Файл: Количественные методы в мелиорации засоленных почв..pdf

Каждый конкретный процесс самоуправления отлича­ ется неповторимыми индивидуальными чертами. Вместе с тем все процессы самоуправления протекают на основе об­ щих принципов, которые, согласно исследованиям филосо- фа-кибернетика Б. С. Украинцева (1970), сводятся к следую­

щему.

1. Принцип активного самодвижения или регулярного воспроизведения маловероятных состояний самоуправляе­ мой системы и ее элементов за счет использования энергии внешней среды.

2.Принцип активного отображения внешней среды и собственных состояний самоуправляемой системы.

3.Принцип информационной связи элементов само­

управляемых систем, составляющих сообщество.

4.Принцип обратной связи.

5.Принцип субординации элементов самоуправляемой

системы в сочетании с координацией.

6. Принцип планомерности и целеполагания процесса

самоуправления.

7. Принцип эквифинальности или активного выбора по­ ведения для сохранения динамического равновесия или приспособления самоуправляемой системы к изменениям внешней среды.

Б. С. Украинцев отмечает, что перечисленные принципы выражают сущность гомеостазиса и обязательны для всех процессов самоуправления без различия степени организо­ ванности самоуправляемых систем.

Там, где нет выбора — нет управления. Должна быть определенная субординация или иерархия составляющих систему элементов и связей между ними. Прежде всего не­ обходимы «аппараты» управляющие и управляемые. Управ­ ляющая подсистема затрачивает меньшее количество энер­ гии на побуждение к действию управляемой системы, чем то, которое необходимо затратить последней для достиже­ ния необходимого системе результата. Простая физическая система (не управляемая), реагируя на внешние воздейст­ вия, тоже стремится сохранить свою целостность, но в от­ личии от управляемой это является простым сопротивлени­ ем. Самоуправляемая система не только противодействует внешним воздействиям, но и устраняет их, изменяя свое состояние и состояние составляющих ее элементов так, что­ бы сохранилась целостность функционирующей системы.

Возобновляемость процесса и условий его существова­ ния — отличительная черта всякого управления. Кроме то­ го, возобновление маловероятных состояний является веду­ щей энергетической тенденцией процесса самоуправления.

Попытаемся рассмотреть почву в плане саморегулируемой системы.

Управляющее начало формирования почвы как саморегулируемой системы

Известно, что сущность почвообразования заключается в сложных динамических процессах, совершающихся под воздействием солнечной энергии в поверхностном слое зем­ ной коры между живыми организмами и продуктами их распада, с одной стороны, и минеральными соединениями горных пород, водой и воздухом — с другой.

Управляющим началом формирования почвы служит сочетание взаимодействия основных факторов почвообразо­ вания — климата, растительности, геологического строения, геоморфологии, деятельности человека, функционально связанных с напряженностью солнечной энергии в зависи­ мости от термических (широтных) поясов.

Сложнейший обмен веществ в процессе почвообразова­ ния сопровождается обменом энергией. Ритм, скорость и сам характер почвенных процессов зависит от термических поясов земли. По В. Р. Волобуеву (1963), энергия почвообра­ зования в зоне тундры исчисляется в 2000—5000 кал/см2,

взоне лесов умеренного пояса — 10000—40000 кал/см2, во влажных экваториальных и тропических лесах — 60000— 70000 кал/см2 в год. Различие в затратах энергии на почво­ образование в системе термических поясов обусловили зо­ нальный характер почвенного покрова. Эта идея выражена

взаконе зональности В. В. Докучаева. В природе не разви­ вается бесконечное множество почв, а существует определен­ ное их количество, связанное с той или иной климатической зоной, для каждой из которых характерен свой тип почво­ образования. Так, для формирования дерново-подзолистых почв лесной зоны (процесс подзолообразования) умеренного климата характерно разрушение в верхних горизонтах поч­ вы всех минералов (кроме кварца) и вымывание продуктов разрушения в более глубокие слои и частично в грунтовые воды; наблюдается накопление в верхнем слое почвы гу­ муса, обменных оснований, соединений фосфора, калия, азота и пр. в условиях кислой среды. Для черноземов степ­ ной зоны характерны процессы накопления гумуса в нейт­ ральной среде, насыщенность поглощающего комплекса основаниями (с преобладанием кальция) при высокой ем­ кости поглощения, высокое отношение ЭЮг/АЬОз в илистой фракции и т. д. В каком бы широком диапазоне времени, а такж е термических поясов земли (так, древний процесс раз­

82

вивается в арктическом и экваториальном поясах) не разви­ вались почвы, сущность процесса остается постоянной, хотя почвы могут варьировать по содержанию гумуса и других веществ. О закономерном и целенаправленном развитии почв в зональном аспекте свидетельствует яркий пример форми­ рования единого типа почв на разных породах — светлокаштановых почв на основной (диабаз) и кислой (гранит) породах. Об этом же свидетельствует восстановление почвой первоначальных свойств в результате забрасывания в за­ лежь, а также процесс превращения солонца при постепен­ ном выщелачивании в пределах черноземной зоны в черно­ земы, а в пределах каштановой зоны — в каштановую. Процесс превращения породы в почву в зональном аспекте является показателем способности данной системы к само­ развитию, основанному на принципе активного отображе­ ния влияния внешней среды и внутренних свойств.

