Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Асимметрия ландшафтов Западного Башкортостана

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата географических наук, Галеева, Эльвира Миассаровна, Уфа

Башкирский государственный университет

На правах рукописи

ГАЛЕЕВА ЭЛЬВИРА МИАССАРОВНА

АСИММЕТРИЯ ЛАНДШАФТОВ ЗАПАДНОГО

БАШКОРТОСТАНА

11.00.01 - физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научные руководители: д.г.н. проф. В.Б. Михно

к.г.н. проф. Ф.А. Максютов

/ /

УФА- 1998 ■ '

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................................................4

ЧАСТЫ....................................................................................................................................................7

ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЛАНДШАФТНОЙ АСИММЕТРИИ. 7 ГЛАВА 1....................................................................................................................................................7

ПРИНЦИПЫ СИММЕТРИИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ГЕОГРАФИИ..........................................7

1.1. Методологическое значение принципа симметрии.................................................................7

1.2. Развитие представлений о симметрии и асимметрии в физической географии.................11

1.3. Теоретические основы проявления ландшафтной асимметрии............................................19

ГЛАВА 2.................................................................................................................................................24

МЕТОДИКА СИММЕТРИЙНОГО ЛАНДШАФТНОГО АНАЛИЗА...........................................24

2.1. Основные принципы симметрийного анализа ландшафтов..................................................24

2.2. Традиционные методы ландшафтного анализа....................................................................25

2.3. Формализованные методы ландшафтного анализа..............................................................28

ГЛАВА 3.................................................................................................................................................31

АСИММЕТРИЯ ЛАНДШАФТОВ И ЕЕ ГЕНЕЗИС.........................................................................31

3.1. Классы и типы ландшафтной асимметрии...........................................................................31

3.2. Тектогенный тип ландшафтной асимметрии......................................................................36

3.3. Инсоляционная ландшафтная асимметрия...........................................................................43

3.4. Другие типы ландшафтной асимметрии..............................................................................46

3.5. Антропогенная ландшафтная асимметрия..........................................................................47

ЧАСТЬ П................................................................................................................................................49

РЕГИОНАЛЬНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ПРОЯВЛЕНИЙ ЛАНДШАФТНОЙ АСИММЕТРИИ... 49 ГЛАВА 4.................................................................................................................................................49

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ВИДЫ ЛАНДШАФТНОЙ АСИММЕТРИИ..............................................49

4.1. Четыре порядка ландшафтной асимметрии........................................................................49

4.2. Ландшафтная мегаасимметрия............................................................................................52

4.3. Ландшафтная макроасшшетрия..........................................................................................56

ГЛАВА 5.................................................................................................................................................78

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ВАРИАНТЫ ЛАНДШАФТНОЙ МЕЗОАСИММЕТРИИ........................78

5.1. Ландшафтная мезоасимметрия возвышенностей и плато..................................................78

5.2. Ландшафтная мезоасимметрия выровненных междуречий................................................91

5.3. Ландшафтная мезосимметрия речных долин.....................................................................110

ГЛАВА 6...............................................................................................................................................136

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ВАРИАНТЫ ЛАНДШАФТНОЙ МИКРОАСИММЕТРИИ...................136

6.1. Инсоляционный тип ландшафтной микроасимметрии......................................................136

6.2. Варианты ландшафтной микроасимметрии предгорных территорий.............................142

6.3. Варианты ландшафтной микроасимметрии равнинных территорий...............................168

6.4. Региональные особенности размещения микроасимметричных ландшафтов Западного Башкортостана.....................................................................................................................174

ГЛАВА 7...............................................................................................................................................187

ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ ЛАНДШАФТНОЙ АСИММЕТРИИ.....................187

7.1. Асимметрия ландшафтов и проблема физико-географического районирования..............187

7.2. Асимметрия ландшафтов и вопросы мелиорации земель..............................................196

7.3. Другие области прикладного применения симметрийного анализа....................................202

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................................................................207

ЛИТЕРАТУР А............................................................................................................................210

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................................................................................217

ВВЕДЕНИЕ

Происходящая в настоящее время перестройка российской экономики на рыночные отношения заметно осложнила возможности для осуществления рационального природопользования, которое должно обеспечивать устойчивое развитие общества и хозяйства, предотвращая или хотя бы смягчая неблагоприятные и подчас неизбежные экологические последствия антропогенной трансформации природной среды. Географический подход к рациональному природопользованию основывается на представлении о природной среде как иерархической совокупности современных ландшафтов - сложных природных или природохозяйственных систем, разумное использование которых требует всестороннего знания всех их естественных и приобретенных свойств и внимательного учета специфики этих свойств при освоении и переустройстве ландшафтного пространства.

