Фрактальная теорія просторово-часових розмірностей

Фрактальная теорія просторово-часових розмірностей

Ф.Н.Рянский.

Нижневартовский державний педагогічний университет.

Фрактальная теорія просторово-часових розмірностей: природні передумови і громадських последствия

Представления про взаємозв'язку і навіть коеволюції людського нашого суспільства та ландшафтної сфери Землі давно займали уми найвизначніших вчених і громадських діячів, але, мабуть, зараз відчувають друге «народження ». Автор дійшов основним висновків на цю тему ще на початку 1970;х років на матеріалі Башкирського Зауралля, але з різні причини лише через 20 років зумів розпочати публікацію серії статей і доповідей з цього приводу. У різні рік із запропонованими матеріалами знайомилися, дали усні чи письмові ув’язнення й доповнення Г. С. Розенберг, М. В. Шнитников, К. А. Винников, А. М. Алпатьев, В. С. Жекулин, К. М. Петров, М. В. Родкин, В. В. Рюмин, В. А. Дубко, В. А. Ковда, окремі із дозволу рецензентів використовуються здесь.

Естественные передумови. Просторовий аспект. Під впливом новітньої тектоніки, коливань за роками та циклам років випромінювання енергії Сонця, та інших впливів на географічну оболонку, і навіть процесів саморозвитку у ній самій, в ландшафтної сфері виникають процеси диференціації і інтеграції. Виникаючі у своїй геосистемы разномасштабны, тож цілком природно їх поділ по розмірності - довжині, площі, обсягу, масі речовини організованого у кожному одиниці ландшафту і час його существования.