Активное отображение внешней среды как проявление саморегулирования почвы

С точки зрения философов-кибернетиков для самоуп­ равляемой системы внешняя среда — это нечто независимое от нее, к чему она должна приспосабливаться, а также, что она должна переделывать, чтобы не погибнуть, т. е. само­ управляемая система должна активно отображать внешнюю среду и свое собственное состояние. Процесс отображения самоуправляемой системой внешней среды и собственных состояний представляет собой самостоятельный (он не сли­ вается с ответной реакцией) процесс, который становится некоторым управляющим началом, определяющим характер поведения самоуправляемой системы. Самоуправляемые системы обладают относительно автономными подсистема­ ми, назначение которых сводится к отображению всех из­ менений, происходящих как в самой системе, так и во внеш­ ней среде. У растений — это физиологический механизм раз­ дражения, у животных — органы ощущения, центральная нервная система, у искусственных самоуправляемых си­ стем — различные датчики, анализаторы и прочее.

Что же можно отнести в почвах к механизмам (к подси­ стемам) активного отображения внешней среды?

На наш взгляд, в первую очередь, это та часть почвы, которую составляют живые организмы (растения и живот­ ные). Еще в 1762—1763 гг. М. В. Ломоносовым о происхож­ дении черноземов было сказано: «Его происхождение не минеральное, но из двух прочих Царств натуры, из живого и растительного, всяк признает». П. А. Костычев (1892),

83

развивая учение о почвах, особое значение придает биоло­ гическим факторам. Накопление гумуса почвы зависит от интенсивности и полноты разложения органического мате­ риала. В. Н. Вернадский (1927), характеризуя почву как «биокосное» тело, ставит в большую зависимость основное свойство почвы от населяющих ее организмов.

Скала остается породой пока она не охвачена жизнью. Что же касается почвы, то каждый ее комочек насыщен живыми существами. По данным М. В. Федорова (1954), в черноземах на 1 г почвы приходится от 378,81 до 4771, в подзолах — от 571,3 до 2246,6, в сероземах — 1648,2 млн. бактерий. В черноземах на целине весовая масса микрофло­ ры достигает 3,7 и при окультуривании возрастает до 5,2 т/га. Микроорганизмы при малых размерах обладают огромной активной поверхностью. Микрофлора пахотного слоя почвы в 1 га имеет деятельную поверхность, равную почти 500 га (Мишустин, 1956). Амебы, жгутиковые и дру­ гие простейшие насчитываются десятками и сотнями тысяч в грамме (Догель, 1951). В 1 м2 поверхностного слоя почвы обитает от нескольких десятков до нескольких сотен более крупных беспозвоночных животных — дождевых червей, многоножек.

Колоссально воздействие на минералы корневых систем растений. О контакте корней с почвенными частицами кос­ венно можно судить по следующим данным. Так, длина кор­ ней мятлика, сосредоточенных в 1 дм 3 верхнего горизонта дерновой почвы, составляет 553 м, а длина корневых волос­ ков в этом же объеме — 73 км (Глазовская, 1972).

Все это «население» в процессе жизнедеятельности про­ изводит биохимическую работу космического значения.

Особая роль принадлежит высшим растениям и микро­ организмам. Зеленые растения поглощают лучистую энер­ гию солнца и переводят ее в скрытую (потенциальную) энергию органического вещества в процессе биологического круговорота. В. А. Ковда (1971) сообщает, что «почвенный покров и особенно гумусовая оболочка суши и мелководий являются планетарным аккумулятором и распределителем энергии, прошедшей через фотосинтез растений и универ­ сальным экраном, удерживающим в биосфере важнейшие биофильные элементы (азот, фосфор, калий), защищая их этим путем от геохимического стока в мировой океан». По его данным, суммарный запас потенциальной энергии в гу­ мусе почвенного покрова всей земной суши равен или пре­ вышает Ю19~20 ккал, таков же запас энергии и в надземной части фитомассы. От 30 до 90% фитомассы приходится на долю корней, которые, как известно, сосредоточены внутри

84