Одна из объективных причин недостаточной обоснованности многих решений, направленных на осуществление рационального природопользования - огромная сложность ландшафтной организации земной поверхности. Она связана с тем, что здесь тесно переплетаются и взаимодействуют явления и объекты совершенно разного строения и происхождения. Для глубокого познания их системного устройства и структуры их взаимодействия остро ощущается необходимость в использовании некоторых универсальных методологических принципов и методов, позволяющих с единых позиций подойти к выявлению и объяснению закономерностей функционирования и развития земных объектов. Именно такие универсальные принципы и методы исследования сложных объектов разработаны в учении о симметрии -науке об общих закономерностях упорядоченного строения объектов

любой природы, устойчиво сохраняющихся на фоне происходящих с ними преобразований.

Представления о симметрии широко применяются во многих отраслях современной науки. Определенный опыт их использования накоплен и в ландшафтоведении. Тем не менее богатые эвристические возможности представления о симметрии в науке о ландшафте реализованы далеко не полностью. Это свидетельствует о необходимости и плодотворности дальнейшей разработки данного направления. Особенно актуальна проблема детального и конкретного изучения региональных проявлений симметрии ландшафтов и отклонений от нее (то есть их асимметрии) с помощью совместного использования как традиционных, так и новейших методов ландшафтного анализа. В данном исследовании эти проблемы решаются на примере ландшафтов Башкортостана. Разработанные на основе представлений о симметрии (асимметрии) объяснения сложности ландшафтов этого региона закладывают основу для всесторонней инвентаризации его природных ресурсов, позволяющей надеяться на осуществление на этой территории подлинного рационального природопользования.

Основная цель исследования состояла в решении самостоятельной научной проблемы, которая заключается в упорядочении и уточнении совокупности принципов и методов симметрийного анализа для последующего выявления с их помощью сущности и своеобразия проявлений асимметрии ландшафтов. Для реализации этой цели в работе поставлены и решены следующие основные, тесно связанные друг с другом задачи:

1. Упорядочить и уточнить систему понятий и принципов симметрийного ландшафтного анализа;

2. Отобрать и опробовать методику качественного и количественного анализа характера и генезиса ландшафтной асимметрии;

3. Изучить своеобразие и закономерности формирования разномасштабных проявлений ландшафтной асимметрии на примере территории Башкортостана.

4. Показать возможность использования результатов симметрийного ландшафтного анализа в практике природопользования.

ЧАСТЬ I

ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЛАНДШАФТНОЙ АСИММЕТРИИ

ГЛАВА I

ПРИНЦИПЫ СИММЕТРИИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ГЕОГРАФИИ

1.1. Методологическое значение принципа симметрии

Основы современного учения о симметрии заложены на рубеже XX века трудами французского ученого П.Кюри и нашего соотечественника В.И.Вернадского. До этого симметрия рассматривалась как качество объектов, характеризующее определенную соразмерность и упорядоченность их частей, их правильное ритмичное чередование, наличие равенства, зеркального повторения или подобия этих частей. Нарушение симметрии, то есть асимметрия объектов, не увязывалось с закономерностями их существования, функционирования и развития, а скорее трактовалось как некое случайное свойство объекта.

П.Кюри совершенно по-новому сформулировал понятие о симметрии, а В.И.Вернадский в своих многочисленных трудах всесторонне развил и конкретизировал представления о симметрии как важнейшем принципе строения природы. Он писал: "В науках о природе симметрия есть выражение геометрических пространственных правильностей, эмпирически наблюдаемых в природных телах (и явлениях)... Эти правильности более глубоки, чем физические и химические явления, в которых они проявляются... Законы симметрии -это геометрическая основа всех природных физико-химических пространств" (цит. по Н.Ф.Овчинникову, 1966, с.21).

Учение о симметрии фактически основано на трех положениях, которые В.И.Вернадский назвал принципами Кюри. Их можно кратко сформулировать так (Шубаев, 1971).

Во-первых, согласно П.Кюри, симметрия - не обособленное свойство отдельных тел и фигур, а интегральное отражение состояния пространства, которое занимают данные тела и которое их окружает. Иначе говоря, симметрия свойственна всем без исключения физическим телам и явлениям, выражающаяся в них по-разному, но всегда присутствуя в них. Этот принцип универсальности симметрии, в частности, означает, что и ландшафты - основной объект комплексных физико-географических исследований - всегда обладают той или иной симметрией.

Во-вторых, все нарушения симметрии какого-либо объекта, которые П.Кюри назвал диссимметрией (то есть исчезнувшей симметрией), есть следствие взаимодействия собственной симметрии данного объекта с симметрией окружающей его среды, которая порождает в этом объекте вынужденную симметрию, предстающую как нарушение симметрии, т.е. асимметрию. Этот принцип вынужденности симметрии, в частности, означает, что изучение асимметрии ландшафтов есть способ выявления факторов и механизмов, обуславливающих формирование этих ландшафтов.

И наконец, в-третьих, П.Кюри высказал мысль о том, что именно диссимметрия "творит явления", так как нарушение симметрии в объекте есть способ его выживания в изменяющейся окружающей среде, или иначе говоря, способ динамического "подстраивания" структуры объекта к структуре среды. Этот принцип динамичности симметрии означает, что анализ динамического единства симметрии и диссимметрии (асимметрии) объектов, а главное, анализ характера и степени проявления этих качеств в объекте в ходе времени - ключ к

познанию закономерностей строения, функционирования и развития всех природных объектов, включая такие сложные из них, как ландшафт.