Автором при вероятностном аналізі для ландшафтного районування у регіоні використані: — общегеографические критерії, враховують розміри, об'єм і час існування таксономических підрозділів географічної оболонки (континенти, океани, рівнини, окремі гірські системи тощо.); - досвід поділу на добре вивчених територіях з різними цілями (кількість таксонов), з різних систематикам — на планетарному, регіональному і топологічному рівнях; - прийоми логико-математического аналізу, погоджується з якими таксон може бути розділений менш, ніж 3 дрібніших. Соподчиненные таксоны повинен мати відмінностей у розмірності поза припустимою помилки. При розподілі території на дві нерівних, велика їх не буде значимо відрізнятиметься від тієї яку ділили. Вероятностно-географический аналіз навів до висновку, що у кожному таксоні то, можливо 3−4 (рідко більше) одиниць наступного таксони. У результаті заданих обмеженнях планети Земля реальна наступна геосистемная таксономія з відповідними середніми розмірами площ: до планетарним ставляться — Земля (площа 510 млн.кв.км.); Лавразийская, Гондванская і Тихоокеанская групи континентів і океанів (170); континенти (57), субконтиненты (19 млн.кв.км.); до регіональних — регіони (6 млн.кв.км.), субрегионы (2), країни (0,7 млн.кв.км.), області (230 тыс.кв.км.), подобласти (75), провінції (25 тыс.кв.км.); до топологічним — округу (9), райони (3 тыс.кв.км.). На думку більшості географів такі таксоны є морфологічними частинами ландшафтних районів. Їх розмірність обмежена межами площ — місцевості (близько 1 тыс.кв.км.), урочища (300 кв. км.), фации (100 кв. км.). Ще дрібні по розмірності місцеположення — елементарні разнокачественные ареали (ЭРА) — розумно обмежити площами близько тридцяти кв. км. Виділення ще більше дрібних таксонов з метою географії не має сенсу, тривалість їхнього життя невелика (що докладніше далі), особливо за умов постійного (і зростаючого) антропогенного тиску. У цю розмірність потрапляють, і численні техногенні споруди, є предметом не картографічних, а планових інженерних досліджень. На значній своїй частині об'єкта наших безпосередніх досліджень Приамур’я, змінені як рослинність, а й грунту. Отже на ландшафтних картах часто може бути довільно змішані як реліктові корінні, і похідні елементи різних етапів господарського освоєння території. Вірний і конструктивний аналіз повинен виходити із генези й історію розвитку ландшафтів. На думку наприклад, під час аналізу ландшафтів недоучитывается (чи зовсім опускається) неолітичний етап і ранній залізний століття освоєння території - подсечный і вогневої способи переважного террасно-пойменного землеробства та найпримітивніші гірські розробки, представлені великими пам’ятниками. На значній своїй частині Амурско-Зейской і Зейско-Буреинской рівнин це призвело до зменшенню чи зникнення багаторічної мерзлоти та формування «культурних грунтів ». Росіяни переселенці і перші дослідники регіону зіштовхнулися з згодом неолітичної «революції «. Звідси і така «різноголосиця «під час аналізу амурських «лесостепей «півдня Далекого Сходу. Дуже важливим обставиною, затруднявшим скільки-небудь детальне районування у регіоні, є крайня неоднорідність, разномасштабность спеціальних природних досліджень, у різних її районах. Так, північна половина детальніше досліджували в геотектоническом відношенні з метою пошуків рудних родовищ, Півдні більш детально вивчені грунту, а території, що примикають до Транссибу, здавна вивчалися геоботаниками вирішення завдань організації лісового господарства. Ландшафтних (комплексних природних) досліджень взагалі проводилося в удовлетворяющем обсязі. Звідси й утрудненість чи неможливість використання методів і принципів, як-от, наприклад, «принцип однорідності комплексу компонентів «чи метод «накладення ». Усі вищевикладені причини змусили нас звернутися до практичного використанню принципу розмірності для ландшафтного районування у регіоні. Ієрархічні ряди геосистем, представлені у взаємній зв’язку типологічного та регіонального підходів, дозволяють створити ландшафтну класифікацію на системною основою. Наступні по рангу, від найбільшої в досліджуваному регіоні (від країни), просторові одиниці встановлюються розподілом загального на частини з допомогою сравнительно-географических методів, які у физико-географическом районировании. Конкретно видавалося так. Було підготовлено