Общенаучные и конкретно-научные принципы в землеведении

Принцип историзма определяет исследование природы земной поверхности через историю ее развития, исходя из положения «современность — ключ к познанию прошлого». Являясь составной частью сравнительно-исторического метода, он позволяет на основе анализа современной ситуации воспроизводить условия в прошлом. В биологии это нашло выражение в эволюционном учении, в геологии действует принцип актуализма, в физической географии и палеогеографии анализ формирования и развития древних (реликтовых) и современных элементов ландшафта позволяет выявить организацию природы в прошлом и настоящем, что служит основой прогноза на будущее. Разновидностью принципа историзма является метод возрастных рубежей — оценка временного положения исследуемого объекта относительно объектов с известными возрастами (раньше или позже их). Принцип историзма оказывается привлекательным при экологических исследованиях, так как прогнозы ближайших изменений могут быть сопоставлены с происходившими подобными переменами. Однако этот принцип не безупречен, поскольку он не учитывает изменения географических процессов, прежде всего ритмические и связанные с поступательной эволюцией окружающего мира.

Принцип всеобщей связи явлений — один из самых универсальных принципов, устанавливающий невозможность независимого существования явлений на земной поверхности. Он ориентирует исследователя на поиски причин и позволяет успешнее осуществлять прогноз и регулировать функционирование геосистем. Частным выражением принципа всеобщей связи явлений является принцип целостности географической оболочки — изменение любой ее части приводит к изменению всех других, хотя изменения в этой цепи происходят неравномерно в пространстве и во времени.

Принцип симметрии. В основе построения мира находится симметрия. Основу этого принципа составляет сравнение симметрии объекта с потенциально возможной для объектов данного типа, что ориентирует исследование в определенном направлении (например, обнаруженное отклонение формы Земли от шара заставило искать причины этого явления).

Экологический принцип. Данный подход применяется, если один объект рассматривается в качестве среды для другого. В этом случае то, ради чего (кого) изучается среда, называется субъектом. Им может быть организм, вид, биоценоз, как это принято в классической экологии. Но субъектом может выступать также атмосфера или океан, почва или система влагооборота и даже биосфера. Объектом (средой) является все то, что влияет на состояние субъекта. В живой природе — это совокупность абиотических (теплота, свет, давление) и биотических (взаимоотношений живых организмов) факторов.

Принцип научной идеализации. Объекты изучения общего землеведения часто настолько велики и сложны, что непосредственное исследование их большей частью невозможно. В этом случае реальные объекты заменяют идеальными (моделями). Идеальные объекты (и соответствующие им идеальные понятия) представляют собой подобие реальности и конструируются исследователем из набора основных свойств (параметров), присущих реальности. При этом второстепенные свойства не учитываются. Примерами идеальных объектов являются земной шар, ландшафт, идеальный материк.

Принцип аналогии. Непосредственные изучения и описания каждого объекта географической оболочки крайне непродуктивны, ибо требуют больших материальных затрат и времени. Одним из подходов, позволяющих существенно сократить время на исследование, является получение знаний по аналогии. В этом случае географическому объекту или процессу подбирают аналог в другой системе, которая достаточно изучена, и знания о нем переносят на изучаемый географический объект. Такой подход давно используется в разных науках.

Принцип балансов. В основе этого подхода находится закон сохранения вещества и энергии. Установив все возможные пути входа и выхода вещества и энергии и измерив потоки, исследователь по их разности может оценить, что произошло в геосистеме: накопление или расходование данных субстанций. В других случаях измерение входящих или выходящих потоков и изменений содержания изучаемого вещества в геосистеме обнаруживает неравенство положительных и отрицательных компонентов — невязку баланса. Если измерения произведены достаточно корректно, то единственное объяснение невязки баланса — это существование потока (процесса), о котором в данный момент неизвестно. Балансовый принцип используется в землеведении в качестве средства исследования энергетики, водного и солевого режимов, газового состава, биологического круговорота и др.

