Формы в мире почв
Шрифт:
Карта запасов месторождений гипотетична. Она построена методом натурных аналогов, который только начинает проникать в геологию. В его основании лежит представление о симметрии геологического пространства, а также идея о связи химического состава месторождений с формой рельефа.
О том, что геометрический рисунок земной поверхности отражает состав месторождений, известно с древних времен. Труднее выявить причины, обусловившие соответствие между их химическими свойствами и формами земной коры. И все же находятся смельчаки, выдвигающие научно обоснованные гипотезы. Так, Ю. П. Миронов (1975, 1982) полагает, что структура химического элемента, образующего месторождение, передается, форме рельефа.
Интересна
Сравнение структуры атома с формой контура месторождения или Земли с кристаллом — сопоставления, которые трудно вообразить. Но талант ученого, по словам Е. С. Федорова (1915), состоит «в умении улавливать сходство и общие черты в явлениях, по-видимому, совершенно разнообразных».
Геологи нашли все то, что лежало с поверхности. Теперь им надо добывать руду и нефть с больших глубин, что требует новых гипотез и теорий поисков. Нам близки те из них, которые увязывают месторождения с формами рельефа. Так, А. Е. Федоров и В. Н. Азар-кин (1982) выделяют на севере Европы шестиугольные структуры, к узлам которых приурочены полезные ископаемые. Академик А. Л. Яншин с сотрудниками (1983) устанавливает связь месторождений с криволинейными формами рельефа, а академик М. А. Садовский (1983) — с полигональными блоками земной коры, образующими постоянные соотношения размеров. Принципы геометрического мышления все глубже проникают в геологию, и дальнейшее развитие науки во многом зависит от способности геологов использовать их в практической работе.
ФОРМЫ В УЧЕНИИ О БИОСФЕРЕ
Биосфера образована почвами, растительностью, горными породами, животными. Сочетание их форм создает настолько сложную мозаику земной поверхности, что практически невозможно обнаружить целостность биосферы как системы. Поэтому часто за целое выдают какую-то его часть. Природовед оказывается в положении трех слепых мудрецов из притчи, рассказанной академиком С. С. Шварцем: «Один из них нащупал ногу слона и сказал, что перед ним колонна, другой потрогал хобот и сказал — змея, третий уткнулся в бок зверю и решил, что перед ним стена. Но ведь когда перед нами не слон, а необозримый живой мир лесов и океанов, не оказываемся ли мы в положении слепого мудреца только потому, что у нас нет точки обзора, которая помогла бы охватить в едином взгляде целое, а не его части?» (1972, с. 6).
Видимо, для получения «точки обзора» в картографии необходимо применение метода пластики рельефа совместно с аэрокосмическими снимками. Только таким способом можно обнаружить и показать целостность природного объекта. Другая проблема — нахождение сходства между составляющими биосферы — почвой, минералами, животными и растительностью. Будучи непохожими друг на друга, они тем не менее обнаруживают тождество на уровне элементов — клеток. Действительно, формы клеток почвенного покрова, животных и растений более сходны, чем их тела; они позволяют сравнивать, казалось бы, несравнимое (рис. 32, 33). Эти реальные и абстрактные «клетки» являются той «точкой обзора», которую можно использовать для изучения биосферы с помощью симметрии.
Рис. 32.
Рис. 33. Примеры изоморфизма клеток тканей (А) и почвенных структур (Б)
Проникновение учения о симметрии в науку о биосфере только начато. Многое сделано для описания симметрии горных пород, растительных и животных организмов (Шафрановский, Плотников, 1975; Урманцев, 1974; Депенчук, 1963; и др.). Географы применяют принципы симметрии при изучении горных бассейнов (Корытный, 1984), снега и льда (Коломыц, 1977) и вообще природной среды (Шубаев, 1970). Теперь представления о симметрично-дисимметричном клеточном строении коснулись почвенного покрова. И здесь симметрия помогает найти ту самую «точку обзора», которая открывает двери в тайники природы.
«Точка обзора» академика С. С. Шварца — это призыв не только к поиску обобщенной методики и теории, но и к единству взгляда на природу. Попытаемся уловить сходство в различных по происхождению и свойствам формах: А — клеток животных и растений, В — почвенного покрова (см. рис. 32, 33). Как видим, формы и сочетания почвенных клеток и клеток тканей растений и животных аналогичны. Несмотря на их разную физическую природу, между ними наблюдается глубокая аналогия в структуре, т. е. в характере связи первичных элементов — клеток. Так, тундровые почвы с прямоугольными полигонами размером 40–60 м на п-ове Ямал имеют пространственную упаковку, напоминающую клетки кожицы лука (рис. 32, 1).
Почвенные ареалы шестиугольной формы диаметром до 60 м на Аляске созданы мерзлотой и похожи на кристаллики льда, которые образуются вокруг пятиугольной бактерии длиной в 2 мкм (рис. 32, 2). Клетка хроматофора аксолотля — личинки земноводных, — напоминает многокилометровую почвенную форму, характерную для Русской равнины (рис. 32, 3), а одноклеточная водоросль порфиридиум — структуру болотных почв (рис. 33, 7). Мозаика колбочек сетчатки глаз рыб по форме подобна пескам Каракумов (рис. 33, 2), а фотография глаза мушки дрозофиллы — почвенному покрову, развитому на песчанике (рис. 33, 3).
На рис. 24 сопоставлена структура многометровых почвенных клеток Арктики (В) с картиной возбуждения и распределения гриба диктиостелия (Г). Перед нами очередной пример системного сходства: под микроскопом видны клетки грибов, образующие агрегаты. Культуры гриба нанесены на агар, и через 100 мин после этого сделан снимок спиралевидной картины возбуждения. На фотографии [цит. по: (Зенгбуш, 1982)] изображено образование агрегатов вокруг их центров, к которым стремятся клетки гриба. Агрегация происходит волнообразно, по типу самосборки и напоминает картину образования почвенных клеток в арктической тундре.
Прослеживается, казалось бы, невероятная связь и аналогия почвенного микромира и макромира. Почвенные клетки на всех уровнях не просто покоятся на поверхности суши, а совершают направленные движения — приращения и вращения, приводящие к спиральным формам. Крупные почвенные клетки (40–80 м) в структурном плане ничем не отличаются от форм, образующихся в микроскопической среде. В изоморфизме и гомоморфизме движений микро- и макромира почв лежит ключ к разгадке многих тайн почвообразования.