в одному масштабі набір карт спеціальних районувань, як результатів різноманітних досліджень — геотектонических, геоморфологічних, геоботанических із елементами зоогеографических, ґрунтових, подстилающих пухких відкладень та інших. Виокремлюючи більш низького рангу і орієнтуючись на ухвалений при цьому рангу розмір площі, підбиралися, чітко котрі виділяються будь-якою з карт, виділено. Як умова, вимагалося, щоб у інших спеціальних картах, біля який виділяється об'єкта не проходило кордонів тієї самої рангу. Принцип цілісності геосистем без інший достовірною інформацією дозволяє припускати, що протягом цього выдела все компоненти мали певну самоорганізацію, що робить цю сукупність єдиним ландшафтом. У межах Амурської області таку технологію дозволила виділити 115 ландшафтних районів. Теоретично цій території з майданом 363,7 тыс.кв.км. їх повинно бути 121 (із середнім близько 3 тыс.кв.км.). Великі вибірки, із захопленням що прилягають до Амурської області - Хабаровського краю, Якутия-Саха, Читинської області, провінції Хейлунцзян (КНР) дають поступове наближення до цієї середньої в 3 тис. кв. км. для ландшафтного району й інших, вищих таксономических одиниць. Крім запропонованої, є та інші об'єктивні можливості виділення ієрархії геосистем у сусідніх із географією областях науки. Із середини 1970;х років східна частка країни інтенсивно досліджувалася з космосу переважно з метою морфоструктурных побудов в в зв’язку зі пошуками з корисними копалинами. На Далекому Сході першими роботами, як правило називають М. Г. Золотова і В. В. Соловьева. У Башкирському Зауралля однією з перших цю роботу розпочата автором. Б. В. Ежов, описуючи морфоструктуры центрального типу — МЦТ («кільцеві «) Азії, класифікує їх ієрархічно — по геофизическим верствам, вмещающим иниицирующие осередки, за глибиною геофізичних розділів в «статистичної референтній «моделі у км., радіуси класів МЦТ в км., їх порядок, найменування груп, і деякі можливі прояви у верхніх поверхах кори та його гадана минерагическая спеціалізація. Автор порівняв намічені їм ієрархічні ряди геосистем з класифікацією МЦТ по Б. В. Ежову. Основну частина площі Східного Сибіру, Далекого Сходу, і зарубіжної Східній Азії займає т.зв. Азіатська МЦТ, розмірами близька до геосистеме IV рангу (МЦТ 4 порядку), классифицируемая нами як субконтинент. У північно-східному секторі Азіатської МЦТ сформована Енисейско-Курильская МЦТ. Особливості її геологічної будови дозволяють дійти невтішного висновку «про тривалому й безупинному, починаючи із раннього архея, її становленні, і навіть у тому, що фанерозою вона сформувалася як гігантський интрузивно-метаморфический купол ». Центр її розташований півдні Восточно-Сибирской платформи в долині р. Алдан поблизу точки з координатами 130град. 34 «в.д. і 58град.46 «с.ш. й розміри відносять цю МЦТ до розряду 5 (V) порядку чи регіону як геосистему. Амурська область займаючи частину східного сектора Енисейско-Курильской МЦТ. Для її території активно сочленяются Алданская МЦТ (північ від) і Амурська МЦТ, що становить центр і з півдня області. Алданская МЦТ представлена гірськими ланцюгами і передгір'ями Станового хребта і Джугджура, віднесених автором до Байкальско-Джугджурской країні. Амурська МЦТ є типово «тихоокеанської «морфоструктурой. Її розміри дозволяють віднести її до субрегиону і охоплює вона весь басейн річки Амура і серію низкопорядковых річкових басейнів, що з Охотским і Японським морями. По концентрическим що становить цієї морфоструктуры розміщуються гірські хребти Східного Забайкалля, Верхнього, Середнього і Нижнього Приамур’я, Сихотэ-Алиня і Північно-Східного Китаю, а центральних районах розвинені великі западини — Амуро-Зейская, Зейско-Буреинская, Среднеамурская, Сунляо та інших. Судячи з геологічним даним Амурська МЦТ має докембрийский вік, для неї була характерна неодноразова тектоно-магматическая активізація в фанерозое, в заключну стадію якого (в мезозое-кайнозое) завершили формування сучасного морфоструктурного плану субрегіону. На території Амурської і, частково Алданской МЦТ не більше Приамур’я виявлено безліч МЦТ більш низького порядку рангів, і від кількох сотень за кілька десятків кілометрів на діаметрі. Проте особливо яскраво проявилися МЦТ одинадцятого порядку територіально точно збігаються з виявленими нами ландшафтними районами, тобто. геосистемами XII порядку.

