение почвенными коллоидами, то есть процессы адсорбции (лат. - поглощение) и осаждения. Усиливают миграционную способность процессы минерализации органических соединений, растворение и десорбция (процесс, обратный адсорбции).

Закон зональности. Характерной чертой дифференциации (пространственной неоднородности, разделения) ГО является зональность (форма пространственной закономерности расположения), то есть закономерное изменение всех географических компонентов и комплексов по широте, от экватора к полюсам. Основные причины зональности - шарообразность Земли, положение Земли относительно Солнца, - падение солнечных лучей на земную поверхность под углом, постепенно уменьшающиеся в обе стороны от экватора.

Г.Д. Рихтер (1965), следуя А.А. Григорьеву, предложил различать понятия зональности и поясности. Пояса (высшие ступени широтного физико-географического деления) разделяются на радиационные или солнечного освещения и тепловые или климатические, географические. Радиационный пояс определяется количеством поступающей солнечной радиации, закономерно убывающим от низких к высоким широтам.

Ключевые понятия: экватор (равноделящий), тропики (круги поворота), полярные круги.

На поступление это не влияет характер земной поверхности, оттого границы радиационных поясов совпадают с параллелями - пять радиационных поясов.

Для формирования тепловых (географических) поясов имеют значение не только количество поступающей солнечной радиации, но и свойства атмосферы (поглощение, отражение, расселение лучистой энергии), альбедо зелёной поверхности перенос тепла морскими и воздушными течениями. Поэтому границы тепловых поясов нельзя совместить с параллелями. - 13 климатических или тепловых поясов.

Географическая зона - это совокупность ландшафтов одного географического пояса.

Границы же географических зон определяются соотношением тепла и влаги. Это соотношение зависит от количества радиации, а также от количества влаги в виде осадков и стока, которые лишь частично привязаны к широте. Вот почему зоны не образуют непрерывных полос, и простирание их вдоль параллелей скорее частный случай, чем общий закон.

Географическая зона - составная часть географического пояса.

Открытие В.В. Докучаевым ("Русский чернозём, 1883 г.) географических зон как целостных природных комплексов было одним из крупнейших событий в истории географической науки. После этого в течение полувека географы занимались конкретизацией этого закона: уточняли границы, выделяли секторы (то есть, отклонения границ от теоретических) и т. п.

Принципиально новый шаг в разработке проблемы зональности сделали А.А. Григорьев и М.И. Будыко (1956), которые разработали качественный показатель для главнейших географических зон и поясов - радиационный индекс сухости

Kx = R_, где

L╥r

R - радиационный баланс поверхности в ккал/см2 за год,

L - скрытая теплота испарения в ккал/г,

r - сумма осадков в г/см2 за год.

Радиационный баланс поверхности - это приход-расход солнечной радиации (лучистой энергии). Радиационный баланс может быть положительным и отрицательным. Но кроме ледяных поверхностей Антарктиды и Гренландии: годовой радиационный баланс поверхности Земли положителен всюду. Он уменьшается от экватора к полюсам (на экваторе около 100 ккал/см2 в год, в Томске - 30 ккал/см2 в год).

Таким образом, числитель формулы выражает количество тепла географической оболочки. Знаменатель - сумма осадков (r) - выражение влагообеспеченности территории. Но далеко не вся влага используется. Часть влаги испаряется, и её можно оценить количеством солнечного тепла, затрачиваемого на испарение, иначе количеством скрытой теплоты испарения. Поэтому знаменатель формулы состоит из произведения величины скрытой теплоты испарения на величину годового количества осадков.

Закон азональности. В географической оболочке, кроме зональных процессов, связанных с распределением солнечного тепла на земной поверхности, большое значение имеют процессы азональные, зависящие от процессов, происходящих внутри Земли. Их источниками являются: энергия радиоактивного распада, главным образом урана и тория, энергия гравитационной дифференциации, вырабатываемая в процессе сокращения радиуса Земли при вращении Земли, энергия приливного трения, энергия межатомных связей минералов.

Азональные влияния на географическую оболочку проявляются в формировании высотных географических поясов, в горах, нарушающих широтную географическую зональность, и в разделении географических поясов на секторы, а зон - на провинции.

Формирование секторности и провинциальности в ландшафтах объясняется тремя причинами: а) распределением суши и моря, б) рельефом зелёной поверхности, в) составом горных пород.