Принцип информационного анализа. Многие исследования строятся на основе представлений о передаче информации в географической оболочке. Информация, передаваемая в геосистемах, овеществляется в их структуре, т.е. в характере распределения элементов, вещества, в пространственно-временной неоднородности, свойствах объектов. Структура — это зафиксированная история процессов, информация о событиях, как очень далеких, так и происшедших недавно. Поэтому по параметрам одних объектов мы можем судить о других. Отличия такого подхода от принципа аналогии заключается в том, что аналогия предполагает некоторую идентичность сравниваемых объектов, тогда как в данном случае речь идет о получении любой информации. В геосистемах происходит не только передача информации, но и ее накопление, перекодирование. Своего рода летописью истории Земли является земная кора: характер напластований, минералогический и петрографический состав отложений, их остаточная намагниченность, палеонтологические остатки и другие данные позволяют реконструировать физико-географические условия далекого прошлого.

Принцип структурного анализа. Основой структурного анализа является изучение взаимодействия составных частей географической оболочки. Поиск факторов и причин развития тех или иных процессов ведется не за пределами геосистем, а связан со структурой взаимодействия составных частей объекта. Такой анализ можно также назвать кибернетическим, поскольку его основные элементы и аппарат заимствованы из кибернетики. Например, прогноз погоды в любом географическом пункте: с одной стороны, метеорологические условия местности определяются общими климатическими закономерностями, с другой — на них влияют местные климатообразующие факторы. Ключевым понятием этого анализа является обратная связь, которая может быть положительной и отрицательной. Первая усиливает внешнее воздействие на объект, вторая способствует его погашению. Сочетание положительных и отрицательных обратных связей, наблюдающихся в геосистемах, приводит к возникновению сложных «цепных реакций», которые не всегда удается объяснить и предсказать.

Принцип позиционного анализа. В основе этого подхода находится определение положения (экспозиция) географического объекта относительно потоков вещества и энергии, энергетических полей, природных или антропогенных тел. Знание, где (по какую сторону горного хребта, на каком берегу реки, севернее или южнее, западнее или восточнее и др.) находится географический объект, помогает объяснять не вполне понятные обстановки. Например, от экспозиции зависит азональность многих географических процессов: распределение атмосферных осадков в Южной Америке показывает, что на широте 0 — 20° ю.ш. западные склоны Анд сухие, восточные — влажные, на широте 35 — 55° ю.ш. картина меняется на противоположную.

Мониторинг. Развитие науки и технологий стимулировало зарождение особой системы сбора информации о состоянии природных объектов и явлений, которая называется мониторингом. Другая его функция — управление, обратная связь в системе «человек— природа», т.е. когда процесс отслеживается и на него может быть оказано влияние. Мониторинг объединяет в себе эмпирические и теоретические знания. Мониторинг включает несколько ступеней или блоков с разными функциями. Сначала выделяют виды и границы конкретного объема, участка поверхности или объекта. Затем оценивают эпизодические и систематические изменения процессов и явлений разных пространственно-временных масштабов, от краткопериодных до долгопериодных. Далее можно разделить естественные и антропогенные изменения. В результате всего этого формируется общая картина состояния и динамики анализируемого процесса или явления на конкретной территории или акватории. Так как процесс никогда не протекает изолированно, мы всегда имеем дело с целым комплексом природных явлений, вклад которых в общую изменчивость обстановки специфичен и требует самостоятельной оценки.

Накопленный материал сводится в банки данных, которые включают блоки сбора, первичной обработки и накопления (пополнения) информации, что позволяет построить карты-выводы о протекании природных процессов или явлений.

Картографический метод исследования заключается в использовании карт в целях: 1) получения сведений (качественных и количественных характеристик), 2) изучения взаимосвязей и взаимозависимостей явлений, 3) установления динамики и эволюции явлений, 4) нанесения данных мониторинга.

Карта — специфический язык географии. Долгое время главной функцией карт было изображение в масштабе объектов земной поверхности. Позднее карта стала использоваться как средство систематизации географических знаний и выявления пространственных закономерностей. В последние годы активно развивается компьютерная картография, для чего разработан целый ряд прикладных графических программ.

В землеведении картографическому методу по праву принадлежит основополагающая роль, ибо исследование состава, строения и динамики географической оболочки в значительной степени производится по картам. Однако картографическое изображение плохо раскрывает динамику явлений. Последнее сейчас преодолевается за счет применения компьютерных анимаций. Все больше применяются цифровые методы картографирования.