Исследователям з допомогою космоснимков по різноманітним дуговим розламах вдалося отрисовать в Амурської області 20 таких морфоструктур, мають важливого значення на вирішення надалі прогнозно-поисковых, інженерно-геологічних, гідрогеологічних та інших прикладних завдань, пов’язаних із виконанням Довгостроковою програми… вивчення та освоєння Далекосхідного економічного району. Однак автору цих комплексу фізико-географічних підходів і методів вдалося виділити 115 ландшафтних районів, що докладніше було раніше. Констатується практична неможливість дистанційними методами виявити ієрархічну азональную неоднорідність в гірських районах, важко вони також в західних областях значних по потужностями осадових порід, коли " … ця сама категорія розламів виділяється менш чітко й у певному ступеня придушується розломами інших напрямів ". Проте, завжди склад подстилающих пухких відкладень, грунтів та биота, особливо рослинність, районированные з допомогою теорії розмірностей, надійно виявляють цю та інші рівні МЦТ, що різко підвищує прикладну значимість комплексу фундаментальних фізико-географічних підходів і методів, значно доповнюють можливості дистанційних космічних исследований.

Естественные передумови. Часовий аспект. До на даний момент надійно встановлено циклічні коливання клімату Землі та зволоженості її материків. Дослідження останніх років, що водночас діють кліматичні цикли різних рангів. 2000 вікових визначень для Уралу (загальна відносна похибка яких немає перевищувала 3%) отриманих калий-аргоновым, рубидиево-стронциевым, уран-торий-радиевым, свинцевим та інших. ізотопними методами, були узагальнені М. А. Гаррис з участю автора. Ці визначення доповнені автором добре датованими визначеннями абсолютного віку для Ямайки, Мексики, Каліфорнії, Аляски й інших сфер США, Франції, Вост. Гренландии, островів Мэйн, і навіть численними паралельними визначеннями абсолютного віку, отриманими калий-аргоновым, уран-свинцовым і рубидий-стронциевым методами, порід Канадського щита. Кульмінації магматизма, метаморфізму, тектогенеза і рудогенеза супроводжувалися великими перебудовами структури геосистем різних масштабів. З’ясування послідовності, періодичності і тривалості цих процесів, їх пов’язаності в часі та просторі показало дивовижну близькість віку (не більше помилки методу) їх різноманітних проявів у структурі земної кори, присвячених до різним районам земної кулі. Кульмінаційні глобальні процеси охоплюють значні простору географічної оболонки. У той самий час своєрідність обстановки (гетерогенність середовища), у якій протікають ці процеси, визначають поєднання єдності віку, із їх якісної неповторністю. З всіх даних отримано низку цифр (в млн. лет) 70, 110, 130, 170, 200, 225, 250, 270, 300, 320, 340, 360, 380, 400, 420, 440, 460, 480, 500, 520, 530, 550, 570, 620, 680, 970, 1100, 1160, 1360, 1420, 1450, 1620, 1680, 1740, 1790, 1960, 2010, 2070, 2130, 2250, 2470, 2640, 3100. Вік Землі становить близько 4600 млн.лет. Інтенсивність кульмінацій, экстремумов чи пароксизмов неоднакова. Найпотужніші їх призводять до помітної перебудові в географічної оболонці, до зміни характеру і обсягу магматизма, деяких випадках — до повного припинення вулканізму і до стабілізації, і встановленню спокою чи повільного прогибания з накопиченням тысячеметровых товщ осадових порід, які потім різко змінюються воздыманием гірських систем. У меншому масштабі ритмічний характер мають усі процеси, однак пов’язані з мобілізацією, транстортировкой і седиментацией опадів. Найпотужнішим пароксизмом є кордон близько 4600 млн. років, другими за проектною потужністю — 3100 і 1620 млн. лет — кордону архейского і рифейского мегациклов, такі рубежі - 2640, 2130, 1100 і 570 млн. лет, що розділяють великі цикли, потім 2470, 1960, 1790, 1450, 400, 225 млн. лет, разграничивающие окремі цикли, такі як каледонский, герцинский, альпійський. Періоди всередині циклів мають наступний вік: 2590, 2250, 2070, 2010, 1748, 1680, 1420, 1360, 1160, 970, 680, 620, 520, 460, 340, 290, 170, 110 млн. лет, а етапи всередині періодів поділяються рубежами 550, 530, 500, 480, 440, 420, 380, 360, 320, 300, 270, 250, 200, 185, 130 млн.лет. Аналіз тимчасової структури фанерезоя, останнього, і максимально датованого макроцикла історія Землі, показав, що сьогодні середня тривалість найкоротших періодів станів природних систем приблизно дорівнює одна одній. Після закінчення трьох періодів нижчого рівня йдуть максимуми другого, вищого рангу, останні через три інтервалу часу призводять до максимуму третього низки країн тощо. За критерієм Вейнберга такі гармонійні ряди є хвилеподібними рядами («білим шумом »), породжених складанням випадкових причин.

