Ландшафт — это нелинейная система

Лекция 3. СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД

1. Арманд А.Д. Самоорганизация и саморегулирование географических систем. -М.: Наука, 1988. – 231 с.

2. Пащенко В.М. Методологiя постнекласичного ландшафтознавства. К., 1999. –С.113-210.

3. Позаченюк Е.А. Экологическая экспертиза: природно-хозяйственные системы.- Симферополь, Таврический экологический институт. - 2003. – С. 15-39.

Сущность синергетического подхода: синергизм, нелинейность, организация и самоорганизация.

· Термин “синергетика” (от греческого " synergia") совместное или кооперативное действие ввел Г.Хакен (Штутгарский университет), но впервые его предложил во второй половине ХIХв. английский физиолог В.С. Шеррингтон. Акцентируется внимание на согласованности взаимодействия частей при образовании структуры как целого. Становление cинергетики как науки произошло благодаря работам Г.Хакена (1980,1985), И.Пригожина (1982, 1986), С.П.Курдюмова (1983, 1992), В.Эбелинга (1079), И.Стенгера (1990), А.М.Жаботинского (1974) и др. Синергетика базируется на таких понятиях как синергизм, нелинейность, когерентность, открытость, энтропия, хаос, вероятностных процессах, устойчивость и неустойчивость, бифуркация, диссипация, организация и самоорганизация, флюктуация и др.

Синергетика - это теория самоорганизации сложных нелинейных неравновесных диссипативных открытых систем.

· Синергетические свойства геосистем:

Ø Свойство самоорганизации. Наиболее известный с начала века эксперимент получил название эффекта Бенера - самоструктурирования в виде ячеек минерального масла при его нагревании. (рис.1.c).

Ландшафтным система свойственны свойства организации и самоорганизации

Ø Свойство нелинейности. Особенность синергетической парадигмы состоит в нелинейности мышления. Нелинейные системы обнаружены в гидродинамике, физике лазеров, химической кинетики, астрофизике и физике плазмы, в геофизике, географии и экологии. Нелинейность в математическом смысле означает вид уравнений, содержащих искомые величины в степенях больше единицы, или коэффициенты, зависящие от свойств среды. Нелинейные уравнения могут иметь несколько качественно различных решений.

Нелинейность проявляется многовариантностью событий (точка бифуркации, см. рис.2), их неопределенностью, наличием свойства размытости систем.

Ландшафт — это нелинейная система.

Рис.1. Во многих течениях возникают различные типы упорядоченности: а) вихревые дорожки Кармана, проявляющиеся при оптекании кругового цилиндра; b) конвективные валики, наблюдаемые в подогретом слое жидкости; c) неустойчивость Бенера, приводящая к образованию шестигранных ячеек (Капица и др., 2001)

Точка бифуркации

Рис. 2. Нелинейное развитие системы. Точка бифуркации

Ø Свойство фрактальности. В классической науке не так давно разработана теория фракталов. Классическим примером является гипотетический остров Коха (рис.3). Длина побережья этого острова бесконечна. Теоретически такая фигура возможна, если представить себе равносторонний треугольник, потом на каждой стороне достроить по треугольнику, сторона которого в три, а значить, площадь в девять раз меньше, чем у исходного. И так далее. То, что получится после бесконечного количества таких шагов, и называется островом Коха. Острова Коха имеет ограниченную площадь и бесконечный периметр.

· Сложноорганизованным системам нельзя навязывать пути и тенденции их развития. Скорее необходимо понять, как способствовать их развитию. В связи с этим проблема управляемого развития приобретает форму проблемы самоуправляемого развития. Для сложных систем существует несколько альтернативных путей развития.

· Настоящее состояние системы определяется не столько ее прошлым, но и строится, формируется из будущего, в соответствие с грядущим порядком.

Рис. 3. Пример проявления фрактальности на так называемом остове Коха

^{Географические системы отличаются свойством фрактальности. Например, организация речной сети, (рис.4) или эолового рельефа (рис.5)}

· Нелинейные системы обладают очень интересным свойством, которое выражается понятием “аттрактор”. В большинстве случаев под аттрактором понимается изображение относительно устойчивых состояний системы в фазовом пространстве. Если фазовая точка, символизирующая состояние системы, вошла в область аттрактора, она уже не покинет его никогда. Аттрактор (от анг. to attract - притягивать). (см. рис.6).