В статье обоснованно, что почва является сложной системой со многими незаменимыми экологическими функциями. Их антропогенные изменения носят в основном негативный характер, и это чревато самыми серьѐзными последствиями для природы, социума, человека.
Дан краткий анализ современных междисциплинарных направлений, как основы дальнейшего развития науки. Отмечено наибольшее развитие теории самоорганизации, синергетики, теории фракталов, теории сложных систем. Особо отмечено становление и развитие нанонауки и нанотехнологий. Показана общность и различие этих направлений и их перспективы.
На основе дискретной модели геофизической среды, развитой ранее, и универсального алгоритма самоорганизации структур адаптации применительно к геофизическим средам показана иерархия процессов адаптации систем грунта к сейсмическим колебаниям и выделены критические амплитуды колебаний, определяющие переход от периодической к квазипериодической перестройке структур при развитии землетрясения. Развиты методы определения мер устойчивости и адаптивности геофизической среды с использованием значений радиусов изосейст или данных мультифрактального анализа, что позволило классифицировать, грунты по их демпфирующей способности при данной мере устойчивости системы. Сделан вывод, что решение ключевых проблем сейсмологии требует перехода от континуальной линейно-упругой модели к дискретной нелинейной модели геофизической среды с учетом универсальных свойств нелинейных хаотических систем.
Водосборный бассейн, река и дельтовая зона вместе составляют сложную открытую дипольную систему. В ней роль аккумулятора высокой потенциальной энергии воды выполняет подсистема водосбора, русловые зоны являются кумулятивными транзитными зонами потенциальной энергии воды, а устьевые зоны - диссипаторами этой энергии, предельно минимизирующими ее уровень. Подобную систему удобно представлять в виде модели «водостока», что позволяет рассмотреть все виды наводнений в различных ее участках и одновременно дать сравнительную оценку потенциальных возможностей речных систем как дипольных образований с тектонических позиций.
Конец 20-го начала 21-го века отмечены успехами бактериальной палеонтологии. Было введено представление об эволюции геосферно-биосферной системы. Это понятие пришло на смену термина Биосфера по В. И. Вернадскому. Одновременно эти достижения дают возможность по-новому взглянуть на природу самых ранних экзогенных процессов в геологии. В геологии традиционно считается, что экзогенные процессы - это результат воздействия внешних подсистем через параметры: солнечный нагрев, климатические воздействия мороза, ветра, дождя, растворения и вымывания подземными и текучими водами на систему земной коры. С введением понятия геосферно-биогенная система акцент должен быть смещен или дополнен понятием экзогенное воздействие микробиоты. Оснований для этого достаточно. Согласно Г. А. Заварзину, вся первичная микробиота образует почти замкнутые циклы, свидетельствующие о переработке основных пород микробиотой в промежуточные продукты с дальнейшим переводом их в осадочные породы. Так древнейшие строматолиты - это первичные осадочные породы - результат жизнедеятельности первичной микробиоты. Они занимали ранее все окраины палеоморей и океанов. Они близки по химическому составу отложениям окраин современных морей и океанов с плантациями из сине-зеленых водорослей. В геосферно-биосферной системе наряду с определяющими прямыми связями от геосферы к биоте большую роль играют трансформирующие обратные связи. Так прокариотное сообщество, катализирующее систему биогеохимических циклов, служит основой для дальнейшей эволюции. Возрастающая сложность живых организмов не упраздняет ключевую роль “невидимой микробиоты” для существования биосферы, а накладывается на созданную ими систему. Следовательно, эволюция носит выраженный аддитивный характер.
В последние годы мировая научная общественность пытается объединить свои усилия по координации научных исследований в направлении исследования сложных систем. Так уже в 80-е годы сложилась специальная научная дисциплина, названная теорией сложности. Наука о сложных нелинейных процессах (Nonlinear Science, Science of complexity, Science of Chaos) находится сейчас лишь в начальной стадии стремительного роста, о чем свидетельствует бурное развитие этой отрасли в США. Проблемы сложных нелинейных систем изучаются во всех крупных университетах Европы и Америки. Данная работа посвящена анализу различных подходов к исследованию проблемы сложных систем с современных позиций. Кратко освещены вопросы становления системного мира. Изложены основы современного понимания глобального Эволюционизма.
Наличие у нелинейных уравнений общих свойств полезно, но, когда дело доходит до замеров и вычислений, каждая нелинейная система оказывалась вещью в себе. Постижение одной из них совершенно ничего не давало для проникновения в другую. Аттрактор Лоренца раскрывал стабильность и скрытую структуру системы, которая при другом подходе казалась совершенно неструктурированной. Но каким образом эта двойная спираль могла помочь специалистам изучать объекты, не имеющие к ней никакого отношения? Никто не знал.
Открыватели новых форм поступались строгостью научного стиля. Руэлль писал: «Я не упомянул об эстетическом воздействии странных аттракторов. Эти клубки кривых и рои точек вызывают порой в воображении пышные фейерверки или загадочные галактики, иногда напоминают причудливо-странное буйство растений. Перед нами огромное царство неоткрытых форм и неведомого совершенства».
В свете новейших исследований о роли приливного трения и избытка инфракрасного излучения планет-гигантов солнечной системы рассмотрена роль вязко- пластичного трения при различных моментах инерции для слоистых планет на примере Земли, проведен анализ роли приливного трения на примере спутников Юпитера.
Водосборный бассейн, река и дельтовая зона вместе составляют сложную открытую дипольную систему. В ней роль аккумулятора высокой потенциальной энергии воды выполняет подсистема водосбора, русловые зоны являются кумулятивными транзитными зонами потенциальной энергии воды, а устьевые зоны – диссипаторами этой энергии, предельно минимизирующими ее уровень. Подобную систему удобно представлять в виде модели «водостока», что позволяет рассмотреть все виды наводнений в различных ее участках и одновременно дать сравнительную оценку потенциальных возможностей речных систем как дипольных образований с тектонических позиций.
Понятие климат рассмотрено с позиций теории сложных систем. Предложена иерархия системного соподчинения. Рекомендуется рассматривать систему, включающую климат Земли, как её подсистему, Землю как систему, непосредственно влияющую на него, Солнечную систему как надсистему и Галактику как сверхсистему. Обсуждена взаимосвязь всех ритмов в этой иерархии и выделены ведущие параметры и ритмы, что является подтверждением полезности такого подхода.
В последние годы возникло новое перспективное общенаучное направление по исследованию процессов самоорганизации в сложных открытых системах Природы и Общества. Под открытыми системами принято понимать системы, способные обмениваться с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Открытость в сочетании с аккумулятивностью и внутренней резонансностью системы приводит к активизации внутренних процессов самоорганизации и усложнению структуры, что и составляет суть ее эволюции.
Предложена общая характеристика планетарных систем. Рассмотрены общеизвестные теплые источники эволюции. Предложен новый тип источника тепла - вариации кинематических параметров в динамической системе. Обоснована несостоятельность перовскит-постперовскитовой модели тепла. Приведены расчеты моментов инерции относительно границы D на Земле (выше и ниже). Различие их в 9 раз позволяет утверждать, что именно за счет проскальзывания верхних слоев при вариациях скорости вращения Земли происходит выделение тепла через вязкое трение. Это тепло является основой конвекции мантии и тетоники литосферных плит.
- 1
- 2