Имеется достатню кількість доказів, скажімо, зв’язку які чергуються процесів стискування і Землі, з циклічними змінами яскравості низки змінних зірок, дозволяють висловити думка про єдності з причин, зумовлені ритмами Космосу. Цікаво повідомлення міжнародної пресі, про результатах досліджень пані професорки з Ізраїлю Дрора Саді найшвидшої з відомих зараз пульсарів з Галактики — в сузір'ї Рака. Вчений звернув увагу, що «пульсы зірки нагадують пульсы серця… „Л. С. Берг причину оледенений материкового типу бачив “ … зовсім не від в гірських поднятиях, а зниженні температур повітря. … Оскільки є підставу думати, що знижувалася температура повітря одночасно по всьому земній кулі, то майже то, можливо сумнівів у тому, що причиною — позаземного походження — вона лежить чи діяльності Сонця, чи якихось інших, віддаленіших космічних чинниках ». Ці потужні, випадкові і недопознанные чинники Космосу стосовно Землі Сонячну систему виступають як зовнішніх умов (зовнішніх ритмів, по А. В. Шнитников, на відміну ритмів, є результатом взаємодії окремих компонентів природних систем між собою. Потужне інтегральне вплив набору випадкових чинників в Космосі для Землі постійне, що дозволяє подовжувати на будь-яку бік, до минулого чи на майбутнє, або добудувати відсутні ланки цих рядів. Для цього він ми проаналізували графік мінливості потужностей пароксизмов і здобули їхні ієрархію. Потроєння найдавнішої з датованих кульмінацій — 4,6 млрд. лет, що є часом виникнення Землі дало цифру 13,9 млрд.лет. По розрахунках з використанням константи Хаббла (швидкість розбігання туманностей, рівна 75 км/сек. на 1 млн. парсеков), період із початку розширення Всесвіту становить близько 14 млрд.лет. Це час ми прийняли за пароксизм 0 рангу. А ритм о 12-й років є кульмінацією XIX рангу. Саме це, статистично обгрунтований ритм було отримано Н. В. Ловелиусом внаслідок узагальнення дендрологічного матеріалу, зібраного на великій території Карпат до Камчатки. Таким чином, крім довжини, площі, обсягу й маси, основним показником розмірності геосистем є час. Воно оцінюється віком, сучасних геосистем що обчислюються від тієї тимчасової щаблі, де між компонентами геосистем почали встановлюватися зв’язку, подібні які у час. Перехід з однієї тимчасової щаблі в іншу знаменує їх еволюцію. Як слушно вказував В. Б. Сочава, геосистемы планетарної розмірності мають найбільший вік, топогеосистемы — найменший, а регіональні - проміжний. Необхідно уточнити, що мова має йти не про абсолютному часу, йдеться про відповідність рангу геосистемы рангу природного циклу (мегациклы, цикли, етапи, періоди тощо.), протягом якого формувалася геосистема. Початок наступній кульмінації тієї самої рангу призводить до зміни у цій геосистеме і до зміни інваріанту геосистем нижчого рангу. Час існування географічної оболонки, мабуть, близько віку самої Землі, тобто. близько 4,6 млрд. років. Час існування топогеосистем змінюється від циклу менш 100 тис. років на округу, до циклу близько 324 роки елементарних ареалів. Менші по тривалості цикли, від вікового циклу Е. Брикнера до циклу о 12-й років — Н. В. Ловелиуса, впливають найбільш рухливі компоненти геосистем, не руйнуючи повністю подолати їх структуру. Амурське повінь 1984 р. стало початком нового 324 літнього циклу XVI рангу. Рівного скласти у тому столітті і поза постійно попередніх спостережень (гостроту його зменшило Зейское водосховище). Воно різко змінила стан микросистем всередині елементарних ареалів великих площах, що позначилося на діяльності сільського, а почасти й всього народного господарства Приамур’я. Більш потужні пароксизмы можуть створити серйозні труднощі, щоб господарства цілих регіонів. Ми вчинили спробу зіставити ритми і кульмінації певного рангу з рядами геосистем різною розмірності. Зазначений вік для геосистем різних рангів є номінальним. Це означає, що під час існування був пароксизмов вищого рангу, які неминуче сприяли катастрофічним змін їх структури. Цикл X рангу тривалістю 236,2 тыс. лет починає ряд регіональних циклів — «зоряних », за висловом Н. Ф. Балуховского. Це найменший цикл общестратиграфического змісту, що відбився у коливаннях клімату, а й у еволюції органічного світу. На думку тієї самої Н. Ф. Балуховского, цей цикл проявляється у коливаннях рівня Світового океану протягом усього кайнозея. З наступним циклом IV рангу (708,6 тыс. лет), по В. А. Зубакову пов’язана «тривалість існування фауністичних комплексів ссавців… », що дозволяє покласти цю ритміку " …основою стратиграфического підрозділи пліоцену на ланки ". Цикл VIII рангу тривалістю 2,1 млн. лет зі свого стратиграфическому обсягу відповідає подъярусу чи ярусу. Дослідження динаміки природи останніх 30 тисячі років дозволили В. А. Шнитникову виявити складну картину дрібної кліматичної циклічності XIV і XV рангів (від 2,9 тис. до 972 років), відіграє важливу роль зміні биогидротермических компонентів всередині ландшафтів, в коливаннях сухостивлажности. Ці вагання клімату тісно корелюють з ледовотемпературным режимом арктичних морів. З такими епохами поєднані коливання рівня озер, до як-от Каспій і Арал, інгресії далекосхідних морів в Амур, наступ гірських льодовиків, часті і покладають великі повені рек.

Теория фракталів — масштабна ієрархія природних явищ та.