Распределение суши и моря на азональность процессов ГО сказывается через степень континентальности климата. Существует немало методов для определения степени континентальности климата. Большинство учёных определяют данную степень через годовую амплитуду среднемесячных температур воздуха. С.П. Хромов (1957) предложил формулу, которая позволяет выяснить и степень влияния континентов на климат океанов, и степень влияния океанов на климат материков. За нуль континентальности принята чисто океаническая амплитуда температур, близкая к 4о, характерная для центральной части Тихого океана.

A - 5,4 sin j

K = --------------- , где

A

K - индекс (коэф.) континентальности,

A - фактическая годовая амплитуда температур в данном море,

j - широта места,

5,4 - эмпирический коэффициент.

Влияние рельефа, неровностей земной поверхности и состава горных пород на ландшафты общеизвестны и понятны: на одной и той же широте в горах и на равнине леса и степи; известны моренные и карстовые ландшафты, связанные в происхождении с составом горных пород.

Секторность поясов - неоднородность их в продольном (долготном) направлении. Продольные членения называются секторами географических поясов. Секторность обусловлена различиями климата западных, прибрежных, центральных и восточных прибрежных секторов материков. Например, в Ирландии на широте Воронежа произрастает бамбук и магнолия, на севере Норвегии нет тундры. На побережье Карского моря - арктические тундры, а на побережье Охотского и Баренцева морей - редкостойные леса, произрастающие под отепляющимся воздействием муссонного переноса с Тихого океана.

Высотная поясность проявляется в горах. Иногда её неудачно называют "высотной зональностью" потому что у высотной поясности другой гeнезис (происхождение), чем у широтной зональности. Зональность связана с изменением по широте угла падения солнечных лучей, а высотная поясность - с удалением местности кверху от уровня океана, то есть с эффектом аэротермического градиента и изменением с высотой.

Несходство между широтной зональностью и высотной поясностью вовсе не означает, что между ними нет никакой связи. В горах действия закона зональности не прекращается. Поясность формируется под влиянием как зональных, так и провинциальных факторов. Широтная зональность определяет тип высотной поясности: у каждой зоны - свой типичный набор поясов. Высотная поясность всегда начинается у подошвы горной цепи с аналога и той же широтной зоны, на которую опирается горное подножье. Подобно широтной зональности, высотная поясность бывает двух основных типов - океаническая или приморская (пояс древесной растительности начинается на прибрежной равнине) и континентальная (древесно-кустарниковые формации начинаются на известной высоте на склонах гор).

Аналогично высотной поясности в горах на суше можно в Мировом океане выделить глубинную поясность, развивающуюся и существующую под влиянием изменения температур воды, освещённости и физико-химических свойств водной толщи.

Г.Д. Панов (1948) выделил в океанах четыре глубинные пояса: прибрежный (подводной растительности); шельф с господством данной фауны; материковый склон или океанические полупустыни; дно океанических бассейнов или океанические холодные пустыни.

Закон ритмики. Ритмы - своеобразная разновидность круговоротов вещества и энергии в ГО во времени. Форма развития - прерывистая в непрерывном развитии. Ритмикой называют повторяемость во времени комплекса явлений, которые каждый раз развиваются в одном направлении. Различают два вида ритмов - периодический и циклический. Под периодами понимают ритмы одинаковой длительности (правильные). Ритмы переменной продолжительности (неправильные) называют циклами. Если для их характеристики и приводятся цифры, то они всегда означают только среднюю продолжительность цикла. Например, пятна на Солнце увеличивают площадь в течение 9-14 лет, а средний цикл солнечной активности (9 + 14) : 2 = 11,2 лет. Известно, что в природе господствует неправильная ритмика.

Суточные циклы (вращение Земли вокруг собственной оси) - смена дня и ночи, суточный ход температур, ход абсолютной и относительной влажности, фотосинтез, ночные и дневные животные, бриз - ночной и дневной, холодная вода ночью поглощает газы, днём - выделяет.

Сезонные циклы вызваны движением Земли вокруг Солнца. Это - смена ландшафтов, ледостав, ледоход, половодье, межень, спячка животных, миграция рыб, птиц, млекопитающих.

Внутривековые циклы (движение Земли в Солнечной системе) - влажные и прохладные 35-40 лет, чередуются с тёплыми и сухими, колебания водности озёр, ритмы солнечной активности - 11, 35-40, 90-100 лет.