П.Кюри, рассматривая симметрию как состояние пространства, считал, что для познания причин возникновения симметрии необходимо учитывать: а) состояние и строение среды, б) движение изучаемого объекта относительно формирующей его среды, в) воздействие на объект других физических факторов (Шафрановский, Плотников, 1975). Все эти требования являются, в сущности говоря, простыми, но весьма конструктивными правилами глубокого анализа любого сложного объекта, в том числе, естественно, и ландшафтных систем.

Универсальность проявлений симметрий делает это понятие фундаментальной философской категорией и позволяет увязывать его с другими аналогичными категориями (Готт, 1963, 1967, 1970; Готт, Перетурин, 1967; Готт, Семенюк, Урсул, 1984). Так, например, понятие симметрии прямо и непосредственно соотносится с понятием структуры (объектов, систем, явлений и др.), выступая в виде совокупности свойств их геометрической упорядоченности, устойчиво (инвариантно) сохраняющихся на фоне идущих в объекте и окружающей его среде физических преобразований (Солнцев, 1981). Также прямо понятие симметрии соотносится с понятием взаимодействия (объекта с окружающей средой). При этом полная симметрия объекта отражает факт статического равновесного взаимодействия, неполная симметрия -динамическое равновесное взаимодействие, а явления возникновения в объекте асимметричных свойств служит индикаторами неравновесности взаимодействия. Через понятия структуры и взаимодействия представление о симметрии легко увязываются со всем понятийным аппаратом физического и системного подходов к изучению объектов,

открывая тем самым широкие возможности для междисциплинарных исследований любых сложных объектов, включая ландшафты.

Важное качество симметрии - огромное разнообразие ее проявлений. Оно выражается в широком спектре видов симметрии. Кроме классической, или зеркальной симметрии, выделяют множество других видов - подобия, цветную, криволинейную, трансляционную и др. Все эти виды симметрии, в сущности говоря, есть различные способы выявления, описания и объяснения тех устойчивых геометрических правильностей в структуре объектов, которые не обнаруживаются в них при поиске правильностей с помощью классических представлений, а на самом деле объективно характеризуют определенные инвариантные качества этих объектов.

Причина разнообразия проявления симметрии состоит в многочисленности факторов, воздействующих на объекты и формирующих их, причем разнообразие тем значительнее, чем сложнее изучаемый объект. С этим связан тот факт, что характеристика симметрии любого объекта, во-первых, всегда относительна, ибо представление о ней зависит от того, какие стороны структуры объекта изучаются, а во-вторых, всегда приближенна, то есть она не реализована в объекте полностью и отличается в той или иной степени от идеальной, так как все объекты находятся в постоянном изменении и становлении.

Таким образом, с одной стороны, универсальность проявления симметрии, а с другой - их относительность и приближенность позволяют с помощью симметрийных представлений выявлять и объяснять закономерные и устойчивые правильности в структуре и функционировании объектов любой степени сложности. Эти обстоятельства потенциально делают представления о симметрии весьма эффективным инструментом анализа таких сложных систем, как современный ландшафт. В этом и заключается важное методологическое

значение принципа симметрии в географии и, в частности, в ландшафтоведении.

1.2. Развитие представлений о симметрии и асимметрии в

физической географии.

Учение о симметрии имеет свою историю. Анализ развития понятия симметрии и его проникновения во все новые области знания не входит в задачи данной работы. Этот вопрос достаточно подробно освещен в литературе (работы А.Вульфа (1919), Г.Вейля (1968), А.В.Шубникова (1961), Ю.А.Урманцева (1974), И.И.Шафрановского (1985) и др.). Отметим лишь, что во всех этих трудах отмечается, что использование понятий симметрии позволяет выработать и успешно применить эффективную методику изучения и объяснения формы, структуры и процессов, присущих практически любым объектам.

В физической географии представления о симметрии активно развивались в геоморфологии и были тесно связаны с аналогичными разработками геологов. Первые научные труды, посвященные постановке этой проблемы, появились еще в прошлом веке. В основном в этих трудах обсуждался факт наличия асимметричного рельефа и делались попытки объяснить его происхождение. Особенно подробно рассматривалась проблема асимметрии речных долин и междуречий.

Асимметрию речных долин принято связывать с отклоняющим действием вращения Земли. При этом крутизна правых нагорных берегов рек северного полушария объясняется правилом (законом) Бэра-Бабине, согласно которому реки субмеридионального направления, смещая в северном полушарии русло вправо под воздействием силы Кориолиса, формируют отчетливо асимметричные долины. Впрочем, как отмечал С.С.Воскресенский (1947), существует немало отклонений от этого правила. Именно поэтому для объяснения

причин возникновения асимметричного профиля речных долин выдвигались и другие гипотезы.

Одна из них - стратификационно-тектоническая, принадлежащая Н.А.Головкинскому (1868). Он объяснял асимметрию речных долин Среднего Поволжья влиянием первоначального тектонически обусловленного наклона геологических пласто