Далее коротко описується загальний підхід, заснований на теорії фракталів, що може бути використаний дослідження такого класу явищ. Обговорюються наслідки, одержувані з урахуванням використання цієї теорії просторово-часових розмірностей. Дослідниками неодноразово зазначалося значне подобу структури геосистем від мікроскопічного рівня до виділених по космічними знімками блоків масштабу континенту. Спостерігаючи структуру шлифа гірської породи досліджуваного через мікроскоп, тріщини окремішності в геологічному розрізі чи систему блоків земної кори найчастіше важко сказати реальний масштаб зображення. У цьому чітко виділяються переважні розміри отдельностей. Значення цих характерних розмірів кілька варіюють залежно від досліджуваного регіону, типу порід, характеру експериментів по подрібнюванню зразків тощо. Проте відносне становище сусідніх максимумів статистично закономірно. Значення характерних розмірів утворюють подобу геометричній прогресії із показником прогресії К=3,5+0,9 * (24). Іншим законом масштабної ієрархії може бути відомий закон повторюваності землетрусів Гутенберга-Рихтера, одне з непояснених поки емпіричних закономірностей в сейсмології. У найбільш поширеної формі закон повторюваності землетрусів має вид:

lgN = a — bM, (1).

где N — число землетрусів з магнитудой М і більше, а і b емпірично зумовлені коефіцієнти. Співвідношення (1) показує сталість відносини числа щодо сильніших і більше слабких землетрусів у широкому інтервалі подій з дуже характерною розміром вогнища від сотень метрів до сотень кілометрів. Чисельно ставлення числа землетрусів різної сили визначається величиною коефіцієнта b. Оскільки магнитуда землетрусу пов’язані з розміром осередкової області, то, використовуючи наведені емпіричні закономірності, М. В. Родкин (рукопис) пропонує співвідношення (1) в альтернативної, зручнішої подальшого викладу формі:

— b N = Rr, (2).

где N — число землетрусів з дуже характерною розміром вогнища щонайменше r, а R і b — коефіцієнти. За даними в (28), середнє значення b — 1,8. Яскравим прикладом масштабної ієрархії розмірностей є система водотоків США, яка порівнюється ми з гидросистемой Приамур’я. Водозбірний басейн є ареною узгодженого і приємного спільного дії всіх геоморфологічних систем і процесів, які у ландшафтної сфері, розташованої вище рівня океану. З усіх характерних складових ландшафту найбільш значний водозбірний басейн — територія, дренируемая одиничним потоком чи річковий системою. У межах його меж розташовується геоморфологическое ціле — «система систем », впливаюча на розвиток ландшафту у вигляді вивітрювання гірських порід, розвитку схилів і транспортування наносів. «Водозбірний басейн — це життєво необхідна в людини складова ландшафту. Він є джерелом води, і управління водними ресурсами всередині басейну визначається промисловими, сільськогосподарськими і побутовими потребами, необхідністю контролювати вплив повеней та посух… ». У 40-х років інженер Р. Хортон запропонував метод класифікації рік та їхні басейнів, модифікація якого, запропонована професором А. Стралером, застосовується й сьогодні. Суть методу така. Усі верхові водотоки, які мають приток, віднесено до річках першого порядку. Після поєднання двох однопорядковых водотоків порядок річки зростає. Порядок водозбірного басейну встановлюється відповідно до водотоком вищого порядку, повністю які входять у басейн. Закономірності всередині річковий мережі, вперше виявлені Хортоном й відомі як закони його від імені, послужили поштовхом до створення двох альтернативних теорій. Перша, у тому, що реалізація залежності між числом водотоків, довжиною та його порядком «можлива лише за умов цикличного розвитку річковий мережі, коли нові одиниці, особливо рівного якості, наростають поступово, зі швидкістю, пропорційної розмірам системи загалом… ». Це відомий як аллометрический зростання. Інша теорія стверджує, що систему стоку розвивається випадково, але повна безладність створює вид однорідності, певної законами Хортона. Експерименти з ЕОМ, проведені американськими дослідниками, наче підтверджують цю другу теорію. Проте якщо з позиції нашої теорії просторово-часових розмірностей більш коректною представляється перша — аллометрического зростання. Можна знайти й ієрархічний вік річкових потоків кожного порядку. Отже, річки Амур і Міссісіпі виникли після останньої межі між геохронологическими етапами — повної тектонічної перебудови рельєфу, що з великими переміщеннями за українсько-словацьким кордоном Азіатського і Северо-Американского континентів з Тихим океаном (олигоценово-миоценовая). Прикладом тимчасової ієрархії природних систем можуть бути й результати досліджень сейсмічного режиму. Для отримання можливо більш протяжного ієрархічного низки використовується світової каталог землетрусів і каталог землетрусів Китаю, перша подія у якому датується 1177 г. е. Пройдений М. В. Родкиным (рукопис) методом максимальної ентропії аналіз сейсмічності показав, що й утворюється геометрична прогресія який з показником прогресії До = 3,5 — 3,6, тобто. близький до виявленому нами істотно більш протяженном інтервалі існування планети Земля. Різноманітні приклади просторово-часової иерархичности демонструють розвиток однотипних режимів в істотно різних природних системах. Об'єднуючим підходом, придатним описи такого класу явищ, може бути теорія фракталів, використана цих цілей на роботах. Цей клас об'єктів належить до фракталам, якщо виконується соотношение:

— D n r, (3).

где n — число об'єктів із характерним розміром щонайменше r. Показник D називається фрактальной размерностью б і відбиває як розмірність простору, де функціонують студійовані об'єкти, і характеристики самих цих об'єктів. Фрактальная розмірність D, на відміну звичайній розмірності простору й часу то, можливо дробової (3,5 -3,6 тощо.). Фрактальный підхід успішно використаний оцінки розподілу величини зсувів по основному і системі другорядних розламів ніяких звань Північної Америки. Отриманий результат у разі, попри грубу ідеалізацію реальною мережі розламів правильної фрактальной структурою, добре погодився з геодезичними даними. Використання загального поняття фрактальной розмірності дозволяє зробити низку припущень, деталізуючих ймовірне поведінка згадуваних вище природних систем. Очікується, що у місцевостях зі складною високогірним рельєфом коефіцієнт До повинен кілька увеличиваться.

Аналогично очікується більш дробового розподілу ландшафтних одиниць на областях із дуже гетерогенным фізичним, антропогенним і іншими зовнішніми впливами. У обох випадках зростання розмаїття середовища аналогічний збільшення ефективної розмірності простору, де функціонує аналізовані системи (річкова мережу, щодо одного разі і ландшафт — й інші). Емпірична перевірка висловлених припущень дозволяє уточнити можливості застосування формального апарату теорії фракталів для описи природних систем. Наприкінці відзначимо, що теорія фракталів щось говорить про природі масштабної просторово-часової ієрархії. Це лише формальний апарат придатний описи такого класу объектов.

Автор спробував розглянути, і природу цих важливих закономерностей.