Сверхвековые циклы (движение Солнечной системы в Галактике) образует галактические ритмы, длящиеся миллионы лет.

Отдельные циклы низших порядков являются фазами циклов высших порядков и составляют единую систему цикличности (ритмичности), свойственную Земле, Солнечной системе, а, возможно, и всему Космосу.

Исследователи выделяют циклы разных рангов и дают им разные названия: гига- (чрезвычайно большие по размерам), мега- (очень большие), макро- (большие), мезо- (промежуточный, средний), микро- (малый), нано- (карлик) циклы.

Геохронологическая таблица построена на сопоставлении пространства (геологические отложения) и времени.

Сопоставление пространства и времени:

Отложения

Время

Эонотема

Эон

Эратема

Эра

Система

Период

Отдел

Эпоха

Ярус

Век

Зона

Время

Рис. 6. Геохронологическая таблица

На основании изучения докембрия выделен самый крупный цикл - 1,1 млрд. лет. В докембрии Балтийского щита установлено пять циклов со средней продолжительностью - 500-600 млн. лет. Фанерозой (палеозой и мезозой) является первой прогрессивной половиной седьмого гигацикла. Вторую, завершающую стадию этого цикла Земли ещё предстоит пройти.

Внутри гигацикла (500-600 млн. лет) выделяют мегациклы длительностью 150-200 млн. лет. Это время тектонических циклов - каледонского, герцинского, тихоокеанского, альпийского, выделяемых в пределах палеозойской, мезозойской и кайнозойской эр. Мегациклы сопоставляются с галактическим или космическим годом (176 млн. лет). Наша Галактика вращается вокруг центра, находящегося на линии, мысленно проведённой в направлении созвездия Стрельца, с периодом около 200 млн. лет. Это время (среднее 176 млн. лет) и называется космическим или галактическим годом и объясняется возмущающим действием со стороны ядра Галактики или пересечением Солнечной системой каких-то галактических силовых линий.

Внутри мегацикла в 176 млн. лет выделяют макроциклы 80-90 млн. лет. Начало их соответствует активизации горообразования и совпадает с началом мегацикла; макроциклы заканчиваются формированием поверхности выравнивания. Макроцикл 80-90 млн. лет соответствует галактическому полугодию.

Галактический сезон (мезоцикл) имеет длительность 40-45 млн. лет. Его связывают с колебательным движением Солнечной системы относительно плоскости Галактики во время обращения её по галактической орбите. Как считают, деформации орбиты вызываются изменениями фигуры равновесия Земли при пересечении ею плоскости Галактики. Отрезок времени в 35-45 млн. лет близок по геохронологической шкале к геологическим периодам. Как полагают, этом времени соответствуют крупные волны морских трансгрессий и регрессий (крупнейшие изменения береговой линии материков).

Ну, а далее, по разным признакам осадконакопления, выделяют циклы нисходящих порядков: 20-23 млн. лет; 6-7 млн. лет; 1,5-2 млн. лет; 400-500 тыс. лет; 90-150 тыс. лет; 40-41 тыс. лет; 20-23 тыс. лет; 5-10 тыс. лет, 1000-3000 лет. Последний цикл уже 13 порядка, как полагают связан с дрейфом ядра Земли, а следовательно, с изменением её магнитного поля. 1000-3000 лет - циклы колебания климата, вулканических извержений.

Вековой цикл 90-100 лет проявляется в усилении солнечной активности, моделируется амплитудами 11-летнего цикла солнечной активности (двойные, тройные циклы и т. д.), проявляется в усилении вулканизма, катастрофического схода лавин и селей.

Цикл 15 порядка - первый внутривековой (35-40 лет) наблюдается по колебаниям водности озёр, усилению и ослаблению засушливости.

Далее следует цикл 11 лет, 3,5-3,7 лет (четверть 11-летнего цикла) и 1 годовой цикл, который тоже имеет космическое проявление.

Закон целостности ГО полностью исключает возможность существования изолированной ритмики отдельных компонентов, не затрагивающей другие компоненты. Ритмичность явлений - это форма своеобразного "дыхания" ГО как целостной системы. Вследствие пространственной изменчивости своей структуры ГО реагирует неодинаково даже на синхронные и периодические внешние воздействия. Поэтому фактически наблюдается сдвиг фаз ритмов во времени и пространстве, то есть гетерохронность (неравномерное развитие во времени) и метахронность (неравномерное развитие от места к месту) их проявления.

Ритмические явления, как и круговороты веществ, не замкнуты в себе (деревья, сбрасывая листву, растут; равнина до ледника и после него).

Всякий географический ландшафт изменяется с возрастом, всё равно, исчисляется ли этот возраст сутками или тысячелетиями. Поэтому ритмические явления, протекающие на фоне непрерывного развития ГО, не могут повторить до конца ритма то состояние, которое было в его начале. География - комплексная триединая (физическая, социальная и экономическая) наука, изучающая некоторое естественноисторическое единство взаимодействия атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы, называемое географической оболочкой. Человеческое общество сейчас достигло уровня геологического процесса, поэтому география призвана изучать связь (систему) комплексных природных и социально-экономических процессов и явлений во взаимодействии обоснования научных норм природопользования современного общества и будущих поколений человечества.

 

Обзор вузовских учебников по общему землеведению

 

Первые отечественные учебники по общему землеведению появились в середине прошлого века. Это был учебник Э. Ленца (1851) для слушателей военно-учебных заведений; в переводе с немецкого в 1864 г. появился курс лекций К. Риттера "Общее землеведение", в 1895-99 гг. в Харькове вышел курс лекций А.Н. Краснова. Большую популярность приобрёл учебник "Основы физической географии" А. Зупана (1899, 1914).

В 1910 г. почти одновременно увидели свет два учебника по общему землеведению, написанные А.Н. Красновым и П.И. Броуновым.

В советские годы в 30-х-40-х годах студенты университетов и педагогических институтов учились по учебнику А.А. Крубера. Этот учебник выдержал четыре издания и был широко распространён. Из-за большого объёма в 1939-45 гг. менее популярным был трёхтомный труд французского географа Э. Мартонна "Основы физической географии".

Современный учебник по общему землеведению для университетских студентов-географов принадлежит перу С.В. Калесника, профессора Ленинградского университета. Первое и второе издания (1947, 1955) отличались большим объёмом, и поэтому в 1957 г. появился сокращённый "Краткий курс общего землеведения".

Для студентов-географов педагогических институтов написано "Общее землеведение" профессора Московского государственного пединститута Н.П. Неклюковой (1967, 1975).

В это же время, но для студентов гидрологической и метеорологической специальностей составлено учебное пособие Л.П. Шубаевым (1969-72).

Профессора Московского университета выпустили в свет очень краткое и оригинальное "Введение в физическую географию" (1973-78), профессор Калининградского университета М.М. Ермолаев в 1975 г. написал очень хорошее, насыщенное фактическим материалом учебное пособие под тем же названием.

Последние университетские учебники по общему землеведению составлены профессорами Львовского университета К.И. Геренчуком, В.А. Боковым, И.Г. Черванёвым (1984), профессором Ленинградского университета В.С. Жекулиным (1989) и профессором Воронежского университета Ф.Н. Мильковым (1990).

Каждый учебник представляет срез знаний на определённом этапе развития науки. Учебник, отличающийся краткостью и сжатостью изложения научных воззрений, не может осветить все стороны предмета. Поэтому заинтересованному читателю и слушателю могут быть полезны ссылки на литературу в лекционных курсах, которые охватывают как научные, так и популярные издания.

 

Вопросы для самостоятельной работы

 

  1. Что такое геосистема и каковы её главные свойства?
  2. Какова структура системы географической науки?
  3. В чём отличие понятий "система" и "комплекс"?
  4. Как выглядит структура комплекса физико-географической науки?
  5. Что изучает современная география?
  6. Что изучает общее землеведение?
  7. Назовите "предмет" и "объект" физической географии.
  8. Как выглядят границы географической оболочки, по А.А. Григорьеву, по С.В. Калеснику? Чем взгляды этих учёных отличаются от представлений Д.Л. Арманда?
  9. Опишите своими словами законы географической оболочки.
  10. В чём отличие понятий "географическая оболочка" и "географическая среда"?
  11. Кто такие Александр Гумбольдт, Фридрих Рихтгофен, Карл Риттер? В чём заключаются их заслуги перед географией?
  12. Кто такие П.П. Тян-Шанский, В.В. Докучаев? В чём состоят их заслуги перед русской географией?