Обсуждение результатів. Цикли коеволюції ландшафтів і суспільства. Виділення етапів ландшафтопреобразующей діяльності стало результатом синтезують досліджень автора виходячи з критичного вивчення опублікованих протягом останніх 100 років робіт багатьох дослідників Сибіру і Далекого Сходу. Аналіз етапів коеволюції ландшафтів й суспільства виявив деяких закономірностей. Починається кліматичний цикл етапів зволоженості, далі йде етап кліматичного оптимуму, сприяє розквіту біоценозів, і завершується цикл етапом підвищеної сухості. При спільному дії антропогенних і природних чинників відбуваються повільні кількісні зміни параметрів що розвивається геосистемы, та був настає лавиноподібний перехід у нове стійке стан. За нашими багаторічним дослідженням у регіонах, в порушених геосистемах керованих природними процесами (з нашої класифікації це категорії - 0, I, II, III), такий перехід у межах ландшафтної одиниці може оцінюватися у відсотках площ, зайнятих непорушеними і растительно-почвенными системами (відповідно -80, 60, 40 і 20%%). Подальші «злами «системи розвитку визначають межі удесятеро і п’яти%%, після чого геосистема з колишнім інваріантом хіба що «гине «і її місце виникає геосистема з іншим інваріантом, але значно нижча переробна відстале речовина, інформації і енергію в живе речовина. Виникають нові інтервали параметрів рівноваги (поля стійкості) з виглядом новоствореної геосистемы як і одного з прикордонних з преждним, ландшафтних типів. На місці північних тайгових лісів послідовно утворюються лесотундроиды і тундроиды, замість посередньоі южнотаежных — лесоиды, частіше представлені березняками; дома широколистяних лісів — лесоиды, які з дубняків, лесостепоиды і степоиды (з нашого конкретиці - т.зв. амурські прерії). Процеси деструкції геосистем, з паралельно чинним саморозвитком і самоорганізацією, наводить їх до формування завершальних стадіях цілком стійких піщаних і кам’янистих пустыноидов. Всі ці псевдоестественные новоутворення активно розвиваються не більше Далекого Сходу, і всієї Азіатської Росії. Критичні межі, коли реалізується однозначно регресивна, деструктивна (саморазрушающаяся) динаміка, різні кожного з типів геосистем. Для різних зональних типів ландшафтів Амурської області з урахуванням аналізу емпіричних, експериментальних і опублікованих даних складена шкала гранично допустимою нарушенности ландшафтів, при якої у ландшафті ще залишається потенційна змога самовідновлення до, відповідного вихідному зональному типу з вихідним інваріантом. Як, цей відсоток природних екосистем в ландшафті, достатній для самовостановления його зонального типу, варіює від 100% для гольців і народу гірських тундр, де самовідновлення немає взагалі (і весь цю групу ландшафтів автор відносить до хистким комплексам середовища), до 35% для заплавних урочищ широколиственно-лесной зони півдня Амурської області (ставляться до высокоустойчивым комплексам середовища). Автором пропонується до обговорення такі аналітичні висновки: 1. Перш ніж розпочати вивченню динаміки будь-який геосистемы необхідно виявити її стійкі стану. Стійкі системи характеризуються тим, що відбивають що встановилися відносини у системі безвідносно до своєї історії встановлення цих відносин. Вже сьогодні це дозволяє передусім використовувати їх як системні (перемінні) закони. Системний закон відбиває взаємозумовленість всіх елементів, цим одноразово (миттєво) зумовлює поведінка підсистем у системі загалом. 2. Самі ці рівні стійкості можна як елементи (підсистеми) складнішою стійкою системи та динаміка переходу між тими «стійкими «підсистемами можна знайти з урахуванням принципу узгодженості: динаміка розвитку підсистем має відбуватися в такий спосіб, аби було порушена стійкість (квазиустойчивость) вищого рівня ієрархії. 3. З’ясовано, що у системах ієрархічного типу на зміну стійких станів спостерігається ефект інерційності. Він виявляється у цьому, що й після змін що порушують минулу стійкість, система по основними параметрами зберігає величини (параметри стійкості) досить тривалому проміжку часу — ефект «тунелю ». Після проходження інтервалу інерційності, що може бути розрахований, настає різке розбіжність характеристик параметрів стійкості - ефект «душа ». Розбіжності можуть досягати сотні й тисячі раз. У математиці це явище використовується для вибору про чисельні рішень рівнянь, де є швидкі й повільні перемінні: в «тунелі «можна брати досить високі інтервали (час спостереження) між поточними значеннями, а режимі «душа «у тому щоб отримати точні (чисельні) результати крок необхідно зменшити в тисячі і в сотні разів. Це представляє значний інтерес і з погляду моніторингу геосистем і теорії управління природокористуванням. З урахуванням цих чинників застосували апарат теорії надійності для відпрацювання варіантів розвитку регіону. Як важливий чинник змінює ситуації у регіоні, розглядалося зміна сухости-влажности, результатом якого є засушливий чи надлишково вологий період ведення сільськогосподарських робіт. Прогноз природних циклів верифицировался з урахуванням статистичних спостережень минулих років. І на цій основі було побудовано функція надійності Ф (t). Шляхом її інтегрування знайшли середнє час системи без відмови. Використовуючи характеристики функції надійності, був описаний вектор можливих умов розвитку природних чинників, розглядалися варіанти програм розвитку регіону. Була здійснена оцінка витрат різних варіантів розвитку регіону, із урахуванням дії негативних факторів Зij. Це й дозволило сформувати платіжну матрицю і застосувати критериальный апарат теорії матричних ігор. Проведені дослідження дозволили виявити нові аспекти у формуванні системи управління природокористуванням у регіоні тривалу перспективу.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із російського сайту internet.